Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

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

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

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



и

9ч

0."РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

уральское отделение : институт гЕолоти и геохимии

имени акад. А.Н.ЗАНАРИЦКОГО

Ма правах рукописи

Потапов Сергей Сергеевич

УДК 549.01:622.276.72

МИНЕРАЛОГИЯ СОЛЕВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В СКВАЖИНАХ И ДРУГОМ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОМ ОБОРУДОВАНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 04.00.20 - минералогия,, кристаллография

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Екатеринбург, 1993

Работа выполнена в Институте минералогии Уральского отделении

РАН.

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук В.В.Чесноков.

Официальное оппоненты: доктор геолого-мнпералогических наук Э.Ф.Ьмлии, кандидат геолого-ыинералогичестп наук А. Ю. Киснн.

Ведущая организации - Институт геолога/! КомнНЦ РАМ.

Защита состоится "'¿"...£./...1994 г. в час. на заседании

специализированного совета Д 002.81.01 при Институте геологии и геохимии им. акад. А.Н.Заварнцкого УрО РАИ по адресу: 620219, г.Екатеринбург, ГСП-644, Почтовый пер., 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геолопш и геохимии им. акад. А.Н.Заварицкою УрО РАИ. Автореферат разослан .-...] 993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геол.-мин. наук /СТИ?/-/

И.С.Чащу хин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Изучение современного мннералообраэопапня, п том числе техногенного, является приоритетным направлением минералогии (Решения VI! сьезда БМО, 1987). Актуальные проблемы минералогии техпогенеза сформулированы Б.П.Чесноковмм (1984), а первые опыты подобных работ (Чесноков и др., 1987; Ершов и др., 1989; Чесноков, Щербакова, 1991) показали ее жизнеспособность. 11аряду с фундаментальными знаниями, полученными этим новым направлением, следует подчеркнуть прикладные аспекты и возможность приложения в самых разных отраслях, где применимы традиционные минералогические методы к изучению необычных объектов. Одним из таких обьектов являются солевые отложения в скважинах и нефтепромысловом оборудовании (НПО). Термин "солевые отложения" не совсем точен, так как в их составе встречаются и не солевые минералы (сера, бруент, кварц), но он является общепринятым специалистами нефтяной промышленности (Кащавцед я др., 1985). Отдавая долг традиции, автор использует этот термин наряду с более широкими по содержанию терминами "минеральные образования", "минеральные отложения".

Солевые отложения - твердые неорганические соединения, отлагающиеся в НПО из попутно добываемой с нефтью поды. Они осложняют процесс добычи нефти, приводят к преждевременному износу и выходу из строя оборудования, падению добычи нефти и ее потерям, а также оказывают существенное влияние на процесс коррозии HI 10. В США убытки от солеотложения в скважинах и нефтепромысловом оборудовании превышают 1 млрд.долл. ежегодно (Vetter, 1976), а затраты на коррозию в нефтехимической промышленности удвоились с 1975 г. и составляют около 18 млрд.долл. ( Гарасенко, Аборина, 1990). Убытки от солеотложения год от года растут, что связано с увеличением фонда добывающих скважни н парка Промыслового оборудовании, с вовлечением в эксплуатацию новых площадей и больших глубин, с растущими объемами заводнения на освоенных обьекгох, с широким использованием различных технологических растворов н реагентов в процессе добычи нефти.

Для применения эффективных мер предупреждения и борьбы с осадками в 1 НТО необходимо прежде всего знать минеральный состав осадков (К ащаипеп и др., 1985). Признавая приоритет минералогических исследовании в изучении состава солевых отложении, указанные выше

авторы оперируют главным образом результатами химических анализов, трактовка которых не ьсегда однозначна (кальцит-арагонит, барит-целестин), а порой, видимо, и ошибочна (магнезит). Минералогические методы изучения учитывают широко развитые явления изо- и полиморфизма и дают наиболее достоверную информацию о составе солевых отложений и сопутствующих им других минеральных образовании.

