ФНГ / Геология / Презентация "Отложения солей Виды. Причины. Методы борьбы."
(автор - student, добавлено - 20-08-2013, 20:25)
Скачать:
Отложения солей в основном наблюдаются в обводненных скважинах.
nводорастворимые (NaCl, CaCl2);
n водонерастворимые: CaCO3, MgCO3, CaSO4·2H2O (гипс), MgSO4, BaSO4, силикаты кальция и магния: CaSiO3, MgSiO3 и др.
nВыпадение любого вещества в осадок происходит в том случае, если его концентрация в растворе превышает равновесную для данных условий.
Такое превышение возможно в двух случаях: nвозрастание фактической концентрации;
nснижение растворимости.
Слабая углекислота ступенчато диссоциирует: В пластовых условиях при постоянных давлении и температуре в водных растворах существует динамическое равновесие между различными формами углекислоты:
nПри наличии в пластовых водах одновременно ионов Ca2+, Mg2+ и HCO3- образуются непрочные растворимые бикарбонаты кальция и магния:
равновесное содержание поддерживается за счет свободного углекислого газа.
nВ природных пресных водах бикарбонат кальция находится в динамическом равновесии с карбонатом кальция и диоксидом углерода:
любое воздействие, в результате которого CO2 удаляется из системы (например, при повышении температуры или изменении давления), приводит к сдвигу химического равновесия реакции вправо и выпадению осадка карбоната кальция CaCO3. причины выпадения солей
nснижение давления;
nповышение температуры,
nпересыщение раствора;
nизменение химического состава воды при смешении вод различных типов
При смешивании nводы, содержащей сульфат — ионы
с nс хлоркальциевой водой
n(содержащей повышенное количество Ca2+)
Образуется сернокислый кальций (гипс): Отложение сульфата кальция
nРастворимость сульфата кальция CaSO4 в дистиллированной воде составляет 207 мг на 100 г раствора при давлении 0,1 МПа и температуре 24 °С.
nВ определенных условиях каждая молекула сульфата кальция связывает две молекулы воды, в результате чего образуются кристаллы гипса, поэтому такие отложения называют гипсовыми.
nЕсли в составе этих отложений содержится более 15 % углеводородных соединений нефти, то их называют гипсоуглеводородными.
Основные причины выпадения гипса
ü выщелачивание закачиваемой пресной водой гипса и ангидрита, содержащихся в скелете пласта;
üобогащение попутно добываемой воды ионами сульфатов из погребенных (остаточных) вод;
üокисление имеющихся в пласте сульфидов до сульфатов и серосодержащих компонентов нефти кислородом воздуха, поступающим с закачиваемыми водами;
üподдержание пластового давления путем закачки пресных или сточных вод повышенной сульфатности, которые несовместимы с пластовыми водами;
üприток сульфатных вод из-за негерметичности цементного кольца или обсадной колонны;
üизменение термобарических условий газоводонефтяной смеси в колонне НКТ при подъеме жидкости из скважины и в установках подготовки нефти.
Химический состав минеральных отложений, Причины увеличения сульфатности попутно добываемых вод
nИспользование для повторной закачки в пласт сточных вод с установок подготовки нефти, в которых они обогащаются сульфатами, содержащимися в некоторых деэмульгаторах.
nПерепады давления, которые оказывают превалирующее воздействие на сульфатное равновесие вод и уменьшают предельную растворимость сульфата кальция в воде.
nИзменение температуры влияет на растворимость гипса в воде только на поверхностях теплообмена установок подготовки нефти.
Влияние химического состава раствора на величину предельной растворимости сульфата кальция nСтруктура минеральных осадков радиобарита, отложение которых обусловлено смешением вод одного горизонта, плотная, кристаллы прочно прикреплены к металлу.
n
nСтруктура минеральных осадков, отложение которых обусловлено смешением вод разных горизонтов, рыхлая.
n Минеральные осадки, содержащие сульфид железа, тонкокристаллические и плотные .
nПрисутствие в воде хлорида натрия приводит к увеличению предельной растворимости сульфата кальция, а хлорида кальция — к ее снижению, из-за наличия одноименных ионов кальция в СаСl2 и CaSO4.
nПри малых концентрациях хлорида кальция и значительных концентрациях хлорида натрия предельная растворимость сульфата кальция выше, чем в дистиллированной воде.
