Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия соленых отложений в скважинах и другом нефтепромысловом оборудовании месторождений Западной Сибири

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия соленых отложений в скважинах и другом нефтепромысловом оборудовании месторождений Западной Сибири"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОХИМИИ имени акал. А.1 1.3АНАРИЦКОГО

На правах рукописи

11отапоп Сергей Сергеевич

УДК 549.01:622.276.72

МИНЕРАЛОГИЯ СОЛЕНЫХ ОТЛОЖЕНИИ И СКВАЖИНАХ И ДРУГОМ НЕФ ТЕПРОМЫСЛОВОМ ОБОРУДОВАНИИ МЕСТ ОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 04.00.20 - минералогия,, кристаллография

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минсралогических наук

Екатеринбург, 1993

Работа выполнена в Институте минералогии Уральскою отделении

РАИ.

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических паук Б.В.Чесноков.

Официальные оппоненты: доктор геолого-шшералогнческих наук Э.ФЛ-млин, кандидат геолого-минералошческих наук А.Ю.кисин.

Ведущая организация - Институт геологии КомиНЦ РАН.

Защита состоится час. на заседании

специализированного совета Д 002.81.01 при Институте геологии и геохшши им. акад. А.Н.Заварицкого УрО РАН по адресу: 62021У, г.Екатеринбург, ГСП-644, Почтовый пер., 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологии и геохимии им. акад. А.Н.Заварицкого УрО РАН. Автореферат разослан "..."............1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, • кандидат геол.-мни. наук [

И.С.Ч

ащухин

В В ЕДКИ II и

и!туллы<0сть темы. Изучение современного мннфалообразпвання, в том теле техногенного, является приоритетным направлением минералогии Решения VII съезда ВМО, 1987). Актуальные проблемы инералопт техногенеза сформулированы В.В.Чесиоковым (1984), а ервые опыты подобных работ (Чеснпков и др., 1987; Ершов и др., ^89; Чесноков, Щербакова, 1991) показали ее жизнеспособность. 1аряду с фундаментальными знаниями, полученными этим новым □правлением, следует подчеркнут!! прикладные аспекты п возможность рнложелия в самых разных отраслях, где применимы традиционные пнералошческне методы к изучению необычных обьектов. Одним из иких объектов являются солевые отложения в скважинах и ефтепромысловом оборудовании (Н! Ю). 1 ермин "солевые отложения" е совсем точен, так как н нх составе встречаются и не солевые минералы сера, брусит, кварц), по он является общепринятым специалистами ефтяной промышленности (Кащавцев п др., 1985). Отдавая долг раднцин, автор использует этот термин наряду с более широкими по одержаншо терминами "минеральные образования", "минеральные тложения".

,олевые отложения - твердые неорганические соединения, отлагающиеся в 1ПО из попутно добываемой с нефтью воды. Они осложняют процесс обычп нефти, приводят к преждевременному износу и выходу из строя борудования, паденшо добычи нефти и ее потерям, а также оказывают ущесгвенное влияние на процесс коррозии НПО. В США убытки от олеотложення О скважинах и нефтепромысловом оборудовании ревышают 1 млрд.долл. ежегодно (УеНег, 1976), а затраты на оррозию в нефтехимической промышленности удвоились с 1975 г. и оставляют около 18 млрд.долл. ( Гарасенко, Аборина, 1990). Убытки т солеотложения год от года растут, что связано с увеличением фонда обывающих скважин и парка Промыслового оборудования, с овлеченнем в эксплуатацию новых площадей и больших глубин, с астущнми объемами заводнения на освоенных объектах, с широким спользованнем различных технологических растворов и реагентов в ■роцессс добычи нефти.

1ля применении аффективных мер предупреждения н борьбы с осадками НПО необходимо прежде всего знать минеральный состав осадков Кш.цавпев и др., 1985). Признавая приоритет минералогических сслсдоваппи в тучешш состава солевых отложении, указанные выше

авторы оперпр) ют главным образом результатами химических аналнзот трактовка которых не всегда однозначна (кальцнт-арагонит, барит целестин), а порой, видимо, и ошибочна (магнезит] Минералогические методы изучения учитывают широко развиты явления изо- и полиморфизма и дают наиболее достоверную ппформашп о составе солевых отложений и сопутствующих им других минеральны образовании.

Цель работы - изучение фазового состава солевых отложений нефтепромысловое оборудовании как минер,1логнческое обоснован! разработки методы:! предупреждения и борьбы с ними. В процесс работы решались следующие конкретные задачи:

1. Изучение состава солевых отложении и сопутствующих минерально образований (мех.примесей, продуктов коррозии).

2. Установление взаимосвязи между процессами солеогложешш коррозии.

3. Исследование причин солеотложения и экспериментальная i проверка.

4. Выявление пространственных закономерностей распределен! минералов солевых отложении.

5. Обзор существующих методов предупреждения и борьбы солевыми отложениями и выбор перспективных направлений.