Цель работ»»; - изучение фазового состава солевых отложении в нефтепромысловом оборудовании как минералогическое обоснование разработки методе-« нредупрегкдепия и борьбы с ними. В процессе работы решались следующие конкретные задачи;

1. Изучение состава солевых отложений и сопутствующих минеральны* образований (мех.примесей, продуктов коррозии).

2. Установление пзалмосвизи между процессами солеогложенпя т: коррозии.

3. Исследование причин солеотлоа1сння и экспериментальная и> проверка.

4. Выявление пространственных закономерностей распределен»! минералов солевых отложений.

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

Научная новизна. На основании минералогических исследование приведена наиболее полная на настоящий момент сводка о составе солсвы отложений в нефтепромысловом оборудовании месторождений Западно! Сибири; установлен ряд причин солеотложешш, впервые выделена групп технологических причин.

Практическое значение н внедрение работы. Минералогически методы изучения дают достоверную информацию о составе солевы отложений, что является основанием для разработки методов борьбы ними. Даны рекомендации гю предотвращению солеотложешш п технологическим причинам. Разработана простейшая методика диагностик состава солевых отложений в условиях производства. Результаты работ внедрены в НПО "Бурение" (В1 1ИИКРпефть) Министерства нефтшю и газовой промышленности в процессе разработки технологии применив! тяжелых рассолов для глушении и - ремонта скважин, обеспечиваю!)^ минимизацию солевых отложений; в НГДУ "Мамонтовнефгь" п| разработке технологии вывода заглушённой скважины па режи эксплуатации; в Томском политехническом институте при выно\нент

фрагмента "Экспериментальное изучение солей при смешении вод различного состава" и п производственных подразделениях Мшшефтегазпрома: НГДУ "Юганскнефть", "Стрежевойнеуть", ЦНИЛ I Ю "Юганскнефтегаз" в виде информационных материалов н отчета.

Оснопиые защищаемые положении.

1. Для месторождений кефт« Западной Сибири главными солеообразующими минералами п И! Ю являются кальцит н галнт -продукты смешения несовместимых под хлоркальциевого и гидрокарбопатно-натриевого типов. I 1одчнненно развиты другае солевые минералы: арагоииг, доломит, сидерит, Целестинобарит, ангидрит, гипс.

2. Для ряда месторождении 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 солсотложешш вследствие использования в процессе добычи нефти различных химических соединений, растворов, веществ. Технологические причины (широкая химизация) приводит Не только к увеличению масштабов соленроявлений, но и к разнообразию их состава.

4. Минералы солевых отложений являются активаторами или пассиваторами коррозии НПО. Совместная пространственно-временная позиция Ч общность агентов солеотложеиип 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 в НПО 20-ти месторождений Западной Сибири, собранных автором и полученных от сотрудников научных и производственных подразделении Мшшефтегазпрома 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 образований в НПО И экспериментальных осадков изучен с помощью традиционных и доступных методов: кристаллооптического, микрохимического, ИК-спектроскопического, термического, лазерного мнкроспектральпого, полуколнчествеипого спектрального, рентгеновского.

Апробация_>ryi,i. Частные положения работы докладывались и

обсуждались na IV научно-практической конференции "Минеральное сырье Ii природа" (Новосибирск, 1988), X И XI У ралЬСКИХ конференциях молодых геологои И геофизиков (Свердловск, 1989, 1991), VII и VIII конференциях Тюменского отделения. ВМО ( I шмеиь, 1989, 1991), Всесоюзной совещании "Минерально-сырьевые ресурсы и комплексное их освоение" (Сарапул, 1989), XI Всесоюзном совещании по рентгенографнь минерального сырья (Мнасс, 1989), II совещании "Минералогия Урала" (Мнасс, 1990), I Уральском кристаллографическим совещании (Сыктывкар, 1990), региональном совещании "Проблемы техногенного изменения геологической среды и охраны недр в горнодобывающих регионах" (Пермь, 1990), II Всесоюзной школе молодых ученых н специалистов по прикладной минералогии (Сочи, 1990), уаседаниях Ученого совета Института минералогии и Ильменского отделения DMO.