Химический состав минеральных отложений в эксплуатационной колонне
(Ромашкинское месторождение) отложения карбоната кальция СаСО3 (кальцит)
Растворимость кальцита в дистиллированной воде при температуре 25°С и контакте с атмосферным воздухом составляет 0,053 г/л, что примерно в 40 раз меньше растворимости сульфата кальция.
Основные факторы, влияющие на интенсивность отложения карбоната кальция Отложения карбоната магния MgCO3 (магнезита)
nповышение температуры;
nснижение содержания диоксида углерода (СО2) в пластовых или сточных водах;
nувеличение рН пластовых или сточных вод;
nсмешение несовместимых вод.
Закономерности выпадения
nОбразование происходит аналогично образованию карбоната кальция.
nРастворимость карбоната магния в дистиллированной воде составляет 0,223 г/л, т. е. почти в 4 раза превышает растворимость карбоната кальция.
nКак и для кальцита, растворимость карбоната магния растет с увеличением парциального давления СО2 и уменьшается при повышении температуры.
nКак правило, воды, содержащие ионы магния, имеют в своем составе и ионы кальция.
nЛюбое нарушение равновесия, направленное на уменьшение растворимости карбоната магния, снижает и растворимость карбоната кальция.
nКарбонат кальция, как менее растворимый, первым выпадает из воды, что приводит к уменьшению содержания карбонат-ионов в растворе.
nНесмотря на существенное нарушение условий карбонатного равновесия, из пластовых и сточных вод, содержащих ионы кальция и магния, обычно выпадает карбонат кальция.
локализация отложений
nв НКТ, особенно в нижней половине скважины, преобладают сульфаты кальция и бария.
n
nв наземных сооружениях отлагаются углекислые соли кальция и магния.
Хлорид натрия NaCl (галит) карбонаты, бикарбонаты,гидроксиды натрия, гидроксиды калия
nНапример, конверсия отложений гипса под воздействием карбоната натрия протекает согласно реакции
CaSO4 • 2Н2О + Na2CO3 = СаСО3 + Na2SO4 + 3H2O
nОбразующийся карбонат кальция удаляют раствором соляной кислоты
СаСО3 + 2НСl = СаСl2 + Н2О + СО2
nиспользуют 10-15 %-ные водные растворы карбоната натрия (техническая кальцинированная сода), а для удаления карбоната кальция применяют 10-15 %-ный раствор соляной кислоты.
nРезультат воздействия кальцинированной соды зависит от структуры гипсовых отложений. Наиболее эффективны обработки на первоначальной стадии образования отложений и в тех случаях, когда отложения имеют пористую, рыхлую структуру. Этот способ обработки относительно дешевый, однако, в случае удаления плотных отложений, он малоэффективен.
Как растворитель гипса наиболее эффективен гидроксид калия.
nОднако продукты растворения способны подавлять саму реакцию на поверхности отложений. Этот недостаток отсутствует в случае применения гидроксида натрия:
CaSO4 Н2О + 2NaOH = Са(ОН)2 + Na2SO4 + 2H2O
nСульфат натрия хорошо растворим в воде, а гидроксид кальция представляет собой рыхлую массу, легко переходящую во взвешенное состояние с образованием тонкодисперсной суспензии, которая уносится потоком жидкости.
nПри наличии на отложениях углеводородных соединений (смол, парафинов, асфальтенов и др.) обработка кислотами и щелочами не достигает результата даже при повышенных температурах.
nУглеводородные соединения, обволакивая кристаллы солей и заполняя пустоты между ними, уменьшают площадь контакта с растворителем.
nВ таких случаях практикуют удаление из отложений углеводородов до проведения химической обработки путем промывки скважины горячей нефтью или углеводородными растворителями . Это существенно усложняет технологию обработки.
nДля удаления плотных мелкозернистых отложений гипса и барита применяют хелатные соединения, действие которых основано на разрушении отложений вследствие образования устойчивых комплексов с ионами, содержащимися в растворе.
