WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

На рис. 3 показана динамика изменения содержания H2S, FeS и скорости коррозии Vк трубопровода УПС «Байсар» -УПС «Чангакуль» ООО НГДУ "Краснохолмскнефть" в период с 1986 по 2001 гг. В 1993 г. в осадках, извлеченных из труб при ликвидации аварий, был обнаружен осадок толщиной до 8 мм, содержащий FeS. В период с 1994 по 1999 гг. толщина осадка, содержащего FeS, возросла с 13,0 до 25 мм. В этот же период произошел рост скорости коррозии металла с 0,7 до 3,5 мм/год. При этом содержание H2S за весь анализируемый период в попутно-добываемой воде изменилось незначительно. Кривые на рис.3, таким образом, свидетельствуют о прямой связи роста скорости коррозии от содержания FeS в осадке.

Рис. 2. Фотография элемента трубы нефтепровода СУН “Султанаево”НСП “Красный холм” с отложившимся солевым осадком (а) и с удаленным осадком (б), под которым виден след питтинговой коррозии 3,5 Скорости коррозии, мм/год Толщина сульфида железа, см отложения сульфида железа, см Содержание сероводорода, мг/л 2,1,0,0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Рис.4. Динамика изменения скорости коррозии трубопровода и Рис. 3. Динамика изменения скорости коррозии трубопровода и толщины толщины осадков сульфида железа в нефтепроводе "Байсар - УПС Чангакуль" осадков сульфида железа в нефтепроводе "Байсар - УПС Чангакуль" 3.Прогнозирование условий образования и видов сульфидсодержащих осадков. Обобщенный критерий оценки вида сульфидсодержащего осадка Для разработки эффективных методов предупреждения выпадения солей в осадок и отложения в оборудовании необходимо осуществить их прогноз исходя из химического состава попутно–добываемых вод и термобарических условий их движения. Учитывая небольшой разброс глубин залегания продуктивных пластов рассматриваемых месторождений угленосной нефти (1300-1800 м),температуры пластов (20-24С) и давлений на устье скважин (1,2 -1,5 МПа), можно предположить, что отложения солей и их виды будут определяться, в основном, химическим составом вод.

В качестве основных параметров, характеризующих состав ПВ, необходимо ввести плотность, содержание сероводорода (Н2S), ионов SO4--, НСО3-,Са ++, Мg ++, Fе++ + Fе+++. Таким образом, осадкообразование является многофакторным процессом, который может быть описан регрессионным уравнением на базе статистического материала.

кор H S [ мг / дм ] FeS [ см ] V [ мм / год ] Для статистической обработки был собран обширный промысловый материал по 160 скважинам Арланского, Бураевского, Игровского, Кузбаевского, Орьебашского месторождений АНК «Башнефть», из оборудования которых было отобрано более 200 образцов отложений осадков. Одновременно на устьях этих скважин в период между подземными ремонтами отбирались пробы пластовой воды и определялся ее химический состав.

В пробах отложений определялось содержание гипса ( Са SO4), карбоната кальция (СаСО3) и сульфида железа ( FeS). Кроме того, в исходную информацию были введены расчетные значения коэффициентов насыщенности вод сульфат-ионами SO4-- и карбонат-ионами (НСО3).

Обработка промыслового материала ставила своей целью прогнозирование содержания в образующихся осадках карбонатов (У1), сульфидов железа (У2) и гипса (У3). Содержания этих компонентов рассматривали в зависимости от численных значений главных компонентов Z1/ и Z2/ с наибольшей информативностью.

На рис. 4 показана зависимость между значениями Z1/ и Z2/, разграничивающими области существования того или иного вида осадка.

