Материал: Анализ методов предотвращения и борьбы с отложениями солей при добыче нефти
https://new.guap.ru/iibmp/contacts |
СПБГУАП группа 4736 |
присутствующим в воде. Далее необходимо выбрать меньшую из двух концентраций и перевести выбранную концентрацию из мг/л в эквивалентную форму, используя следующие формулы
факт = SO2-4 ∙ 68,07 / 48,03, (2.4)факт = Ca2+ ∙ 68,07 / 20,04, (2.5)
где SO2-4, Ca2+ выражены в мг/л; ,07 - эквивалетный вес CaSO4; ,03 - эквивалент SO2-4;
,04 - эквивалент Ca2+.
Таблица 7 Приближенные значения константы растворимости сульфата кальция
при различных ионных силах μ и температуре t0.
μ |
100 C |
200 C |
μ |
100 C |
200 C |
0 |
1,02∙10-4 |
1,13∙10-4 |
2,5 |
30,0∙10-4 |
30,07∙10-4 |
0,1 |
3,04∙10-4 |
3,15∙10-4 |
2,75 |
30,6∙10-4 |
30,66∙10-4 |
0,2 |
4,99∙10-4 |
5,1∙10-4 |
3,0 |
30,84∙10-4 30,87∙10-4 |
|
0,3 |
6,87∙10-4 |
6,98∙10-4 |
3,25 |
30,77∙10-4 30,77∙10-4 |
|
0,4 |
8,68∙10-4 |
8,78∙10-4 |
3,5 |
30,39∙10-4 30,77∙10-4 |
|
0,5 |
10,41∙10-4 10,51∙10-4 3,75 |
29,76∙10-4 29,72∙10-4 |
|||
0,6 |
12,07∙10-4 12,17∙10-4 4,0 |
28,9∙10-4 |
28,83∙10-4 |
||
0,7 |
13,67∙10-4 13,75∙10-4 4,25 |
27,85∙10-4 27,77∙10-4 |
|||
0,8 |
15,16∙10-4 15,26∙10-4 4,5 |
26,65∙10-4 26,55∙10-4 |
|||
0,9 |
16,6∙10-4 |
16,7∙10-4 |
4,75 |
25,34∙10-4 25,25∙10-4 |
|
1,0 |
17,96∙10-4 18,07∙10-4 5,0 |
23,98∙10-4 23,8∙10-4 |
|||
1,25 |
21,25∙10-4 21,36∙10-4 5,25 |
22,6∙10-4 |
21,52∙10-4 |
||
1,5 |
23,69∙10-4 |
23,8∙10-4 |
5,5 |
21,26∙10-4 21,26∙10-4 |
|
1,75 |
25,09∙10-4 |
26,0∙10-4 |
5,75 |
20,02∙10-4 20,11∙10-4 |
|
2,0 |
23,67∙10-4 23,76∙10-4 6,0 |
18,93∙10-4 |
19,12∙10-4 |
||
2,25 |
29,03∙10-4 |
29,11∙10-4 |
|
|
|
https://new.guap.ru/iibmp/contacts |
СПБГУАП группа 4736 |
если Sрасч < Sфакт, то возможно образование отложений сернокислого кальция,
если Sрасч > Sфакт, то вода не насыщена сернокислым кальцием и нет условий для образования отложений.
Далее рассчитывается коэффициент перенасыщенности по формуле
КSO2- 4 = Sфакт/ Sрасч, (2.6)
если КSO2-4 более 1, то имеются условия для образования гипса,
если КSO2-4 менее 1, то условия для образования отложений отсутствуют.
в) Расчет склонности пластовой воды к образованию комплекса карбоната кальция по методу Стиффа-Девиса.
Склонность пластовой воды к осадкообразованию карбоната кальция рассчитывается по данным химического анализа состава воды, ионной силы, водородного показателя воды по формуле
Si =pH - (k +pCa + pAlk), (2.7)
Гдеиндекса стабильности воды;- определенный водородный показатель воды;- отрицательный логарифм концентрации ионов кальция;- отрицательный логарифм общей щелочности воды;- коэффициент активности, зависящий от ионной силы воды и температуры.
) Взять общую ионную силу μ воды, рассчитаннуя по формуле (2.2); ) При заданной температуре и общей ионной силе определить
коэффициент k;
) По данным содержанием ионов кальция (мг/л) в исследуемой воде определить рСа;
) Вычислить общую щелочность воды по формуле = HCO-3 + CO2-3, (2.8)
https://new.guap.ru/iibmp/contacts |
СПБГУАП группа 4736 |
где концентрации HCO-3 и CO2-3 выражены в мг/л;
) Для данной общей щелочности воды Alk найти отрицательный логарифм общей щелочности Alk;
) Рассчитать склонность воды к отложению карбоната кальция по формуле (2.7).
Если Si более 0, то вода склонна к отложению карбоната кальция.
Если Si менее 0, то вода не склонна к отложению карбоната кальция, однако создались условия для образования сульфида железа.