nНаибольшее применение среди хелатных соединений получили растворы этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) и ее солей.
nДля увеличения скорости реакции в хелатные растворы добавляют карбонаты щелочных металлов, щелочи, бикарбонат аммония, гликолят натрия, бензол, толуол и т. д.
n На ряде отечественных нефтегазодобывающих предприятий проводят обработки скважин с использованием 10-20 %-ного раствора трилона Б (двунатриевая соль ЭДТА).
nселективная изоляция обводненных пропластков продуктивного пласта, вызывающая сокращение притока насыщенной солями воды.
n выбор оптимального забойного давления;
nспуск хвостовиков до интервала перфорации. Повышение скорости потока способствует выносу воды с забоя скважины, что препятствует отложению гипса в эксплуатационной колонне.
ингибиторы солеотложения
nИСБ-1;ОЭДФ; ДПФ-1; ПАФ-1; ПАФ-13
nИнкредол-1 — многокомпонентный ингибитор на основе НТФ;
nСНПХ-5301 — многокомпонентный ингибитор на основе ОЭДФ;
nХПС-001; -002; -007;
nSP-181; -203 — многокомпонентные ингибиторы, основой которых являются органические фосфаты;
nКорексит-7647 — многокомпонентная композиция, основой которой являются полимеры.
nВ нефтедобыче применяют также следующие ингибиторы солеотложения: СНПХ-5301, -5301М, -5311, -5312, -5313, -5314; АК-7003Р; SP-181, -203; Корексит SXT-1075; CY-Cuard-382, -294, -269; Dodiscale V-2870, V-3962; Servo Uca-314, -367.
n
nНа месторождениях ОАО "Татнефть" основным способом предупреждения солеотложений на скважинном оборудовании является применение ингибиторов солеотложения типа ИСБ-1, СНПХ-5301 М
nПодготовка и использование для закачки в пласт высокоминерализованных вод, которые совместимы с пластовыми водами, а также применение ингибиторов.
n
nРадикальный метод предотвращения выпадения гипса (зарубежный опыт)- применение для заводнения естественных или искусственно приготовленных вод высокой солености с содержанием хлорида натрия до 240 кг/м3.
n
nАналогичные результаты наблюдали на месторождениях Самарской и Оренбургской областей
n
nКачественный выбор источника водоснабжения для системы ППД (Опыт эксплуатации нефтяных месторождений Западной Сибири )
nСкорость роста отложений солей в присутствии сульфида железа существенно выше, чем при их отсутствии. Частицы сульфидов железа являются, по-видимому, своеобразными центрами, на которых происходит зарождение и дальнейший рост кристаллов солей.
nПороговые содержания ионов Fe+++Fe+++ , ниже которых начинается интенсивное образование в объеме воды FeS для районов Урало-Поволжья, находятся в интервале 3,5-8,5 мг/л.
nПопадание в зазоры трущихся пар УЭЦН сульфидсодержащих осадков с примесью песка приводит к ускоренному износу вала и втулок насосов, вибрации установок и, в конечном итоге, падению УЭЦН на забой.
n
nВ тонких слоях осадков, извлеченных из пар трения УЭЦН, вместе с кварцевым песком присутствовали цементирующие элементы -АСПО, СаСО3, сульфиды железа - в общей сложности в пределах 15-40%.
n
nОколо 70% падений УЭЦН на забой скважин по НГДУ "Краснохолмскнефть" в период с 1995 по 2001гг. было связано с абразивным износом трущихся узлов из-за образования и отложения сульфидсодержащих осадков с примесью песка.
nПромысловыми исследованиями установлена тесная корреляционная связь между осадкообразованием и коррозией металла оборудования. В трубопроводах, в которых произошли порывы, под слоем осадка, содержащего FeS, как правило, обнаруживалась коррозионная язва.
nПо мере роста объема и площади осадков сульфида железа в местах его соприкосновения с металлом трубопровода возникает макрогальваническая пара, в которой сульфид железа является катодом, а металл -анодом.
nВ макрогальванической паре металл - FeS разность потенциалов достигает 0,4v, а скорость коррозии 2-5 мм в год.
Похожие статьи:
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||