Научная iioimana. На основании минералогических исследоваш приведена наиболее полная на настоящий момент сводка о.составе солеВ1 отложений в нефтепромысловом оборудовании месторождений Западгк Сибири; установлен рид причин солеотложешш, впервые выделена груш технологических причин.

Практическое значение н цнедрсине_работы. Мнпералсгическ

методы изучения дают достоверную информацию о составе солеш отложении, что является основанием для разработки методов борьбы ними. Даны рекомендации по предотвращению солеотложения технологическим причинам. Разработана простейшая методика диагност состава солевых отложений в условиях производства. Результаты рабо: внедрены в НПО "Бурение" (Ш 1НМКРнефгь) Министерства нефтян и газовой промышленности в процессе разработки технологии применен тяжелых рассолов для глушении и ремонта скважин, обеспечпвающ минимизацию солевых отложений; в (ИДУ Мамонтовнефть" п разработке технологии вывода заглушённой скважины на peasi эксплуатации; в Томском политехническом институте при выпомн:н

фрагмента "Экспериментальное изучение солей при i мгшгипм под различного состава и п производственных подразделениях Миннефтегазпрома: HI ДУ ' Юганскиефть", ' Стрежевойнефть", ЦНИЛ ПО "Юганскнефтегаз" в виде информационных материалов и отчета.

Основные защищаемые положения.

1. Д-vi месторождении нефти Западной Сибири главными солеообразующими минералами о НПО являются кальцит и галит -продукты смешения несовместимых вод хлоркальцневего и гндрокарбонатно-натрнепого типов. I [одчиненно развиты другие солевые минералы: арагонит, доломит, сидерит, целестннобарнт, ангидрит, гипс.

2. Для ряда месторождений нефти установлен специфический, характерный для них набор минералов солевых отложений, причем, чем меньше месторождение, тем более однороден состав солей.

3. Наряду с естественными все большее значение приобретают технологические причины солеотложения вследствие использования в процессе добычи нефти различных химических соединений, растворов, веществ. Технологические причины (широкая химизация) приводят не только к увеличению масштабов солепроявлений, но и к разнообразию их состава.

4. Минералы солевых отложений являются активаторами или пасснваторами коррозии НПО. Совместная пространственно-временная позиция и общность агептоз солеотложения и коррозии позволяют рассматривать их как единый химический процесс, осложняющий эксплуатацию нефтепромыслового оборудования.

Фактический материал. Материалом для исследования послужили около 250 проб солевых отложений и сопутствующих минеральных образований И IIIIO 20-ти месторождений Западной Сибири, собранных автором и полученных от сотрудников научных и производственных подразделений Миннефтегазпрома в период проведения экспедиционных работ в 1987-1991 г.г., а также 20 проб экспериментальных осадков смешения различных типов вод и пластовых под с технологическими реагентами, полученных в лабораторных условиях. Фазовый состав минеральных образовании в HI Ю и ■ экспериментальных осадков изучен с помощью традиционных и доступных методой: кристалдооптического, микрохимического, МК-спгктрогкоппческого, термического, лазерного мпкроспектралыюго, полу ко мпествслного гпекф.иыюго, ре in гепоиск'Чо.

Апроблпии г;■:?■!. Частные положения работы докладьшалнсь п обсуждались иа [V научно-практической конференции "Минеральное сырье н природа" (Новосибирск, I9ö8), X и XI Уральски» конференциях молодых геологов и геофизиков (Свердловск, 1989, 1991), VII и VIII конференциях 1 юменского отделении. ВМО (Тюмень, 1989 1991), Всесоюзном совещании "Минерально-сырьевые ресурсы i комплексное их освоение" (Сарапул, 1989), XI Всесоюзном сонещанш по рентгенографш минерального сырья (Мнасс, 1989), II совещанш "Минералогия Урала" (Миасс, 1990), I Уральскои кристаллографическом совещании (Сыктывкар, 1990), региопалыюи совещании "Проблемы техногенного изменения геологической среды i охраны недр в горнодобывающих регионах" (Пермь, 1990), I Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов по прикладно1 минералогии (Сочи, 1990), заседаниях Ученого совета Институт минералогии и Ильменского отделения ВМО.

Фрагменты работы представлялись на конкурс молодых учены Института минералогии и конкурс, посвященный 70 - летнему юбиле! Ильменского государственного заповедника, где получили соответствен!! 2-ю и 3-ю премии. Основные положения диссертации изложены в 2 печатных работах.