Фрагменты работы представлялись на конкурс молодых ученых Института минералогии и конкурс, посвященный 70 - летнему юбилею Ильменского государственного заповедника, где получили соответственно 2-ю и 3-ю премии. Основные положения диссертации изложены в 23 печатных работах.

Обьем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения; содержит Щ страниц машинописного текста, 29 рисунков, ¿i таблицу,библиография из Шназваний. Общий объем работы (("¿страницы. Большую помощь в получении проб солевых отложений и промысловой информации оказали сотрудники производственных и научных подразделений Миниефтепрома: О.И.Безручко, A.A.Вольтере, Р.Л.Габдулин, Л.Н.Гецуш, С.Н.Дегтярев, С.П.Жуликов, И.С.КольчугиН, В.Н.Коншин, Н.П.Кузнецов, Т.Д.Миронова, С.А.Мнхайлов, Л.В.Подкорытова, Р.Г.Прокопьева, Р.Ф.Пряхина, В.Г.Пузравии, В.В.Рухлов, Ф.М. Сатгарова, В.А.Сидоришин, Н.И.Сухинин,

B.Г.Чистяков, С. А. Юшков. Всем им автор весьма признателен, особенно Н.П.Кузнецову, который оказывал всяческое содействие ь проведении работы. Автор благодарен Л.П.Арзамасцевой,

C.В.Батурову, Н.ИКашигиной, Т.С.Корнилоиой, В.О.Полякову, Т.М.Рябухинои за выполнение аналитических работ и своим коллегам зс обсуждение и помощь в оформлении диссертации, а также В.В.Ершову з; постоянные консультации.

'абота выполнена » Институте шпп'рыопш УрО Л) I СССР иод уконодством зав.лаборатории минералогии техногепсза, д.г.-м.н. ».И.Чеснокопа, которому автор признателен за помощь и иоддгржку.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 нерпой главе обобщены материалы по геологии и шдрогеохнмии Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции (Рудкепнч и др., 1988; аттенбергер, Корценштсйн, 1989; Нефтяные п газовые месторождения Х'СР, 1987). Сделан обзор предшествующих работ по изучению олеотложения в нефтепромысловом оборудовании (Маринип и др., 1980; Аристон, 1983; Люинш и др., 1983; Кащавцен и др., 1985; Марнчев и ,р., 1983). I (оказано состояние проблемы солеитложепия на ряде 1есторо;кденип. Приведены схемы размещения изученных объектов, лавиым образом, в С реднеобсксй нефтегазоносной области (рис.1). Охарактеризованы процессы техногенного минералообразовония в НПО и ыделены типы минеральных образований (минерализации): солевых гложений, продуктов коррозии, отложении в системе поддержания 'ластового давления (111 1Д), механических примесей (ксгногенная), тложений в нефтяном пласте.

{о_второй глапе описана методика подготовки и исследования проб

ншеральнмх образований из Н1 Ю традиционными минералогическими гстодами: визуальное изучение, микрохимия, ИК-спектроскопия, ермнческнй анализ, ренттюфазовый' анализ, полуколичествсниый нейтральный анализ. Для изучения изоморфных смесей карбонатных ишералов использована двукратная съемка рентгенограмм до и после ермического анализа. Показано, что применяемый в производственных словипх химический метод анализа дат порой ошибочные результаты, ак как не учитывает широко развитых изо-у полиморфизма (табл.1), (риведен общий список минералов из НП - месюрожденнй Западной Сибири с разделением на типы минерализации (табл.2). Линералнзэция солевых отложений представлена в , основном арбонатами, сульфатами и образуется при смещении несовместимых типов од и технологических растворов с попутными подами. Продукты аррозии тесно связаны с минералами солевых отложении, представляют [Иогофазные рыхлые агрегаты сульфидов, оксидов, гидроксидов и арбопатов железа - главного конструкционного материала, и реже -ксидов и хлоридов меди. Они образуются при иоздействии оррозионмо-активных агентов (вода, диоксид углерода, сероводород, лор-ионы) на металл оборудования. Отложения в системе 1 1ПД состоят

Рис.1. Схема размещений ыефчниых месторождений Среднеобско нефтегазоносной области.