X1 X2 X3 X4 X U1 + U2 + U3 + U4 + U5 + X1max X2 max X3max X4 max X5 max Z1 = - 0,Z'1= X6 X7 X8 XU6 + U7 + U8 + U+ X6 max X7 max X8 max X9 max X1 X2 X3 X4 X U1' + U2' + U3' + U4' + U5' + X1max X2 max X3max X4 max X5 max Z'2Z2 = =, X6 X7 X8 XU6' + U7' + U8' + U9' + X6 max X7 max X8 max X9 max где признаки Хi:

Х1 – плотность воды (Х1max = 1,19 г/см3);

Х2 –концентрация SO4 -- (Х2max = 3187 мг/дм3);

Х3 – концентрация HCO3- (Х3max = 567 мг/дм3);

Х4 – концентрация Ca++ (Х4max = 22,800 мг/дм3);

Х5 – концентрация Mg++ (Х3max = 18,240 мг/дм3);

Х6 – концентрация Fе++ + Fе+++ (Х6max = 91,9 мг/дм3);

Х7 – концентрация H2S (Х7max = 62,0 мг/дм3);

Х8 – коэффициент SO4 (Х8max = 2,7);

Х9 – коэффициент СО3 (Х9max = 2,94);

U1…9 и U'1…9 – собственные вектора корреляционной матрицы, соответствующие собственным числам 1 и 2 матрицы.

Z'Z'Рис. 4. Зависимость вида отложений осадка от Z1/и Z2/ Автором были получены уравнения линейной регрессии, позволяющие прогнозировать тот или иной вид осадка.

На основе этих уравнений были сделаны выводы:

1. Присутствие гипса в осадке (Y3) практически полностью исключает наличие в нем карбонатных солей (Y1). В количественном отношении отложения карбонатных солей встречаются примерно в 70 % случаев от общего числа извлеченных отложений. Такое соотношение характерно для большинства месторождений угленосной нефти Республики Башкортостан (в частности, Краснохолмской, Туймазинской, Серафимовской, Дюртюлинской групп).

2. Корреляционная связь между количеством сульфидсодержащих (Y2) осадков и осадков с карбонатами (Y1 ) c погрешностью 7,8 % имеет вид Y2 = (85 – Y1 ), %.

В качестве обобщенного критерия осадкообразования предложен комплекс G = Z1 /. Z2/. (1) Знак обобщенного критерия G в сочетании со знаками Z1/ и Z2/ дают полную информацию о виде того или иного осадка.

В первом квадранте графика характеризуется преимущественно отложение CaSO4. Соответственные условия отложения этих солей запишутся Z1/ > 0; Z2 / > 0 (G>0). (2) Во втором квадранте графика характеризуются преимущественно отложения СаSO4 и FeS, т.е. отложения второго вида. Соответственные условия отложения солей второго вида запишутся Z1/ > 0; Z2 /<0 (G<0). (3) Следовательно, при G < 0 происходит отложение солей второго вида.

