-> Научно-исследовательские проекты -> Шангараева Л.А.

Обоснование технологий и методов борьбы с солеотложениями в скважинах на поздней стадии разработки нефтяных месторождений

Шангараева Лилия Альбертовна
l.shangaraeva@mail.ru, Санкт-Петербург
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Цель проекта: Разработка рекомендаций по повышению эффективности предотвращения солеотложений при добыче нефти на основе изучения процессов формирования состава попутно-добываемых вод, приводящих к образованию отложений солей, и совершенствования технологий предупреждения их образования на поздней стадии разработки залежей.

Актуальность проекта: Главной задачей в нефтяной промышленности является повышение эффективности добычи нефти. Одним из важнейших направлений решения этой задачи является борьба с отложениями неорганических солей при эксплуатации скважин. Отложение солей в скважинном оборудовании приводит к снижению продуктивности, преждевременному выходу из строя глубиннонасосного оборудования, внеплановым текущим и дорогостоящим капитальным ремонтам скважин и, как следствие, значительному ухудшению технико-экономических показателей нефтегазодобывающих предприятий.

Основными компонентами большинства промысловых отложений являются карбонат кальция, сульфат кальция и сульфат бария.

В последние годы проблема предотвращения образования отложений солей обострилась в связи с резким увеличением количества скважин с отложениями солей сложного состава. При этом эффективность применяемых ингибиторов уменьшается потому, что их использование происходит в изменившихся условиях. Работы, связанные с предотвращением отложения осадков многокомпонентного состава, требуют совершенствования применяемых методов и разработки новых технологий, обеспечивающих эффективную защиту нефтепромыслового оборудования при добыче нефти на поздней стадии разработки залежей.

Сущность намеченных исследований: Исследования состава пластовых вод предполагается проводить в лабораторных условиях при помощи системы капиллярного электрофореза «Капель-104Т».

Изучение изменение реологических особенностей нефти предполагается проводить на ротационном вискозиметре Rheotest RN 4.0.

Исследования микрошлифов солеотложений предполагается микроскопом, также возможно томографом SkyScan.

Оценки эффективности ингибиторов солеотложения в динамике предполагается изучать на проточной стендовой установке фирмы PS Biofilm Technology.

Фильтрационные исследования планируется выполнять на современном оборудовании фирмы CoretestSystems.

Краткая аннотация проекта: Исследования показали, что при закачке серной кислоты в скважины для выравнивания профиля приемистости и повышения нефтеотдачи пластов привело к значительному увеличению в пластовых водах сульфат-ионов, и как следствие этого — к образованию осадков солей сульфата бария (барита) и сульфата кальция (гипса, ангидрита).

Основной идеей является отслеживание изменения состава попутно добываемой воды в динамике. Так снижение содержание бария, на ранних стадиях нарушения (при неизменной плотности воды – возможно нарушение на уровне карбона; при уменьшающейся плотности воды - возможно нарушение на уровне верхних слоев), появление в дальнейшем сульфатов, при полном исчезновении бария свидетельствует обычно о скором выходе из строя насос по причине отложения солей. Дополнительным признаком является наличие в составе ТВЧ сульфата бария.

Была проведена серия опытов по изучению влияния пересыщения раствора на индукционный период и скорость осаждения барита. В качестве физического параметра, подлежащего мониторингу в целях изучения процесса осаждения, использовалась оптическая плотность. Данные проведенного исследования показывают, что в присутствии органики, выделенной из солеотложений, индукционный период кристаллизации сульфата бария из пересыщенного водного раствора незначительно уменьшается для Ромашкинского месторождения. Однако по его завершению выпадение солей происходит быстрее, чем без добавок, т.е. время окончания реакция уменьшается.

Органические соли, обладающие высокими адгезионными свойствами, прилипая к поверхности оборудования, могут служить зародышами образования отложений на поверхности нефтепромыслового оборудования. Так, под влиянием естественных органических активных компонентов нефти происходит формирование и рост отложений солей из нефтеводогазовой смеси на поверхности нефтяного оборудования.

Влияние нефтяных компонентов на процесс солеотложений подтверждается результатами проведенных экспериментов. Исследования проводили в условиях, имитирующих образование отложений под влиянием активных органических соединений нефти в скважинах. Дозировка активной органики в воду привела к осаждению ионов металлов.

Объяснение образования отложений солей, исходя из влияния на процесс активных органических компонентов нефти, дает возможность рассматривать его с точки зрения поверхностных явлений и позволяет разделить этот процесс на две стадии: 1) химический процесс, при котором под влиянием активных органических (кислотных) соединений нефти нарушается фазовое равновесие, вследствие чего выпадают нерастворимые соли нефтяных кислот; 2) физико-химический процесс, при котором выпавшие нерастворимые соединения откладываются на поверхности оборудования. На этой стадии активные органические соединения нефти участвуют в адсорбционных процессах и обеспечивают адгезию как друг к другу, так и к поверхности оборудования, т.е. обусловливают рост кристаллов.

Подобное разделение дает возможность разрабатывать рекомендации и мероприятия по борьбе с образованием отложений в нефтепромысловом оборудовании из пластовой воды под влиянием кислотных соединений нефти. В результате изучения механизма образования отложений солей с участием активных органических компонентов нефти обнаружено влияние последних на кинетику кристаллизации солей. В связи с этим необходимо учитывать их влияние на процессы солеотложения, как при моделировании отложений солей, так и при подборе реагента по их предотвращению.

Основные планируемые результаты:

1. Будут предложены обобщенные схемы процессов формирования состава попутно-добываемых вод на поздней стадии разработки месторождений, приводящих к увеличению в них сульфатности.

2. На основе исследования индукционного периода образования отложений солей и влияния на эти процессы органики предполагается разработать эффективный химический состав для предотвращения солеотложений в скважинах;

3. Путем фильтрационных исследований в условиях, приближенных к пластовым предстоит подобрать оптимальную концентрацию химических реагентов с учетом предыдущих исследований.

4. На основе исследований разработаны рекомендации по повышению эффективности предотвращения солеотложений в скважинах.

Научная новизна: Установлен механизм влияния высокомолекулярных компонентов нефти, пластовых и технологических жидкостей на процессы солеотложения в скважинах.