I рзднцы: 1' - Среднеобской ИГО, 2' - тектонических зон, 3' нефтегазоносных районов; месторождения; 4' - нефтяные, 5' нсфгегазоконденсатные. Тектонические зоны: 1 - Северо-Сургутск ыоноклниаль, Ц - Сургутский свод, Ш - Солымскин свод, IV Ннжнепартовский свод. Нефтегазоносные районы: а - Сургутский, б Салымский, в - Вартовскнй. Месторождении: 1 - Холмогорское, 2 - Уст Балыкское, 3 - Тепловское, 4 - Мамонтовское, 5 - Южно-Сур!уп:кое, - Южно-Бальщское, 7 - Малобалыкское, й - Среднепалыкское, 9 Прнразломное, Ю - Северо-Салымское, И - Правдинское, 12 Урьевское, 13 - Аганское, 14 - Поточное, 15 - Самотлорское, 16 Советское, 17 - Нижневартовское, 18 - Стрежеиое.

Iаблица 1

I (рнмеры сопоставления достоверности определения состапа отложении химическим и минералогическими методами

Химический метод Минералогические методы

СаСО;, кальцит 1. СаСО;, - кальцит 2. СаСОд - арагонит

CaS04 -2Ы20 nine 1. СаЗО,| - ангидрит 2. Са5041/2Н;,0 - бассанит 3. Са504'2К20 - гипс

Fe203 продукты коррозии 1. 1'еО - иоцнт 2. Г*еуО,| - магнетит 3. у^^Од- магтемит 4. а-ГеО(ОН) - гетит 5. {?- РсО(ОН) . акагапеит 6. у-РеО(ОН) - лепидокрокит

BaS04 барит srso4 целестин 1. ЕЗаЭ04 - барит 2. (Ва,8г)504 - целестннобарнт 3. (Зг,Ва)504 - баритоцелестин 4. БгБО^ - целестин *

MgC03 магнезит* 1. (Са,Мц)СОз - кальцит с изоморфной примесью МдСОз до 20 мол.%

FeS2 пирит 1. РеБ - макинавит 2. Ре334 - мелышковит (грешит) 3. РеБ2 - пирит

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

Таблица 2

Список минеральных образований в нефтепромысловом оборудовании _месторождении Западной Сибири