В третьем квадранте графика происходит преимущественно отложения СаСО3 и FeS. Следовательно, положительное значение обобщенного критерия G при отрицательных значениях Z1/ и Z2 / характеризует образование осадков третьего вида Z1/ <0 и Z2 /<0 (G>0). (4) Апробация методики прогнозирования вида осадкообразования была проведена в других регионах добычи угленосной нефти УралоПоволжья. В табл. 4 показаны фактические составы осадков солей, отло Таблица Фактические и прогнозные виды осадков солей по месторождениям Урало - Поволжья Характеристика воды Состав осадка, Прогнозные параметры % осадка D4 20 Cl SO4-- HCO3 - Ca++ H2S KSO KCO FeS 4 Месторождение г/см3 Мг/л мг/л мг/л мг/л мг/л Z1 Z2 G 1. Арланское 1158 1,15 138294 500 91,5 9000 1,17 11,7 0,46 0,07 10,3 28,2 59 - 0,48 -0,36 -0,17 2 2. Арланское 8138 1,16 140421 825 109,8 12400 0,49 29,5 0,96 0,53 5,9 - 88 - 0,1 0,1 0.01 1 3. Чекмагушевское 1510 1,167 142487 2439 92 9221 3,2 105 2,13 -0,68 5,1 - 93 - 0,84 0.38 0,032 1 4. Чекмагушевское 948 1,174 154002 2110 189 8894 4,25 228 1,8 0,78 5,1 - 94 - 1,75 0,14 0,19 1 5. Надеждинское 264 1,162 151414 667 109 14900 1,29 0 1,05 -0,23 5,3 - 93 - 0,62 0,11 0,068 1 6. Надеждинское 3711 1,118 159570 950 140,3 12800 3,34 29,1 1,38 1,07 5,2 - 92 - 0,73 0,07 0,05 1 7. Ю-Максимовское 1472 1,02 20921 1425 537 2600 7,1 6,8 0,73 0,38 15 46 - 30 0,31 -0,3 -0,09 2 8. Бавлинское 521 1,035 26600 240 280 4810 0,4 4,12 0,14 1,53 17 53 - 23 -0.21 -0,34 0,07 3 9. Бавлинское 493 1,112 113470 90 50 17640 2,5 12,5 0,097 0,23 2,7 49 - 17 -0,12 0,18 -0,02 3 10. Гондырьское 2126 1,111 146804 375 180 7200 0,64 12 0,27 0,76 20,6 31 - 46 -0.05 -0,17 0,019 3 11. Гондырьское 6112 1,119 104003 447 244 7636 0,12 34,2 0,37 -0,014 21 83 - 43 0,12 -0,14 -0,016 2 12. Орьебашское 3711 1,118 159570 950 140,3 12800 3,34 29,1 1,38 1,07 - - 97 - 0,13 0,07 0,009 1 13. Чутырьское 28 1,109 132905 215 171 7351 3,1 96,5 0,31 0,31 29,6 33,1 - 41,7 -0,12 -0,12 0,014 3 14. Чутырьское 26 1,113 143211 312 260 9870 0,54 63,2 0,65 0,27 25,3 41,3 - 32,2 -0,08 -0,07 0,006 3 15. Чутырьское 16 1,081 87300 231 189 10200 0,81 77,1 0,45 0,15 24,3 38,1 - 33,2 -0,10 -0,15 0,015 3 номер ++ +++ скважины Факт.

F е + CaSO CaCO АСПО F е мг / Прогноз.

жившихся в скважинах, и прогнозируемые по формуле (1) виды осадка.

Видно, что в 13 случаях из 15 прогноз вида осадка оказался верным.

4. Разработка композиционных составов химических реагентов и технологий их применения для предупреждения образования сульфидсодержащих осадков в добывающих скважинах Выбор способа борьбы с отложениями солей (предупреждение осадкообразования или удаление солей) зависит от ряда технико-экономических показателей, к которым, главным образом, относятся стоимости реагентов и подземного ремонта скважины по удалению осадков.

Основным критерием выбора способа является при этом интенсивность отложения солей в подземном оборудовании. При низкой интенсивности осадкообразования очевидным способом борьбы с осложнениями является периодическое удаление солей. И, напротив, при высокой интенсивности осадкообразования – предупреждение отложений солей обеспечивается дозированием реагента в добываемую жидкость.

В качестве иллюстрации на рис. 5 показаны зависимости удельных затрат на борьбу с осадкообразованием от интенсивности солеотложений для обоих способов при конкретных значениях стоимости реагента, подземного ремонта скважины по удалению осадка и дебита скважины.

Кривые на графике построены для осадков третьего вида (табл.1).

Данные по расходу реагента на единицу объема добываемой жидкости, стоимости ремонта и реагента соответствуют современным показателям применения технологий в НГДУ "Краснохолмскнефть". Из рисунка видно, что с увеличением интенсивности осадкообразования удельные затраты на предупреждение отложений растут менее интенсивно, чем на их удаление.

Для достижения минимальных удельных затрат в левой зоне, ограниченной пунктиром, необходимо использовать технологии удаления осадков, а в правой – методы предупреждения их образования.

Периодическое Предупреждение удаление I, мм/мес I, мм/мес Рис.5. Удельные затраты на борьбу с осадкообразованием при периодиРис.6.Удельные затраты на борьбу с осадкообразованием при периодическом их удалении (1) и предупреждении (2) ческом их удалении (1) и предупреждении (2) Для отложения солей 1 группы показано, что интенсивность осадкообразования находится в интервале 0,3-0,8 мм/мес., а для солей 2 группы – 1,2 1,6 мм/мес. Замеры отложений производились в нижних трубах колонны НКТ при проведении подземных ремонтов с извлечением оборудования.