Обьем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав заключения; содержит HS страниц машинописного текста,Z9 рисунков,Í таблицу,библиография из ИОназваний. Общий обьем работы |?2 страницы. Большую помощь в получении проб солевых отложений н промысловс информации оказали сотрудники производственных и паучнь подразделений Миннефтепрома: О.И.Безручко, А.А.Вольтер Р.Л.Габдулин, АН.Гецуш, С.Н.Деггярев, С.Г|.Жуликов, И.С.Кольчуги! В.Н.Коншин, Н.П.Кузнецов, 1 .Д.Мнронова, С.А.Мнхайло Л.В.Подкорытова, Р.Г.Прокопьева, Р.Ф.Пряхнна, В.Г.Пузравн В.В.Рухлов, Ф.М.Саттарова, В.А.Сидорншин, Н.1 ГСухинн

B.Г.Чнстяков, С.А. Юшков. Всем им автор весьма признателе особенно H.I ¡.Кузнецову, который оказывал всяческое содействие проведении работы. Автор благодарен Л.П.Арзамасцено

C.В.Батурову, Н.И.Кашигиной, Т.С.Корниловой, В.О.Поляков Т.М.Рябухиной за выполнение аналитических работ и своим коллегам обсуждение и помощь в оформлении диссертации, а также В.В.Р.ршову постоянные консультации.

бога выполнена и Институте мииералоши УрО А11 СССР под соподством яав.лабораторин минералогии тсхпогенеза, д.г.-м.м. $.Чсснокова, которому автор признателен за помощь и поддержку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

первой главе обобщены материалы по геологии и гидр-геохимий падно-Снбирской нефтегазоносной провинции (Рудксшп и др., 1988; ггенбергер, Корценштейн, 1989; 1(ефтяиые и газопые месторождения ГСР, 1987). Сделан обзор предшествующих работ по изучению ьеотложения в нефтепромысловом оборудовании (Маринин и др., 1980; шетоп, 1983; Люппш и др., 1983; Кащавцев и др., 1985; Марнчев и , 1983). Показано состояние проблемы солеотложения на ряде порождений. Приведены схемы размещения изученных обьсктсв, [В11ЫМ образом, в Среднсобскоп нефтегазоносной области (|)ис.1). :арактсрнзооаны процессы техногенного минералообразопанпя в Н1 Ю и делены типы минеральных образований (минерализации): солевых уожений, продуктов коррозии, отложений в системе поддержания ктового давления (П1 1Д), механических примесей (ксспогенная), южепий в нефтяном пласте.

_второй глапе описана методика подготовки и исследования проб

неральных образований из Н1 Ю традиционными минералогическими годами: визуальное изучение, микрохимия, ИК-спектроскоиия, >мический анализ, рент! енофазовый анализ, полуколичествспный ■ктральный анализ. Для изучения изоморфных смесей карбонатных нералов использована двукратная съемка рентгенограмм до и после >мического анализа. Показано, что применяемый в производственных юанях химический метод анализа дает порой ошибочные результаты, ; как не учитывает широко развитых изо-и полиморфизма (табл.1), шведен общин список минералов из НПО месторождений Западной бири с разделением на типы минерализации (табл.2), шералнзация солевых отложений представлена в основном >бонатами, сульфатами и обрадуется при смешении несовместимых типов I и технологических растворов с попутными водами. Продукты эрозии тесно связаны с минералами солевых отложении, представляют пгофазные рыхлые агрегаты сульфидов, оксидов, гидрокендов и »бонатов железа - главного конструкционного материала, и реже -идов и хлоридов меди. Они образуются при воздействии >розионпо-активных агентов (вода, диоксид углерода, сероводород, >р-поны) на металл оборудования. Отложения в системе ППД состоят

f'uc.l. Схема размещений нефтниых месторождений СреднеоГн нефтегазоносной облает.

Границы: 1' - Средпеобской 11ГО, 2' - тектонических зон, нефтегазоносных районов; месторождении: 4' - нефтяные, 5 нефтегазоконденсатные. Тектонические зоны: 1 - Ceuepo-Cypiyi моноклиналь, 11 - Сургутский свод, 111 - Салымский свод, Г Нижневартовский свод. Нефтегазоносные районы: а - Сургутский, Салымский, в - Вартовский. Месторождения: 1 - Холмогорское, 2 - Ъ Балмкское, 3 - Гепловское, 4 - Мамонтова««, 5 - 10жш>-Сургутск< - Южно-Балыкское, 7 - Малобалыкское, 8 - Среднебалыкское, Прнразломное, Ю - Северо-Сальшское, 11 - Правдинское, 1 Урьевское, 13 - Аганское, 14 - Поточное, 15 - Салюглорское, Советское, 17 - Нижневартовское, 18 - Стрежсиос.

