ОТЛОЖЕНИЕ СОЛЕЙ ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ

Пластовые воды представляют собой нестабильные системы, равновесие которых легко нарушается с изменением пластовых условий. К нарушению равновесия приводит изменение давления, температуры, контакт с другими водами в процессе разработки месторождений. При движении нефти, газа и воды по пласту, стволу скважин, выкидным линиям и сборным коллекторам давление в них понижается, в результате чего из воды выделяется диоксид углерода, равновесие диссоциации гидрокарбонатов кальция и магния сдвигается вправо и образуется осадок солей:

Ca(HCO3)2 CaCO3↓ + CO2↑ + H2O

Mg(HCO3)2 MgCO3↓ + CO2↑ + H2O

Осадки солей в результате разложения гидрокарбонатов в призабойной зоне образуются и при термическом воздействии на пласт с целью увеличения нефтеотдачи или при закачке в пласты воды с высокой температурой. С уменьшением давления и повышением температуры одновременно уменьшается растворимость большинства солей, что приводит к их выпадению из раствора и кристаллизации. Понижение давления вызывает испарение воды в газовую фазу, что также способствует пересыщению водно-солевых систем. Смешивание закачиваемой и пластовой вод приводит зачастую к формированию попутно добываемой воды совершенно нового состава по сравнению с пластовой. А это, в свою очередь, способствует изменению растворимости отдельных компонентов. Так, например, при смешивании воды, содержащей сульфаты кальция, с водами хлоркальциевого типа наблюдается выпадение кристаллов гипса, поскольку растворимость его в присутствии солей кальция уменьшается (табл.4).

Таблица 4

Влияние содержания СаСl2 на растворимость сульфата кальция

Содержание CaCl2, г/л 32,05 97,02 192,91 280,3 367,85
Растворимость CaSO4, мг/л

 

При смешивании вод разных водоносных горизонтов, что происходит при плохом тампонаже скважин, возможно образование солевых осадков за счет протекания химических реакций, например, смешение гидрокарбонатных вод с хлоркальциевыми приводит к образованию осадка карбонатов кальция и магния:

2NaHCO3 + CaCl2 = CaCO3↓ + 2NaCl + H2O + CO2↑

2NaHCO3 + MgCl2 = MgCO3↓ + 2NaCl + H2O + CO2↑

Смешение сероводородсодержащих пластовых вод с водами, содержащими соли железа, приводит к появлению коллоидизированной взвеси сульфида железа:

Fe(HCO3) + H2S → FeS↓ + 2H2O + 2CO2↑

Выпадение осадков происходит также в результате окислительных процессов, протекающих под воздействием различного рода бактерий. При разработке некоторых месторождений нефти и газа происходит интенсивное отложение неорганических солей в призабойной зоне пласта, в стволе скважины, промысловом оборудовании и коммуникациях, а иногда и в различных зонах пласта. Отложения солей существенно осложняют процесс добычи, подготовки и транспортировки нефти и газа. Для удаления отложений солей и предотвращения их образования широко используют химические методы. Успех борьбы с отложениями зависит от химического состава отложений и структуры самого осадка. Отложения карбонатных солей и, частично, гипса удаляются растворами соляной кислоты:

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

CaSO4∙2H2O+2HCl=CaCl2+H2SO4+2H2O

Рыхлые осадки гипса, возникающие в начальный период загипсовывания скважин и оборудования, удаляются обработкой 10-15% растворами карбонатов и бикарбонатов натрия или калия. При этом гипс преобразуется в карбонат кальция, который затем легко растворяется соляной кислотой:

CaSO4∙2H2O+Na2CO3=Na2SO4 + CaCO3↓ + 2H2O

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

Для удаления плотных осадков гипса применяют 20 % растворы гидроксида натрия или калия:

CaSO4∙2H2O+2NaOH=Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O

Отложения водорастворимых солей (NaCl, CaCl2 и т.д.) удаляют пресной водой.

Быстрому растворению отложений солей на практике обычно препятствуют присутствующие в них парафины, асфальто-смолистые вещества. Поэтому в состав химического реагента, воздействующего на отложение, добавляют органический компонент, растворяющий углеводородные составляющие.

Основным химическим методом предотвращения солевых отложений является применение специальных реагентов-ингибиторов. Ингибиторы, адсорбируясь на поверхности зародышей кристаллов, подавляют их рост, препятствуют соединению кристаллов между собой и отложению на стенках. В качестве ингибиторов отложения солей используют водорастворимые полимеры, производные карбоновых кислот и сульфокислот, фосфорорганические соединения, неорганические полифосфаты, главным образом гексаметафосфат натрия (NaPO3)6 и триполифосфат натрия Na5P3O10.

При добыче газа на всем пути движения его от забоя скважины до пункта сбора, а также в магистральных газопроводах могут образовываться отложения газовых гидратов. Для предупреждения образования гидратов и ликвидации их отложений создают условия, способствующие их разложению: понижают давление, повышают температуру. Эффективным методом борьбы с гидратообразованием является введение различных ингибиторов в скважины и газопроводы. В качестве ингибиторов применяют метиловый спирт, растворы этиленгликоля, триэтиленгликоля хлористого кальция, минерализованную пластовую воду. Ингибиторы способствуют поглощению водных паров из газа и переводу их в растворы, не При добыче газа на всем пути движения его от забоя скважины до пункта сбора, а также в образующие гидратов или образующие их при более низких температурах.