NN п.и. Минералы Тип минерализации

1 2 3 4 5

1. Сера Б + +

2. Макинавпт* Ре8 + +

3. Пирит Ре82 +

4. Грейгнг* РеД + +

5. Галит ЫаС! + +

6. Нашатырь* ЫН4С1 +

7. Атакамнт* Си2С1(ОЦ)а +

8. Шлюори '■* СлР'2 +

9. Кварц БЮ2 +

Ю. Кристобалнт* йОа +

И. Куприт* Си2о +

12. Тенорит* СиО. -1-

13. Вюстит* Ре О +

14. Магнетит [••еа04 + +

15. Гематит* и-Ге2Оа +

16. Маггемит* У-1-е.Рз

17. Гетит* а-Ре0(01 Г) + +

18. Акаганеит* П-РеО(ОН) +

19. Легшдокрокит* 7-¡4-0(011) + +

20. Кальцит СаСОд + +

21. Арагонит СаСОз +

22. Доломит СаМ8(С03)а +

23. Сидерит РеСОа + +

24. Целестпнобарит (Ва.Бг^О.,

25. Ангидрит СаБО^ +

26. Гипс Са804-2Н20 +

27. Муллит* ЗА1203-2&02

28. Плагиоклазы NaAlsi308-caAl.2si.pa +

29. Мусковит КА12[А1адОш|(ОМ.Р)2 +

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

главным образом |т карбонатов с примесью гидроксндов железа, которые образуются и результате смешении закачиваемых и пластовых под при негсрмстнчности колонны, либо при необходимости закачки разных по составу вод: апт-сеномнских, полтонрных н речш^х. В последнем случае из-за отложения солей выходят из строя насосные агрегаты на кустовых насосных станциях. Механические примеси, представленные кварцем, кристобалитом, муллитом, пиритом, полевыми шпатами, гидрослюдистымн минералами, попали в МПО из нефтяных коллекторов по естественным или технологическим причинам при выммпашш и транспорте их водонефтяпым потоком до места отложения в НПО. Они являются ксеногенными минералами, но заслуживают внимания, так как инициируют солеотложепня, являясь зародышами, стимулируют коррозию оборудовния, эродируя защитную оксидную пленку и, накапливаясь в ЭЦП, 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 образований из НПО. С различной степенью детальности охарактеризовано около ЗО минеральных видов. Подробно описаны карбонаты, как главные составные части солевых отложений. Установлены два генетически различных тина сидерита: Продукт коррозии и солевое отложение. Сидерит солевых отложений содержит изоморфную примесь СаСОу в пределах 8-18 мол.% и встречается в ассоциации с галитом и кальцитом. Сидерит продуктов коррозии близок к чистым р азностяи 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 НК Г в ассоциации с галитом.

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

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

перетоки, коррозия обсадных труб), эксплуатации одной скважиной разных продуктивных горизонтов, выход на одну групповую замерную установку или в общий коллектор обводненной продукции скважин с различными типами вод. Дли Западно-Сибирского мегабассейна характерны два типа вод: хлоркальциевые и гидрокарбонатно-натриевые. Образование ка .ыдита происходит при смешении Пластовы* гадрокарбонатно-ц. трневмх вод с хлоркальциевыми апт-сеноманского комплекса, испол, зуемымн для ППД, либо при смешении пластовых хлоркальциевых вод с речными гцдрокарбонатно-натриевого типа:

CaC¡2 Н 2N..HC03 = CaCO;jsl + 2NaCI -f- I LO + CO.,. При смешении цлссточых вод хлоркальцнеиого nina с используемыми дли ППД речными сульфатно-натриевыми водами образуется гипс:

СаС12 + Na2SO.( + 2Н20 = CaSOr2iipl + 2NaCl.

Смешение речных вод сульфатно-натриевого типа с пластовыми, содержащими Ва и Sr приводит к отложению целестинобарита: (Ba,Sr)CI2 + Na2S04 = (üa,Sr)S044- + 2NaCI. Очевидно, что смещение пластовых вод, содержащих Ва и Sr, с гидрокарбонатными водами приведет к образованию витерита-стронцианита, но подобные осадки в НПО пока не обнаружены. Как видно из приведенных реакций наряду с основными солеобразующими минералами (кальцит, гипс, целестинобарит) образуется и галнт, который встречается практически в каждой пробе..

Для предотвращения или ослабления солеотложелия необходимо использовать совместимые воды, например, и целях ППД в пластовые гидрокарбонатно-натрневые воды закачивать - речные сульфатные или подтоварные воды, а р хлоркальциевые - совместимые с ними воды апт-сеноманского комплекса.

К технолошческим причинам солеотложения относится использование при добыче нефти различных химических растворов, соединении, веществ. [! связи с растущей химизацией технологических процессов добычи нефти участились случаи солеотложеиия и стал разнообразнее состав осадков. Так, при использовании для глущения скважин с высоким давлением аммонизированного раствора нитрата кальция (API ¡K) и результате смешения с пластовыми ведами образуется кальцит:

4Ca(N03)2+4NaHC0j=4CuC0;)i'+4NaN0J+4N02+21120+02.

