Труды всероссийской научно — практической конференции «Актуальные вопросы и инновационные решения в нефтегазовой отрасли», Самара 2020 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЯ СОЛЕЙ В ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ ПЛАСТА И НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ КОММУНИКАЦИЯХ

Демин М.В. demin_m_v@s-global.ru Воробьев С.В. ceo@inipe.com ООО «ПНП-Сервис», г. Самара ЧОУ ДПО «МИПО», г. Самара

Аннотация
В работе рассматривается вопрос ингибирования пластовых вод с целью снижения выпадения неорганических осадков в трубопроводных системах и установках подготовки. Проведены лабораторные исследования по подбору ингибиторов. Рассмотрена технология основная на адсорбции и десорбции ингибитора на породе пласта.
Ключевые слова: ингибитор отложения солей, осложнения при добычи нефти, выпадение неорганических осадков.
Abstract
The paper discusses the issue of inhibition of formation waters in order to reduce the release of inorganic sediments in pipe systems and treatment plants. Laboratory studies were carried out to select inhibitors. The technology based on adsorption and desorption of the inhibitor on the formation rock is considered.
Keywords: salt deposition inhibitor, oil production complications, inorganic precipitation loss.

             В процессе разработки нефтяных месторождений с применением заводнения Оренбургской, Самарской, Пермской областей, Татарстана и Башкортостана установлено выпадение твердого осадка в трубах наземных коммуникаций, глубинонасосном оборудовании, забое и призабойной зоне скважины. Это явление приводит к снижению продуктивности скважины, нарушению нормальной работы скважинного оборудования, а также нефтепромысловых коммуникациях системы сбора и подготовки продукции. Для повышения эффективности нефтедобычи необходима разработка методов и технологий предотвращения отложения твердых неорганических солей.

             Выпадение любого вещества в осадок происходит в том случае, если концентрация этого вещества или иона в растворе превышает равновесную (или предельную) концентрацию, то есть когда выполняется неравенство:
Сi > Cip, 1.
где Сi – концентрация соединения или иона в растворе;
Сip – равновесная при данных условиях концентрация (предельная растворимость).

             Это неравенство смещается в сторону выпадения осадка либо за счет возрастания фактической концентрации, либо за счет снижения растворимости. Первое из этих условий возникает, как правило, при смешивании вод разного состава, несовместимых друг с другом. Термином «совместимость» можно обозначить, способность смеси вод сохранять в течение длительного времени свой химический состав, не выделяя из раствора твердые, неорганические соединения. Таким образом, смешивание несовместимых вод является одной из важнейших причин выпадения осадков при заводнении продуктивных горизонтов. Второй причиной выпадения осадков служит перенасыщение вод в результате изменения температуры, давления, испарения воды, выделения газов и так далее, когда в исходном растворе снижается равновесная концентрация или возрастает фактическая концентрация.
Типичными схемами реакций в водной среде, которые приводят к образованию твердых осадков, являются следующие:

               Несмотря на разнообразие средств борьбы с осадками солей основной метод предотвращения отложений — применение специальных химических реагентов — ингибиторов. Механизм действия, которых связан с процессами диффузии в растворе и последующей адсорбцией на поверхности микрочастичек солей. Процесс сорбции поверхностью частиц молекул ингибитора сопровождается образованием достаточно устойчивых ассоциаций. При этом ингибиторы подавляют дальнейший рост зародышевых кристаллов гипса, кальцита или другой малорастворимой соли. Образовавшиеся адсорбционные слои препятствуют не только соединению кристаллов, но и прилипанию к внутренней поверхности оборудования и труб. Это обеспечивает унос частиц потоком жидкости.

               Количественные методы испытаний ингибиторов основаны либо на измерении количества выпадающего на поверхность металла осадка, либо на измерении проницаемости породы продуктивного пласта до и после фильтрации через них пересыщенного раствора. Количество осадка в объеме раствора можно оценивать по оптической плотности раствора, по остаточной жесткости, электропроводности и т. д.

               Ниже приведены лабораторные методы испытания ингибиторов с полученными результатами исследований.
В качестве испытуемых растворов выбрана пластовая вода со скважины №111 Красноярского месторождения, на котором было обнаружено отложение солей на нефтепромысловых коммуникациях. Выпадение соли из раствора пластовой воды достигалось тем, что в рабочей емкости создается перенасыщение данного раствора путем упаривания пластовой воды при постоянной температуре и сохранении объема выпариваемой воды. Схема
установки приведена на рисунке 1. Ингибиторы вводят в один из исходных
растворов. Готовят также контрольный раствор, в который не вводят
ингибитор.

Рис.1. Схема установки по определению влияния ингибиторов на отложение солей где:
1 – плитка с реле для поддержания постоянной температуры, 2 – металлическая
емкость, 3 – кран для поддержания постоянного объема в выпаривающей емкости,4 – проградуированный стеклянный сосуд.

В процессе упаривания производилось измерение выпарившейся жидкости и
массы образовавшегося осадка. Исследования проводились со следующими
рабочими растворами различных концентраций представленных в таблице 1.

Таблица 1.

Эффективность действия ингибиторов определяли по формуле:

где: т — масса осадка, выпавшего из ингибированного раствора; т0 — масса
осадка, выпавшего из контрольного раствора.
Результаты проведенных расчетов занесены в таблицу 2.

Таблица 2

                Как видно из таблицы наиболее эффективным оказался реагент Плав солей с эффективностью воздействия 32%, что делает его наиболее перспективным в применении на предприятиях нефтедобычи.

                При рассмотрении используемых технологических схем проведения ингибирования, одним из перспективных решений данной проблемы является ингибирование продукции скважин путем задавки ингибитора в пласт, его адсорбции на породе и дальнейшей десорбции в процессе эксплуатации. Предотвращение образования неорганических солей и увеличение периода действия ингибитора отложения солей происходит за счет улучшения адсорбционно-десорбционной характеристики раствора при химической обработке терригенно-карбонатного разреза пород. Сущность технологии в том, что в призабойную зону скважины последовательно закачивают растворитель, улучшающий адсорбционную характеристику породы пласта путем его очистке от пленочной нефти и снижения поверхностного натяжения на границе нефть — ингибирующий раствор — порода, композиционный состав с ингибитором солеотложения и раствор щелочи, улучшающий десорбционную характеристику. Периодичность применения данной технологии не более двух раз в год. Технология позволяет снизить межремонтный период эксплуатации скважин и повысить надежность системы сбора и подготовки продукции.

Список используемых источников информации:

1. А.С. Пантелеев, Н.Ф. Козлов, М.Ф. Персиянцев и др. Исследование физико-химических процессов при заводнении продуктивных пластов и добычи нефти.-Оренбург; Оренбургское книжное издательство, 2000.
2. В.А. Панов, А.А. Янков, Г.Н. Позднышев и др. Прогнозирование выпадения гипса из пластовых вод в нефтепромысловом оборудовании // Нефтепромысловое дело — 1978. — № 10. — С. 9-11
3.И.Е. Кащавцев. Компьютерное моделирование прогнозных оценок отложения солей при добыче нефти// Нефтяное хозяйство – 2002 — №12, с 73-75.