Выпадение неорганических кристаллических осадков из попутно добываемой воды

Разработка многих нефтяных и газовых месторождений часто осложняется выпадением неорганических солей из попутно извлекаемой воды в нефтепромысловом оборудовании и на различных участках пласта.

Основные компоненты в большинстве отложений: карбонат кальция (СаС03), сульфат кальция (гипс CaS04·2Н20 и ангидрит CaS04), сульфат бария (BaS04). В значительных количествах в составе отложений имеются различные примеси: сульфат стронция (SrS04), карбонат стронция (SrC03), карбонат бария (ВаС03), карбонат магния (MgC03), хлорид натрия, сульфат радия. Встречаются механические примеси, продукты коррозии (окислы железа Fe203, сульфид железа FeS2) и др. В призабойной зоне нагнетательных скважин в составе неорганических осадков часто наблюдаются продукты жизнедеятельности бактерий. При этом отложения чистых сульфатных или углекислых солей встречаются редко. Обычно они представлены смесью основного неорганического компонента с частицами нефти, силикатов, парафина, продуктами коррозии, примесями других солей.

1 Изменение термодинамических условий.

При изменении термодинамических условий возможно образование карбонатов кальция по схемам: (8.11)

(8.12)

В пластовых водах и образование происходит в основном по схеме (8.11).

В отличие от большинства неорганических солей кальцит лучше растворяется в воде с уменьшением температуры. Если при 100°С его равновесная концентрация составляет 14 мг/л, то при 0 °С – 85 мг/л, но с уменьшением давления и температуры из раствора выпадает осадок СаС03, поскольку на направление реакции по схеме (8.11) в значительно большей степени, чем температура, влияет парциальное давление углекислого газа.

Изменение давления и температуры способно привести к пересыщению растворов относительно сульфатов кальция и бария

2 Изменение химического состава пластовых вод в процессе разработки месторождений.

Смешение закачиваемой и пластовой вод даже при условии их химической совместимости приводит зачастую к формированию попутно добываемой воды совершенно нового состава по сравнению с пластовой, а это способствует изменению растворимости отдельных компонентов. В табл. 8.3 показано влияние содержания NaCl на растворимость СаС03, CaS04 и BaS04 в дистиллированной воде. При высокой концентрации хлористого натрия в растворе заметно повышается растворимость СаС03 и CaS04 (растворимость кальцита максимальна при содержании 120 г/л NaCl и 150 г/л для гипса). В большей степени (в 10 раз) повышается при этом растворимость BaS04.

3 Поступление на забой скважины вод разных горизонтов.

Пример:

При эксплуатации Майкопского газоконденсатного месторождения из-за некачественного цементирования скважин и значительной разницы в давлениях газ и воды перетекали из одного горизонта в другой. Смешение щелочных вод I и II горизонтов, содержащих большое количество СаСl2 и MgCl2, с водами III горизонта приводило к образованию солевых осадков за счет протекания следующих химических реакций:

4 Тепловые методы разработки.

При этих методах разработки нефтяных месторождений в процессе закачки воды в залежи, находящиеся на больших глубинах, при высоких температурах возможно частичное или полное растворение воды в нефти.

Существуют и другие факторы, способствующие возникновению солеотложений – выщелачивание солей, содержащихся в пласте, процессы обогащения закачиваемых вод солями при их контакте с погребенными водами, повышение растворимости воды в нефти с увеличением температуры (т.е. в условиях нефтяных месторождений углеводороды, отвлекая на себя часть воды, могут служить высаливателями).

В связи со сложным механизмом солеотложения в промысловых объектах методы прогнозирования его недостаточно обоснованы. Поэтому на практике для борьбы с солеотложениями чаще используют меры по их удалению, чем методы предупреждения. При отложениях солей карбонатов с помощью соляной кислоты хорошо удаляются карбонаты кальция и магния. Для борьбы с рыхлыми отложениями гипса в начальный период загипсовывания оборудования используются 10-15%-ные растворы карбоната и бикарбоната натрия и калия. При этом гипс преобразуется в карбонат кальция, который затем удаляют соляной кислотой. Для удаления плотных, плохо проницаемых осадков применяют более эффективные растворы: гидроокиси натрия и калия, 20%-ный раствор каустической соды. Существуют и другие составы реагентов, удаляющие солеотложения.