В серии лабораторных работ по смешению API IK с пластовыми водами получены осадки, состоящие из кальцита и реитгеноаморфного гидроксида кальция. Гидроксид кальция и карбонатфторапатит обнаружены н составе

lo

ш,(деленной на АРНК механической взвеси. Минеральные фазы этой взвеси также вовлекаются в процесс солеобразоаания при смешении с пластовыми водами. Другие технологические причины солеотложения представлены в табл.З.

П наиболее общем виде причины, обусловливающие солеогложение, показаны па рис.2. [5 любом случае выпадение солен происходит из пересыщенных растворов, а они образуются либо при возрастании концентрации ионов, либо при снижении растворимости.

Рис.2. Схема причин солеотложенни в нефтепромысловом оборудовании

Необходимо отметить связь процессов солеотложения 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 угутублнется периодическими обработками кислотами и щелочами. В таких условиях

ПрОНСХОДИГ СЛОЖНЫЙ МНОГОСТаДШН№1/( проЦССС КОррОЗИЛ, l\l'H>l»l!i'l

представлен в общем виде на рис.3. Влияние co.teii** отложений на ход

Iаблица 3

1 ехнологнческие причины солеотложенчя при добыче нефти_

Применяемый реагент Цель Состав образующихся Источник

(название, формула) применения солей (осадков)

1 2 3 4

АРНК, Са(1М03)2 Глушение СаС03, Са(ОН)2, Потапов,

скважин с Са5(Р04,С03,0Н);,Р Кузнецов, 1990

высоким

давлением

Хлорид кальция, СаС03

СаС12

Хлорид натрия, №С! МаС1

ЖТКС - жидкость СаС03 11отанов,

технологическая на Кузнецов, 1992

основе плава кальци-

вой селитры

Нейтральный черный Деэмульга- Са504-2Иа0 Iабдрахмапов,

контакт ция водо- нефтяной смеси 1973

ГндроксиД аммония, Щелочное Мв(ОН)2 Ершов,

N114(01-1) Наводнение Потапов, Чесноков, 1989

Гексаметафосфат Предот- Са3(Р04)2 Марннин,

натрия, (МаРОз)в вращение солеотло-жеиия Ярышев, Михаилов и др., 1980

Смесь соляной и Обработка к,^ ВеПаих, 1989

плавиковой кислот, пласта с

12% НС1 4- 3% НР целью повышения проницаемости

Ворофторнстоводород КВР4

пап кислота, НВР,|

Карбонизированная Повышение СаСОз Кащиицсв,

пода, содержащая нефтеотдачи ГаутглОсргер,

со2 Люмшп. 1985

1 2 3 4

Водный раствор кислоты, водный раствор полисульфидов Селективное снижение проницаемости пласта Б ^гпеэ, 1988

Композиция бромид кальция - бромид пинка Глушение скваашн при проявлении Ь^Я И СОа Мосин, Мамулоп, РябОКОИЬ 1! Др., 1991

Смесь силикат натрии - гндроксид натрия Ограничение водо-прптоков в екпажипы Мелкодисперсный кристаллический осадок. Таиров, Мусаев, Халилов и др., 1987

Гндроксид натрия, Ыа(ОЫ) Осадок не изучен. Предположительно Са(ОН);,

Сульфированный кислый [удрон 50%, отход производства иода 30%, гндроксид натрия 20% Осадок не изучен Мусаеи, Халилов, Джабраилоиа, 1989

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

В четвертой главе рассматриваются закономерности распределении минералов солевых отложений по месторождениям и нефтедобывающим регионам. Г (искольку солевые отложения образуются главным образом при смешении вод, минеральный состав солен определяется химическим составом вод конкретной площади или месторождения к эффектом обменных реакций при их смешении. Общий случай для месторождений Западной Сибири - смешение тдрокарбонатно-натриевмх и хлоркальциевых вод, приводящее к образованию кальцита и галнта,. а, например, для месторождений Предуралья - к отложению главным образом гипса, как продукта реакции сульфато-натрчсиых и хлоркалыыепих под. Н пределах Западно - Сибирского мегабассейна