Iаблипа 1

I !рнмгры сопоставления достоверности определения состава огложешш химическим и минералогическими методами

Химический метод Мнперолотческие методы

СаС03 кальцит 1. СаСО;| - кальцит 2. СаСОд - арагонит

CaS04 -2М20 гипс 1. CaSO,| - ашидрнт 2. CaS0,!/2II20 - бассапит 3. CaS04-2H20 - nine

Fe203 продукты коррозии 1. I'eO - иоцит 2. Fey04 - магнетит 3. у-Ге20;)- маггемит 4. a-FeO(OH) - гетит 5. P-FeO(OH) - акаганеит 6. y-FeO(OH) - лепидокрокит

BaS04 барит SrS04 целестин 1. BaS04 - барит 2. (Ba,Sr)S04 - целестинобарит 3. (Sr,Ba)S04 - бпрнтоцелестип 4. SrS04 - целестин *

МвСОз магнезнт* 1. (Ca,Mg)C03 - кальцит с изоморфной примесыо MgC03 до 20 мол.%

FeS2 пирит 1. FeS - макинавит 2. Fe3S4 - мелышковит (грепшт) 3. FeS2 - пирит

* - нами целестин и магнезит в солевых отложениях не установлены. Эгмечены специалистами Миниефтепрома, видимо, ошибочно.

1аблица 2

Список минеральных образований в нефтепромысловом оборудовании

■местороаменнй Западной Сибири_

NN П.II. Минералы Тип минералнза

1 2 3 4

1. Сера Б +

2. Макинавит* Ре8 + +

3. Пирит 1-е32 -1

4. Грейгиг* Ре^ + +

5. Галит ЫаС1 + +

6. Нашатырь* Ы114С1 +

7. Атакамнт* С.п2С1(ОН)3 +

8. ФлюорП'* СаР2 ч

9. Кварц ЭЮа + -1

Ю. Крисгобалнт* эю^ +

И. Куприт* Сиао +

12. Тенорнт* СиО -1-

13. Вюстит* РеО +

14. Магнетит Ре30., + +

15. Гематит* а-Ре-Рз +

16. Маггемит* Г-ГеаОз +

17. Гетптх и-Ре0(01 1) + +

18. Акагапент* Р-РеО(ОН) 4 +

19. Лепидокрокит* у-РеО(ОН) + +

20. Кальцит СаС03 + +

21. Арагонит СаСОд +

22, Доломит СаМВ(СОз)2 +

23. Сидерит РеС03 + +

24. Целестинобарнт (Ва.Бг^О^ +

25. Ангидрит Са304 +

26. Гипс Са50.,-2Н20 +

27. Муллит* ЗА120325Ю2 -1

28. [ 1лапюклазы МаА1а30Й-СаА1.^1а08 +

29. Мусковит КА12[А1а;)0|(11(011,Р)2 -1

Тип минерализации: 1 - солевые отложения, 2 - продукты коррозии, 3 -отложения а системе ППД, 4 - механические примеси, 5 - отложения в нефтяном пласте. * - минералы, обнаруженные впервые автором и составе солевых отложений Западной Сибири.

главным образом из карбона гон с примесью гнлрокгндов железа, которые образуются и результате смешении закачиваемых и пластовых вод при негерметичности колонны, либо при необходимости яакачкч дзнмх по составу под: апт-сеиомнских, подтоврных и речных. В последнем случае из-за отложения солен выходят из строя насосные агрегаты на кустовых насосных станциях. Механические примеси, предстапленные кварцем, крмстобалнтом, муллитом, пиритом, полевыми шпатами, гидрослюднстымн минералами, попали в Н1 Ю из нефтяных коллекторов по естественным или технологическим причинам при вымывании и транспорте их водонефтяпым потоком до места отложения в НПО. Они являются ксеногенными минералами, но заслуживают внимания, так как инициируют солеотложения, являясь зародышами, стимулируют

коррозию оборудошшя, эродируя защитную оксидную пленку и, накапливаясь в ЭЦН, выводят их из строя. Солеотложения в нефтяном пласте отмечены рядом авторов, но детально не исследовны. Излагаются результаты изучения фазового состава солевых отложений и сопутствующих минеральных образовании из НПО. С различной степенью детальности охарактеризовано около ЗО минеральных видов. Подробно описаны карбонаты, как главные составные части солевых отложений. Установлены два генетически различных типа сидерита: продукт коррозии и солевое отложение. Сидерит солевых отложений содержит изоморфную примесь СаСОд в пределах 8-18 мол.% и встречается в ассоциации с галитом и кальцитом. Сидерит продуктов коррозии близок к чистым разностям и ассоциирует с гидроксидами железа и серой.

Отмечено, что магнетит в НПО может быть не только продуктом коррозии, но и отлагаться из попутных вод на стенках НКТ в ассоциации с галитом.

По сравнению с исследованиями предыдущих авторов (Маринип и др., 1980; Аристов, 1983), изучавших отложения в НПО на месторождениях Западной Сибири, список минеральных образовании существенно пополнен (табл.2).

