Процесс формирования отложений неорганических солей рассматривается как массовая кристаллизация, обусловленная наличием пересыщенных солями растворов и включающая этапы
-зародышеобразования,
-роста кристаллов,
-перекристаллизации солевого осадка
Отложения солей в основном наблюдаются в обводненных скважинах.
водорастворимые (NaCl, CaCl2);
водонерастворимые: CaCO3, MgCO3, ,MgSO4, BaSO4, силикаты кальция и магния: CaSiO3, MgSiO3 , сульфат кальция встречается в трех модификациях:
гипса (CaS04x2H20),
бассанита - полугидрата (CaSO4x0,5H2O)
безводного гипса (CaS04).
Выпадение любого вещества в осадок происходит в том случае, если его концентрация в растворе превышает равновесную для данных условий.
Такое превышение возможно в двух случаях:
возрастание фактической концентрации;
снижение растворимости.
Сульфатные соли
Гипс (CaS04x2H20),
бассанит - полугидрат (CaSO4x0,5H2O)
ангидрит - безводный гипс (CaS04).
Температурные условия формирования:
до 80°С –преимущественно гипс,
от 80°С до 120°С –бассанит или любая из трех модификаций
более 120°С -ангидрит (безводный гипс).
Основные причины выпадения гипса
выщелачивание закачиваемой пресной водой гипса и ангидрита, содержащихся в скелете пласта;
обогащение попутно добываемой воды ионами сульфатов из погребенных (остаточных) вод;
окисление имеющихся в пласте сульфидов до сульфатов и серосодержащих компонентов нефти кислородом воздуха, поступающим с закачиваемыми водами;
поддержание пластового давления путем закачки пресных или сточных вод повышенной сульфатности, которые несовместимы с пластовыми водами;
приток сульфатных вод из-за негерметичности цементного кольца или обсадной колонны;
изменение термобарических условий газоводонефтяной смеси в колонне НКТ при подъеме жидкости из скважины и в установках подготовки нефти.
Влияние минерализации на выпадение сульфатов
С повышением минерализации растворимость увеличивается, достигает максимума, после чего начинает снижаться вследствие проявления высаливающего эффекта.
Максимальная растворимость гипса в растворах поваренной соли при температуре 25°С и концентрации NaCI, равной 139 г/л составляет 7,3 г/л, то есть в 3,5 раза превышает растворимость в дистиллированной воде при той же температуре.
Незначительные добавки в раствор соли, имеющей общий ион с сульфатом кальция, резко снижают растворимость гипса. Например, 10%-ное содержание СаСl2 в растворе снижает растворимость гипса более чем в 3 раза по сравнению с растворимостью в пресной воде.
Выпадение сульфата кальция определяется его растворимостью и возрастает с уменьшением минерализации растворов (смешение пластовой воды с пресной), при значительном снижении давления.
При низких давлениях, близких к атмосферному, и температуре ниже 40°С активизируется выпадение гипса. При высоких температурах (свыше 100°С) активизируется выпадение ангидрита.
Наиболее трудноудаляемыми из солевых отложений в процессе нефтедобычи являются
Радиоактивные соли :
Бария (BaS04) - барит
Стронция (SrSO4)-целестин
Соли наименее растворимые
Например, в дистиллированной воде при температуре 25°С растворяется всего 0,0023 г/л барита, что почти в 900 раз меньше растворимости гипса.
Растворимость возрастает как с повышением концентрации хлористого натрия, так и с ростом температуры.
Радиоактивность
Баритовые осадки, отобранные из нефтепромыслового оборудования и НКТ, обладают повышенной радиоактивностью, что обусловлено наличием радиоактивных изотопов радия (226Ra и 228Ra), которые ассоциируются в подземных водах с барием.
Кроме того, в солевых осадках, наблюдаются радиоактивные изотопы свинца-210. Это обстоятельство накладывает особую ответственность на соблюдение мер безопасности, в том числе и экологической, при эксплуатации нефтепромыслового оборудования, в котором возможно накопление радиоактивных солевых отложений.
Растворимость сульфата стронция (SrS04) зависит от концентрации в растворе NaCl и достигает максимума при его содержании 100-200 г/л (0,22 г/л).
При больших и меньших концентрациях хлористого натрия в растворе растворимость сульфата стронция существенно снижается.
Однако даже в насыщенном растворе хлористого натрия растворимость сульфата стронция остается больше, чем в пресной воде.
одной из главных причин отложения барита и целестина при добыче нефти является смешение химически несовместимых вод, когда в одной из них содержится сульфат-ион (в результате нагнетания воды в пласт), а в другой - ионы бария и стронция (главным образом в пластовых водах).
Структура минеральных осадков радиобарита, отложение которых обусловлено смешением вод одного горизонта, плотная, кристаллы прочно прикреплены к металлу.
Структура минеральных осадков, отложение которых обусловлено смешением вод разных горизонтов, рыхлая.
Минеральные осадки, содержащие сульфид железа, тонкокристаллические и плотные .
Отложения карбоната кальция СаСО3 (кальцит)
Основные факторы, влияющие на интенсивность отложения карбоната кальция
повышение температуры;
снижение содержания диоксида углерода (СО2) в пластовых или сточных водах;
увеличение рН пластовых или сточных вод;
смешение несовместимых вод.
Отложения карбоната магния MgCO3 (магнезита)
Образование происходит аналогично образованию карбоната кальция.
Растворимость карбоната магния в дистиллированной воде составляет 0,223 г/л, т. е. почти в 4 раза превышает растворимость карбоната кальция.
Как и для кальцита, растворимость карбоната магния растет с увеличением парциального давления СО2 и уменьшается при повышении температуры.
Закономерности выпадения
Как правило, воды, содержащие ионы магния, имеют в своем составе и ионы кальция.
Любое нарушение равновесия, направленное на уменьшение растворимости карбоната магния, снижает и растворимость карбоната кальция.
Карбонат кальция, как менее растворимый, первым выпадает из воды, что приводит к уменьшению содержания карбонат-ионов в растворе.
Несмотря на существенное нарушение условий карбонатного равновесия, из пластовых и сточных вод, содержащих ионы кальция и магния, обычно выпадает карбонат кальция.
Хлорид натрия NaCl (галит)
Растворимость галита в дистиллированной воде при температуре 30 °С составляет 363 г/л и увеличивается с ростом температуры.
Основная причина выпадения хлорида натрия из попутной воды нефтяных месторождений — снижение температуры и давления, приводящее к пересыщению вод солью.
На месторождениях, эксплуатирующихся с применением закачки воды, отложения галита встречаются сравнительно редко.
Сульфиды железа
Наличие сероводорода, источником которого являются:
нефть с содержанием реликтового сероводорода;
наличие сероводорода в закачиваемой в пласт для поддержания давления воде;
продукты жизнедеятельности сульфатвосстанавливаюших бактерий (СВБ), то есть биогенный сероводород;
сероводород, поступающий с углеводородным газом из выше- и нижележащих горизонтов при эксплуатации скважины.
На шероховатой поверхности образуется больше солевых отложений, чем на гладкой.
Размеры образующихся частиц солей соизмеримы с высотой микровыступов поверхности, что способствует их удерживанию. На отшлифованных поверхностях мелкие частицы менее удерживаются, срываются и уносятся потоком.
Формирование солеотложений на поверхности зависит не только от их шероховатости, но и от состава материала.
Комментариев нет:
Отправить комментарий