Далее проводится математическая обработка данных с целью прогнозирования возможности осадконакопления и его вида с привлечением теории адаптации и обучения.
Программы обработки исходной базы данных позволяют решить следующие задачи:
какие факторы влияют на исследуемый процесс осадконакопления; какова информативность факторов в исследуемом процессе; задачи прогнозирования вида отложения.
В исходную базу данных входят водородный показатель воды, плотность воды, ионный состав по шести компонентам, содержание сероводорода, ионов железа, количественный анализ отложений на предмет содержания сульфатов кальция, карбонатных солей и сульфида железа, коэффициенты перенасыщенности вод по сульфат - и карбонат-ионам.
Обработка промыслового материала ставила целью прогнозирование содержания в образующихся осадках карбонатов, сульфидов железа и гипса.
Анализ экспериментальной информации показал высокую коррелируемость признаков, поэтому для выделения существенных признаков был применен метод главных компонент. Для более устойчивого анализа информации каждый признак был разделен на свой максимум.
На основе корреляционной матрицы были найдены собственные числа λi и построены собственные векторы U i.
Получены независимые факторы
https://new.guap.ru/iibmp/contacts |
СПБГУАП группа 4736 |
i = ∑ А i ∙ Ui, (2.9)
А i = Х i /Хmaxi , (2.10)
где i принимает значения от 1 до 9;
Х1 - удельный вес воды (Хmax 1 = 1190 кг/м3);
Х2 - содержание ионов SO2-4 (Хmax 2 = 3187 мг/л);
Х3 - cодержание ионов HCO-3 (Хmax3 = 567.3 мг/л);
Х4 - содержание ионов Ca2+ (Хmax4 = 22800 мг/л);
Х5 - содержание ионов Mg2+ (Хmax 5 = 18240 мг/л);
Х6 - содержание Fe2+3+ (Хmax6 = 91,9 мг/л);
Х7 - содержание H2S (Хmax7 = 62.0 мг/дм3);
Х8 - коэффициент перенасыщенности сульфат ионами (Хmax 8 = 2,78);
Х9 - коэффициент перенасыщенности карбонат ионами (Хmax9 =
2,94);
Построены уравнения линейной регрессии по 4 главным компонентам 1 = 28,12 - 27,98 Z 1 - 21,69 Z 2 + 26,14 Z 3 + 0,76 Z 4, (2.11)= 23,26 -
19,21 Z 1- 22,92 Z 2+ 24,59 Z 3 + 6,94 Z 4, (2.12)
Υ3 = 32,94 + 46,48 Z 1+ 45,89 Z 2- 50,12 Z 3+ 3,4 Z 4, (2.13)
где Υ1, Υ2, Υ3 - соответственно карбонат кальция, сульфид железа и сульфат кальция.
Наиболее информативными являются первые две главные компоненты Z 1 и Z 2. Для определения вида отложений были построены соответствующие графики по значения Z 1 и Z 2. Их анализ позволил получить следующие результаты:
Если в составе комплексных отложений есть отложения гипса (Y3), то, как правило, отсутствуют отложения карбонатных солей (Y1). Количество скважин, где происходит отложение гипса и твердых углеводородов (1-ый тип), составляет около 10% от количества осложненных осадками скважин. Количество скважин, где происходит отложение гипса, сульфида железа и твердых углеводородов (2-ой тип), составляет 20% от всего количества
https://new.guap.ru/iibmp/contacts |
СПБГУАП группа 4736 |
скважин. Количество скважин, где происходят отложения карбонатных солей, сульфида железа и АСПО (3-ий тип) составляет около 70% от всего количества скважин, осложненных осадками.
Между осложнениями сульфида железа Y2 и карбонатными солями (Y1) диагностируется устойчивая обратная линейная связь, которая описывается уравнением
= 85 - Y1, (2.14)
Разбивая процентное содержание отложения карбонатных солей, сульфида железа и гипса на 2 класса (А - соответствующее содержание отложения менее 50% и В - в противном случае), удалось создать следующее правило
Если Z 1 более 0,6 и Z 2 более минус 0,1, то вероятность появления отложений гипса (1-ый тип) более 75%, а появление отложений карбонатных солей и сульфида железа маловероятно.
Если Z 1 более 0,6 и Z 2 входит в промежуток от минус 0,3 до минус 0,1,то вероятность появления отложений гипса и сульфида железа (2-ой тип) более 90%.
Если Z 1 более 0,6 и Z 2 входит в промежуток от минус 0,3 до 0, то вероятность появления карбонатных солей и сульфида железа (3-ий тип) более 75%.
Таким образом, появилась возможность прогнозировать образование комплексных осадков в конкретных добывающих скважинах.
Зоны отложения солей и определения их местоположения
Основным методом установления зон отложения сложных осадков является визуальный осмотр извлеченного оборудования при подземном и капитальном ремонтах скважины.
При эксплуатации скважин, оборудованных скважинными штанговыми насосными установками (СШНУ), характерными местами накопления