Гретья глава посвящена причинам солеотложения в НПО и связи процессов солеотложения и коррозии. Выделены две основные группы причин солеотложения: естественные и технологические. Естественной причиной солеотложения является смешение несовместимых типов вод. Условиями, способствующими смешению вод, являются нарушение технологии добычи нефти (разрушение цементного камня, заколонные

перетопи, Koppi.-iiiii обсадных груб), эксплуатации одной скважиног разных продуктивных горизонтов, выход на одну групповую замернук установку или в общий коллектор обводненной продукции скважин i различными типами вод. Д\я Западно-Сибирского мегабассеиш характерны два типа вод: хлоркальциевые и гидрокарбонатно-натриевые Образование ка.ьцита происходит при смешении Пластовы: гидрокарбонатно-ii. триевых вод с хлоркальпиевыми апт-сеноманскоп комплекса, используемыми для ПГ1Д, либо при смешении Пластовы, хлоркальпиевых вод с речными гидрсжарбонатно-натриевого типа:

СаС12 + 2N..HCO,, = CaCO;j4. + 2NaCl л 1120 + С02.

При смешении пластовых вод хлоркальциепого типа с используемыми д.\ ППД речными сульфатно-натриевыми водами образуется гипс:

СаС12 + Na2SO.| + 2Н20 = CaSOv2I l2Oj + 2NaCI.

Смешение речных вод сульфатно-натриевого типа с пластовым! содержащими Ва и Sr приводит к отложению целестинобарнта:

(Ba,Si)Cl2 + Na2SQ4 = (Ba,Sr)SO.,4 + 2NaCl.

Очевидно, что смешение пластовых вод, содержащих Ва и Sr, гндрокарбонатными йодами приведет к образованию витерит! стронцианита, но подобные осадки в НПО пока не обнаружены. Кг видно из приведенных реакций наряду с основными солеобразующиь: минералами (кальцит, гипс, целестинобариг) образуется и галит, которь встречается практически в каждой пробе.

Для предотвращения или ослаблении солеотложения необходил использовать совместимые воды, например, в целях ППД в пластов1 гидрокарбонатно-натриевые воды закачивать речные сульфатные и. подтоварные воды, а В х\оркальциевые - совместимые с ними воды ап сеноманского комплекса.

К технологическим причинам солеотложения относится использование ц добыче нефти различных химических растворов, соединений, веществ, связи с растущей химизацией технологических процессов добычи неф участились случаи солеотложения и стал разнообразнее состав осадк< Так, при использовании для глущеиия скважин с высоким давлени аммонизированного раствора нитрата кальция (АРНК) в результ; смешении с пластовыми водами образуется кальцит:

4Ca(N03)2+4NaMC0jHCaC03U4NaN03+4N02+21-l20+0a.

В серии лабораторных работ по смешению API IK с пластовыми вода получены осадки, состоящие из ка\ьцита и рентгеноаморфпого гидроксг кальция. Гндроксид кальция и карбопатфгераиагит обнаружены в сост;

выделенной из API IK механической нанеси. Минеральные фазы этой взвеси также вовлекаются в процесс солеобразования при смешении с пластовыми водами. Другое технологические причины солеотложення представлены и табл.3.

В наиболее общем виде причины, обусловливающие солеотложенне, показаны на рис.2. В любом случае выпадение солен происходит из пересыщенных растворов, а они образуются либо при возрастании концентрации ионон, либо при снижении растворимости.

Рис.2. Схема причин солеогложенин в нефтепромысловом оборудовании

11еобходнмо отметить связь процессов солеогложения и коррозии. При добыче нефти на оборудование действует сложная по составу агрессивная среда, содержащая углеводороды, воду, хлориды, сульфаты, органические кислоты, сероводород, диоксид углерода. Действия среды усу|у6\негся периодическими обработками кислотами н щелочами. В таких условиях происходит сложный многостадийный процесс коррозии, который представлен в общем виде на рис.3. Влияние соиеы,» отложений на ход

1аблица 3

Технологические причины солеотложення при добыче нефти_

Применяемый реагент Цель Состав образующихся Источник

(название, формула) применения солей (осадков)

1 2 3 4

АРНК, Ca(N03)2 Глушение CaCOj, Са(ОН)2, Потапов,

- скважин с Ca5(P04,C03,0H);)F Куэнецоп, 1990

высоким

давлением

Хлорид кальция, СаСОз

СаС12

Хлорид натрия, NaCl NaCl

ЖТКС - жидкость СаСОз Потапов,

технологическая на Кузнецов, 1992

основе плава кальцн-

вои селитры

Нейтральный черный Деэмульга- CaS04-2H20 Габдрахманов,

контакт ция водо- нефтяной смеси 1973

Гидроксид аммония, Щелочное Mg(OH)2 Ершов,

NH4(OH) Заводнение Погапоп, Чесноков, 1989

Гексаметафосфат Предот- С»з(Р04)2 Маршшн,

натрия, (ЫаРОз)е вращение солеотло-жения Ярышев, Михайлов и др., 1980

Смесь соляной и Обработка K2SiFu ßertnnx, 1989

плавиковой кислот, пласта с

12% HCl + 3% HF целью повышения проницаемости

Борофтористоводород kbf4

пап кислота, H!3F,|

Карбонизированная 11овышепие СаСОз Кащаппсв,

иода, содержащая нефтеотдачи 1 аггепОерг< р,

CO., Люмшн. 1985

1 2 3 4

Водный раствор кислоты, водный раствор полисульфидов Селективное снижение проницаемости пласта S James, 1988