Следует подчеркнуть, что наиболее целесообразно предупреждать образование осадков 1 и 2 видов ввиду отсутствия эффективного растворителя гипса.

В настоящее время интенсивность осадкообразования по НГДУ "Краснохолмскнефть" имеет тенденцию к росту в зависимости от вида образуемого осадка.

До 2002 г. осадки 1 вида солей имели тенденцию к снижению интенсивности, а осадки 3 вида- напротив к росту. Интенсивность образования солей вида оставалась относительно постоянной. Поэтому экстраполяция кривых Удельные затраты, тыс.

руб / скв интенсивности осадкообразования позволяет говорить о том, что в ближайшие годы следует ожидать дальнейший рост осадков солей 2 и 3 видов и снижение 1. Это обусловлено тем, что пресыщение пластовых вод сульфатами, карбонатами и ионами железа происходит как за счет приноса их извне, так и за счет растворения составляющих материала пласта. Наличие сульфатных, карбонатных и железосодержащих компонентов в породах продуктивных пластов подтверждается их литолого-стратиграфическими характеристиками. Так, повышенным содержанием сульфатов характеризуются глинистые породы тульского (0,3-0,4%) и бобриковского (0,3%) эксплуатационных горизонтов данного региона.

Эти же отложения отличаются широким распространением сульфидных соединений в виде пирита. При окислении последних кислородом, который привносится в процессе закачки пресных и промысловых сточных вод (содержание кислорода в закачиваемой и пресной воде достигает 0,5-1,0 мг/дм3), образуются SO4-- ионы, которые при благоприятных условиях приобретают способность мигрировать в пласте. В результате окисления пирита пластовая вода наряду с ионами SO4 -- насыщается ионами двухвалентного железа Fe++.

Опыт разработки нефтяных месторождений показал, что при внутриконтурном заводнении пластов привнесенные с водой или другими ингредиентами сульфатвосстанавливающие бактерии развиваются в анаэробных условиях в присутствии углеводородов нефти. Сероводород образуется в пласте в результате биогенных процессов по восстановлению сульфатов до сероводорода. В общем виде восстановление сульфатов под влиянием СВБ в присутствии углеводородов нефти, в частности, декана, может быть выражено уравнением 4С10Н22 + 31SO4-- = 40CO2 + 44H2O + 31S--. (5) Следующей фазой реакции является образование сероводорода и бикарбонатов 2СО2 + 2H2O + S-- = H2S + 2HCO3-. (6) Согласно приведенным уравнениям, за счет восстановления 1 г-моля (96г ) сульфатов образуется 1 г-моль (34 г) сероводорода (или 1 г SO42- дает 0,354 г H2S). Образовавшийся в призабойной зоне нагнетательных скважин сероводород, несомненно, переносится вместе с нагнетаемой водой и достигает добывающих скважин. При наличии в воде значительного количества ионов железа и изменении термобарических условий в лифтовых трубах скважин, при выделении газа, образуются сульфиды железа.

Механизм действия применяемых ингибиторов солеотложений основан на связывании избытка осадкообразующих ионов Са++, Ва++, Fe++, Fe+++ в насыщенном растворе в прочный хелат-комплекс. Наличие в пластовой воде ионов двух- и трехвалентного железа приводит к резкому снижению эффективности действия ингибитора солеотложения. Это объясняется тем, что значительная часть ингибитора солеотложения расходуется на образование железосодержащих комплексов. При этом создается дефицит ингибитора солеотложения, для восполнения которого требуется значительно больший объем хелатобразующего комплексона.

В табл.5 представлены полученные на основании лабораторных анализов расходы известных реагентов ингибиторов-солеотложений: ИСБ-1, Инкредол-1, ДПФ-1 для 100 %-ного предупреждения выпадения сульфата кальция и карбонатов из попутно-добываемых вод месторождений НГДУ "Краснохолмскнефть" при наличии в ней ионов железа.

Из анализа таблицы видно, что расход ингибиторов ИСБ-1, Инкредол-и ДПФ-1 при 100 %-ном предупреждении отложения солей и 100 %-ном связывании ионов железа растут пропорционально содержанию последнего в воде. Это существенно удорожает работы по предупреждению осадкообразования.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»