Материал: высокополярные нефти

СПБГУАП группа 4736

Образование кристаллических неорганических агрегатов (солей) как процесс состоит из ряда этапов:

1)пересыщение раствора солями;

2)зародышеобразование;

3)рост кристаллов;

4)перекристаллизация.

Причем эти этапы могут протекать либо поочередно один за другим, либо одновременно.

Пересыщение раствора солями относительно какого-либо комплекта связано с увеличением концентрации последнего выше равновесной (растворимости).

Условием возникновения этого процесса на месторождениях является наличие минерализованной попутно добываемой воды и причин,

вызывающих ее пересыщение. В водах многих нефтяных месторождений растворено большое количество неорганических солей.

Главным условием возникновения солеотложений является несовместимость закачиваемых и пластовых вод. Например, на упомянутых местоорждений Узень и Жетыбай закачиваемая морская вода и пластовые воды химически не совместимы. При их смешивании образуются пересыщенные растворы. Не совместимы в химическом отношении и пресные воды с пластовыми в условиях месторождений Западной Сибири:

при внедрении впервые законтурного заводнения на Треозерном месторождении с использованием воды из р. Конды с началом отложениями солей в оборудовании скважин (см. выше). Те же проблемы возникли и по месторождениям Широтного Приобья. Именно несовместимость закачиваемых с пластовыми водами - одна из главных причин солеотложений на большинстве нефтяных месторождений.

Однако в практике образование осадков солей часто наблюдается до начала заводнения пластов. Отсюда помимо названной причины образования пересыщенных растворов существуют и другие. Исследователи выявили эти причины.

16

СПБГУАП группа 4736

/. Изменение термодинамических условий Образование карбонатов при

этом протекает по схеме:

(6.9)

Впластовых водах |НС03| »|С03| и образование СаС02 происходит в основном по схеме (6.9).

Вотличие от большинства неорганических солей кальций лучше растворяется в воде с уменьшением температуры. Если при 1000С его рав-

новесная концентрация составляет 14 мГ/л, то при 00С - 85 мГ/л. Однако с уменьшением давления и температуры из раствора выпадает осадок Са-СОз,

ибо на направление реакции по схеме (6.9) в значительно большей степени,

чем температура, влияет парциальное давление углекислого газа. Влияние

Изменение Р и Т способно привести к пересыщению раствора отно-

сительно сульфата кальция и бария (табл. 6.4).

Таблица 6.4. Влияние температуры на растворимость сульфатов кальция и бария в воде

Максимальная растворимость гипса наблюдается при температуре

40°С. При дальнейшем повышении температуры он менее растворим, а

уменьшение растворимости ангидрита при этом более интенсивное. Поэтому в скважинах и пластах с температурой выше 400С в отложениях должно

17

СПБГУАП группа 4736

наблюдаться преобладание ангидрита. На растворимость барита температура влияет незначительно.

При падении давления от 50 МПа до 10 МПа при t = 1000С раство-

римость сульфата кальция уменьшается на 0,04% по массе и составляет

0,09%. Влияние давления на растворимость сульфата кальция в насыщенном

Из чего следует, что оно невелико. Однако анализ лабораторных и

промысловых данных показал, что уменьшение давления может привести к выпадению сульфатов бария и кальция из растворов.

Понижение давления вызывает испарение части воды в газовую фазу,

что также способствует пересыщению водно-солевых систем.

2. Изменение химического состава пластовых вод в процессе

разработки месторождений

Смешение закачиваемой и пластовой вод даже при условии их хи-

мической совместимости приводит зачастую к формированию попутно до-

бываемой воды совершенно нового состава по сравнению с пластовой. А это,

в свою очередь, способствует изменению растворимости отдельных компонентов. Например, в табл. 6.5 показано влияние содержания NaCl на

растворимость CaCО3, CaSО4 и BaSО4 в дистиллированной воде. Из чего следует, что при высокой концентрации NaCl в растворе заметно повышается

растворимость СаСО3 и CaSО4 . Отмечаются максимумы растворимости СаСОз при содержании NaCl в количестве (20 г/л, а гипса –150 г/л).

Таблица 6.5. Влияние содержания NaCl на растворимость других солей в воде

18

СПБГУАП группа 4736

Пластовые воды месторождений, разработка которых осложнена солеотложениями, являются водами хлоркальциевого типа. В таких водах растворимость гипса невелика. Если при отсутствии в воде СаС12 равно-

весная концентрация гипса 2080 мг/л, то при содержании в растворе 367, 85

по-разному влияют на равновесную концентрацию основных компонентов неорганических осадков. Реальные пластовые, закачиваемые и попутно добываемые воды - многокомпонентные водно-солевые системы.

Зависимость растворимости ангидрита и гипса от суммарной минерализации и от массовой доли отдельных компонентов носит сложный характер и изменяется в широких пределах. При увеличении доли Сl до 4% для большинства значений температур растворимость сульфата кальция возрастает. При дальнейшем повышении содержания ионов Сl в системе уменьшается равновесная концентрация сульфата кальция. То есть изменение минерализации попутно добываемой воды может привести к ее перенасыщению.

3.Поступление на забой скважины вод различных горизонтов

Примером проявления данной причины в образовании солевых отложений может служить Майкопское газоконденсатное месторождение. При эксплуатации скважин за счет некачественного разобщения горизонтов

(цементажа) и значительной разницы в давлениях в I ,II и III горизонтах воды

19

СПБГУАП группа 4736

перетекали из одного горизонта в другой. Смешение щелочных вод I и II

горизонтов, содержащих большое количество СаС12 к MgCl2, с водами III

горизонта приводило к образованию солевых осадков из карбонатов кальция

имагния.

4.Тепловые методы разработки

Исследованиями ВНИИ было установлено, что при закачке воды в глубоко залегающие пласты возможно частичное (или полное) растворение воды в нефти. В качестве аналога нефти использовался н – гексадекан (табл.

6.6).

Н – гексадекан имеет высокую температуру кипения (286,80С) и

большой молекулярный вес (226,4), поэтому он принят за аналог нефти.

Существуют и другие факторы, способствующие возникновению процесса солеотложений: выщелачивание солей, содержащихся в пласте,

процессы обогащения закачиваемых вод солями при их контактировании с погребенными водами, повышение растворимости воды в нефти с увеличением температуры (то есть углеводороды будут играть роль высаливателей).

20