Композиция бромид кальция - бромид цинка Глушение скважин при проявлении IIoS и со., ZnS Мосин, Мамулов, Рибоконь и Др., 1991

Смесь силикат натрия - гидроксид натрия Ограничение водо-нритоков в скважины Мелкодисперсный кристаллический осадок. 1 аиров, Мусаев, Халилов и др., 1987

Гпдрокснд натрия, Na(OH) Осадок не изучен. Предположительно Са(ОН),

Сульфированный кислый гудрон 50%, отход производства иода 30%, гидроксид натрия 20% Осадок не изучен Мусаев, Халилов, Джабраилова, 1989

процесса коррозии может быть активирующим (инициирующим) или пассивирующим (ингнбирующим) (табл.4).

В_четигртой главе рассматриваются закономерности распределения

минералов солевых отложений по месторождениям и нефтедобывающим регионам. Поскольку сом-вые отложения образуются главным образом при смешении вод, минеральный состав солей определяется химическим составом иод конкретном площади или месторождения и аффектом обменных реакций при их смешении. Общий случай для месторождении Западной Сибири - смешение 1 идрокарбонатно-натриевых и хлоркальцневых под, приводящее к образованию кальцита и галпта, а, например, для месторождений Предуралья - к отложеншо главным образом гипса, как продукта реакции сульфато-натрпевых и хлоркальп 1П1ЫХ иод. В пределах Западно - Сибирскою мегабаосейна

Рис.3. Схема эполюцни состава продуктои коррозии нефтепромыслового оборудования

Таблица 4

Минералы отложений в нефтепромысловом оборудовании -_активаторы и пассиваторы коррозии_

Активирующие Экранирующие

Электрохимически

Галит - ЫоС1 Кальцит - СаСО;)

Атакамит - Си2С1(ОН)з Арагонит - СаСО )

Макннавит - РеБ Доломит .- СаМе(СОз)2

Пирит - Ре32 Целестинобарит - (Эг,Ва)Б04

Мелышковит (грсйгит)-Рез54 Ангидрит - СаЯО,(

Куприт - Си20 Бассаннт - СаБО,)-!/^! 120

Тенорит - СиО Гипс - Са504-2Н20

Иоцнт - РеО

Магнетит - РедО^

Мапемнт - 7-Ре2Оз

Механически

Кварц - БЮ2

Г [лагиоклазы - ЫаА^зОд-

СаА!25;2о5

встречаются локальные зоны других типов вод, с которыми связаны отличные по составу солевые отложения. Гак, к восточной части Нижневартовского свода приурочены воды с высокими содержаниями Ва и Бг свыше 400-500 мг/л (Прокопьева и др., 1983, 1985).

Солевые отложения в НПО месторождения Стрежсвое, расположенного

в этом районе, состоит преимущественно из целестинобарита, который на друтх изученных месторождениях как главный солеобразующин минерал не встречен. Редкие находки гипса связаны, видимо, с использованием в системе I II 1/[ слабо сульфатных речных вод.

IIa д. ui.MiHO изученном Мамонтовском месторождении, для которого построена схема распределения солевых скважин, говорить о какой-то зональности минерализации нет оснований. Соленые скважины расположены ни площади месторождения довольно равномерно. 11з 37 солевых скважин кальцит встречен в 32; галит - 21; сидерит - 3; ангпдрнг, сера, арагонит - 2; гипс, доломит - 1. i аким образом, отложение кольпита и галига в условиях Мамонтовского месторождения, как впрочем и большинства других месторождений Западной Сибири, есть закономернее моление, а других минералов - случайное, частное, связанное с отклонением состава вод от обычного, отличием термодинамических условий в скважине, или обусловленное технологическими причинами. I ак, для образования сидерита необходима высокая акпшпость (О-, (возможно, принудительна)! закачка в целях I (1 1Д и увеличения нефтеотдачи); для гипса и ангидрита -использование сульфатных вод; для арагонита, который обнаружен только на деталях электроцентробежных насосов, - благоприятный температурный интервал, оцениваемый и 60-80°С (Takeshi е.а., 1987). Из солевых минералов наиболее распространены кальцит, гипс, пелес! пнобарит, галит. Распределение этих минералов в f 11Ю по нефтедобывающим регионам с учетом собственных исследований по Западной и Посточной Сибири, Сахалину и литературных данных (Кащавиев и др., 1985; Антипин и др., 1987; Ершов и др., 1989; Wale Irani, 1988) показано в табл.5.

