Солеобразования в процессах добычи нефти.
Современные методы разработки нефтяных месторождений, предусматривающие систему площадного заводнения или разрезание залежей на блоки рядами нагнетательных скважин и применение для поддержания пластового давления поверхностных пресных и сточных вод, привели к. осложнениям в добыче, транспорте и подготовке нефти, которые связаны с образованием твердых отложений неорганических солей в призабойной зоне пласта и на поверхности нефтепромыслового оборудования.
Основными компонентами большинства промысловых отложений являются карбонат кальция, сульфат кальция и (или) сульфат бария
CaO + H2SO4 -» CaSO4 + Н2О
В скважинах отложения чистых сульфата или карбоната кальция встречаются редко. Обычно они представляют собой смесь одного или нескольких основных неорганических компонентов с продуктами коррозии, частицами песка, причем отложения пропитаны или покрыты асфальто-смоло-парафиновыми веществами. Без удаления органической составляющей солеотложений невозможно успешно провести обработку скважин.
Процесс выпадения в осадок сульфата или карбоната кальция протекает в три стадии. На первой стадии ионы кальция соединяются сульфатными или карбонатными ионами и образуют молекулы. Далее молекулы объединяются в микрокристаллы, служащие центрами кристаллизации для остального раствора. Агрегаты кристаллов растут и при достижении определенных размеров выпадают в осадок или прилепляются к. стенкам оборудования.
Неорганические отложения встречаются в трех формах:
- в виде тонкой накипи или рыхлых хлопьев,
- в слоистой форме,
- в кристаллической форме.
Отложения первого вида имеют рыхлую структуру, проницаемы и легко удаляются. Слоистые отложения, такие как гипс, представляют собой несколько слоев кристаллов, иногда в виде пучка лучин заполняющих все сечение труби. Кристаллические структуры, такие как барит и ангидрит образуют очень твердые, плотные и непроницаемые отложения. Барит настолько плотен и непроницаем, что с помощью химических обработок, удалить его со стенок оборудования не представляется возможным.
Проблема борьбы с отложениями неорганических солей возникла с внедрением интенсивных систем разработки нефтяных месторождений и прогрессирующим обводнением продукции добывающих скважин.
Разнообразие геолого-физических особенностей строения продуктивных пластов, особенностей разработки месторождений, систем поддержания пластового давления, и типа используемых для этого вод, предопределило разнообразие причин образования отложений неорганических солей на поверхности нефтепромыслового оборудования.
Широкие испытания магнитных, акустических методов предотвращения солеотложения позволяют сделать вывод, что они не предотвращают образование отложений, а лишь снижают интенсивность их образования. Магнитные, электрические, акустические методы, покрытия оборудования защитной оболочкой не имеют перспективы широкого применения, они могут найти лишь узкое и ограниченное применение.
В промысловой практике для предупреждения солеотложений используются ингибиторы, которые при постоянном дозировании способны продлить межочистной период работы скважины на несколько месяцев. Однако отсутствуют достоверные методы прогнозирования длительности действия ингибитора, поэтому при прекращении подачи ингибитора происходит необратимое отложение солей. Эти отложения могут быть удалены химическим или механическим способом.
В реальных условиях работы нефтепромыслового оборудования на кристаллизацию и образование отложений солей накладывается влияние дополнительных факторов, таких, как: физико-химические свойства нефти, выделение газа, наличие механических примесей и продуктов коррозии, дисперсность этих компонентов в потоке, скорость движения жидкости и др. Влияние большинства этих факторов, а тем более взаимовлияние их на процесс солеотложения изучено недостаточно.
Важнейшими факторами, влияющими на осадконакопление и состав образующихся солей, являются состав пластовой воды и степень пересыщения ее солями. Состав попутно-добываемых вод сложен, они в разной степени пересыщены различными солями, и тогда на поверхности оборудования может происходить сокристаллизация нескольких солей.