С целью прогноза возможного состава солей на новых подготавливаемых к .-женлуагацни месторождениях Восточной Сибири проведена серии экспериментальных работ im смещению пластовых вод Вогуобскои площади и вод Ганачинской и Чамбипской площадей с планируемыми к использованию для ППД р>чнымн водами, а также исследовании по возможности обессиливании (опреснении) попутных вод. Смешение хлорка-чщиевых и сульфато-натриевых вод Ботуобской площади приводит к образованию аш идрита, бассаннга и ылнта:

ЗСаС1, + 3Na,SO., 4 21 l.jO =• C..SO, I 2C.-.SO, I |,G t 6N..CI,

Осадки, изученные при смешении речных вод с Пластовыми водами I аначшккой площади, состоят из галша и решгеноаморфпо! о

[аблица 5

Распределение главных солевых минералов в промысловом _оборудовании по нефтедобывающим регионам_

Кальцит Гипс Целестннобзрит Галит

Зап.Сибнрь* Татария* Мангышлак* Белоруссия*

Сахалин* Башкирия* Краснодарский и Украшм*

Ставропольский

края*

Азербайджан* Пермское Башкирия Зап.Сибнрь

Предуралье*

Краснодарский и Удмуртия* Татария I а гария

Ставропольский

.1. края"

Башкирия Оренбуржье Юго-восток Башкирия

Зап.Сибнри

7 агарня Мангышлак Северное морс Вост.Сибнрь

(Британский сек-

тор)

Северное море Вост.Сибирь Мангышлак

Вост.Сибнрь Северное море

Мангышлак

Оренбуржье

11ермское

Предуралье

* - репюн, где минерал является главным в составе солевых отложении.

гндроксида магния, а Чамбинской - галита и акаганеита. Опреснение вод с целью предотвращения еолеотложения проведено в I омском политехническом институте под руководством С.А.Юшкопа. 11ами изучен минеральный состав осадков. При осаждении вымораживанием осадки вод Ганачннскоц и Чамбинской площадей состоят из галита, Iэтаринском -сильвина и галита. При воздействии током осаждаются кальцит, арагонит, бруент, галит, а при осаждении щелочью - галит, кальцит, сильвин, бруент. На основании исследовании сделаны следующие выводы: состав осадка зависит не только от компонентного состава воды, но и от способа осаждения; при равной относительной концентрации минералообразующих компонентов из более разбавленного раствора охотнее осаждается кальцит, из менее разбавленного - бруент;

1М1 предотвращения солеотложешш в НПО необходимо комбинировать тетиды обессимшания. Таким образом, на месторождениях Восточной Сибири возможно отложение сульфатных, а также карбонатных солей, )Со6енно при применении в процессе добычи нефти кислот, растворяющих тинералы пласга с последующим их переотложением в Н1 Ю.

целью предупреждения еолсобразовапия необходимо систематизировать идрогеохимические данные, па их основе провести локальный прогноз ■олготложении, предусмотреть технологические методы, исключающие 'мешение несовместимых иод н раствором (надежное крепление скважин, кключающее перетоки вод; тампонаж обводнившихся пронластков и л'[).ишчение иодопршоков; выбор онтималыюго источника водоснабжения 1ля 1 II 1/1; недопустимость смешения на одной групповой замерной 'становке продукции скважин с разными типами вод и т.д.), провести )пытные рабшы по установлению совместимости технологических >астиорои и реагентов с пластовыми водами с обязательным изучением '.Инерального состава осадков смешения. В случае отсутствия эффекта >ащнты от солеотложения с использованием технологических методов :ледуег применять ингибиторы с учетом особенностей минерального остава солей на данном месторождении или площади.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучен минеральный состав солевых отложений и сопутствующих образований в Н1 Ю ряда месторождений Западной Сибири. !. Опытным путем установлены технологические причины и сделан вывод об усложнении состава образующихся осадков вследствие широкого использования при добыче нефти различных химических соединений, растворов, веществ.

Отмечено, что единая пространственно-временная позиция и общность агентов солеотложения и коррозии в НПО позволяют рассматривать их как единый химический процесс, существенно осложняющий добычу нефти, г Сделан прогноз солеотложения и изучен состав осадков обессоливаппя пластовых вод ряда нефтеносных площадей Восточной Сибири.

Рассмотрены техноло! ические методы предупреждения солеотложения и указано па необходимость совершенствовании физических методов борьбы с солями.

6. Разработана простейшая методика диагностики соленых отложений, пригодная к использованию х^производственных лабораториях с целью проведения оперативных мероприятий по борьбе с солями.

Г10 ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Новые данные о минеральном составе солевых отложений в нефтепромысловом оборудованпи//Достижепия науки - производству.

Свердловск: УрО АН СССР, 1988. С. 30-32 (соавторы

B.В.Ершов, Б.В.Чесноков).

2. Значение минералогических исследований для выбора экологичных способов борьбы с солевыми отложениями в нефтепромысловом оборудовании месторождений Западной Сибири//Минеральное сырье и природа/Тез.докл. конференции. Новосибирск, 1988. С, 127-128.

3. Минералообразование в нефтепромысловом оборудовании при добьгк нефти//Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно Сибирской плиты и ее складчатого обрамления/Тез.докл конференции. Тюмень, 1989. С. 242-243 (соавторы В.В.Ершов Б.В.Чесноков).

4. Рентгенографическое исследование двух типов сидеритов из НПС Усть-Балыкского месторождсния//Информацнопные материалы X Всесоюзного совещания по рентгенографии минерального сырь! Миасс: УрО АН СССР, 1989. Т.2. С.Ю2.

5. Связь процессов солеотложення и коррозии в пефтепромыслово оборудовании//Ускорение социально-экономического развит Урала/Т ез.докл. конференции. Свердловск: УрО АН СССР, 198'

C. 155.

6. Минеральный состав солевых отложении и нефгепроммслово оборудовании. Препринт. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. 5 с. (соавторы В.В.Ершов, Б.В.Чесноков).

7. Полиморфные модификации карбоната кальция в нефтепромыслов! оборудовании//Перспективы совершенствования технологий добычи подготовки нефти на месторождениях Западной Сибири. 1 юмгн Миннефтепром, СнбНИИНП, 1989. С 67-72 (соавтоГ В.В.Ершов, Н.П.Кузнецов).

8. 1 1ропюз солеотложения на месторождениях нефти Восточной Сибирн//Мнпералогня месторождений Урала/Тез.докл. П совещании "Минералогия Урала". Мнасс: УрО АН СССР, 1990. Т. П. С. 193-193 (соавтор С.А.Юшкои).

9. Кристаллы кварца минеральных отложений в нефтяной скважине//Минералоп1ческая кристаллография, крнсталлогенезис, крнсталлосннтез/Информационные материалы. Сыктывкар: УрО АН СССР, 1990. С. 34-35.

10. О взаимосвязи процессов солеотложения и коррозии при добыче обводненной нефтн//Нефтниое хозяйство. 1990. N8. с. 59-61 (соавтор I 1.1 I.Кузнецов).

11. О кальците из нефтепромыслового оборудовання//Мннералы месторождений и зон техногенеза рудных районов Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. С. 123-129 (соавтор I 1.П.Кузнецов).

12. Солеотложение и коррозия в нефтепромысловом оборудовании -современный техногенный минералообразующнн процесс//! 1роблемы техногенного изменения геологической среды и охраны недр в горнодобывающих регионах/Тез.докл. совещания. Пермь: УрО АН СССР, 1991. С. Ю6-Ю7.

13. Карбонаты солевых отложений в нефтепромысловом оборудовании//! еологпя и полезные ископаемые Урала/ I ез.докл. конференции. Свердловск: НПО СССР, 1991. С. 43 (соавтор В.В.Ершов).

14. Минеральный состав продуктов коррозии нефтепромыслового оборудования//3ащита мета_\лов. 1991. Т. 27. N 1. С. 119-122 (соавторы В.В.Ершов, Б.В.Чесноков).

15. Минеральный состав и технологические причины солеотложения при добыче пефги//1 еологпя и минерально-сырьевые ресурсы ЗападноСибирской плиты и ее складчатого обрамления/Материалы Y1II конференции Тюменского отделения ВМО. Тюмень, 1991. С. 177-178.

16. Минеральный состав и причины коррозии нефтепромыслового оборудования месторождения Колендо//там же. С. 178-180.

17. Экспериментальное изучение минералоотложения из пластовых вод Депо '[ упгусской нефтегазоносной ировиниип//ХП Всесоюзное совещание п.> экспериментальной минералогии/ I ез.докл. Черноголовка: А1 I СССР, 1991. С. 108 (соавтор С.А.Юшкои).

18. Минеральный состав и причины солеотложення п коррозии и нефтепромысловом оборудовании//Новые данные по мпнералопш эндогенных месторождений и зон техногенеза Урала. Свердловск:

УрО АН СССР, 1991. С. 106-112.

19. К вопросу солеотложення при глушении скважин жидкостью тсхнологаческои на основе плана кальциевой селитры//Нефтепромысловое дело. ЭИ. М.: ВНИИОЭ1 !Г, 1992. вып. 1. С. 16-18 (соавтор Н.П.Кузнецов).

20. Причины коррозии и минеральный состав ее продуктов на нефтепроводах месторождения Колендо//Нефтепромысловое дело.

ЭИ. м.: ВНИИОЭНГ, 1992. Вып. 2. С. 15-22.

21. Рентгенографическое изучение и природа муллита нз нефтяных скважин//Материалы ХП совещания по рентгенографии минерального сырья. М.: ВМО, 1992. С. 166.

22. Техногенные минерализации при добыче нефти//Сопременныс проблемы минералогии и сопредельных наук/1 сз.докл. к YL1.I сьезду Всерос. мин. об-ва, посвящ. его 175-летшо. СПб: РАН ВМО, 1992. С. 66-68 (соавторы В.В.Ершов, Б.В.Чесноков).

23. О причинах солеотложення при добыче нефт»//Минералы i минеральное сырье Урала. Екатеринбург: УрО РА1 1, 1992. С

146-152

ä4