Рис.3. Схема эволюции состава продуктов коррозии нефтепромыслового оборудовании

Таблица 4

Минералы отложении в нефтепромысловом оборудовании -_активаторы и пассиваторы коррозии_

Активирующие Экранирующие

Электрохимически

Галит - ЫаС1 Кальцит - СаСО;,

Атакамит - Си2С1(ОН)з Арагонит - СаСО;,

Макннавпт - РеЭ Доломит,- СаМб(С03)2

Пирит - РеБз Целестииобарит - (8г,Ва)30^

Мелышковит (грсйп|т)-РезБ4 Ангидрит - СоБО.)

Куприт - Си20 Бассанит - Са804-1/2Н20

Тенорит - СиО Гипс - Са504-2Н20

Иоцит - РеО

Магнетит - Ре304

Маггемит - у-Ре2Оз

Механически

Кварц - БЮз

Плагиоклазы - МаА^зОд-

СаА12а205

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

и этом районе, состоят преимущественно из целестинобарита, который па других изученных месторождениях как главный солеобразующий минерал не встречен. Редкие находки гипса связаны, видимо, с Использованием в системе III1Д слабо сульфатных речных вод.

I 1а д, ильно изученном Мамонтоиском месторождении, для которого построена схема распределения солевых скважин, говорить о какой-то зональности минерализации нет оснований. Солевые скважины расположены по площади месторождения довольно равномерно. Из 37 солевых скнажвн кальцит встречен в 32; галит - 21; сидерит - 3; ангидрит, сера, арагонит - 2; гипс, доломит - 1. Гаким образом, отложение кальцита и галита в условиях Мамоитовского месторождения, как впрочем и большинства других месторождений Западной Сибири, есть закономерное явление, а других минералов - случайное, частное, связанное с отклонением состава вод от обычного, отличием термодинамических условий в скважине, или обусловленное технологическими причинами. 1 ак, для образования сидерита необходима высокая активность (О) (возможно, принудительная закачка в целях ППД и увеличения нефтеотдачи); дли гипса и ангидрита -использование сульфатных вод; для арагонита, который обнаружен только па деталях электроценгробежных насосов, - благоприятный температурный интервал, оцениваемый ь 6О-8О0С ( Takeslii е.а., 1987). Из солевых минералов наиболее распространены кальцит, гипс, целее"!ипобарпт, галит. Распределение этих минералов в f II Ю no нефтедобывающим регионам с учетом собственных исследовании по Западной и Восточной Сибири, Сахалину и литературных данных (Кащаипев и др., 1985; Антипин и др., 1987; Ершоц и др., 1989; Walilram, 1988) показано и табл.5.

С целью прогноза возможного состава солей на новых подготавливаемых к эксплуатации месторождениях Восточной Сибири проведена серия экспериментальных работ по смещению Пластовых под Ботуобской площади и вод Ганачинской и Чамбипскон площадей с планируемыми к использованию для I 1ПД речными водами, а также исследования по возможности обессиливании (опреснении) попутных вод. Смешение хлоркальциевых и сульфатно-натриевых вод Потуобскон площади приводит к образованию ашидрига, бассапнга и галита:

ЗСаС1, + 3Na2SO., i 2Н..О = CaSO, I 2CaSOrl (..О f 6NaCI.

Осадки, полученные при смешении речных вод с Пластовыми водами I аначннскни площади, состоят из галита н репппюаморфпою

Iаблнц* 5

Распределение главных солевых минералов в проммелоиом _оборудовании по нефтедобывающим регионам_

Кальцит Гипс Целестинобарит ! алнт

Зап.Сибнрь* 1 атария* Мангышлак* Белоруссия*

Сахалин* Башкирия* Краснодарский н Украина*

Ставропольский

края

Азербайджан* Пермское Башкирия Зап.Сибнрь

11редуралье*

Краснодарский и Удмуртия* Татария Iатария

Ставропольский

края*

Башкирия Оренбуржье Юго-восток Башкирия

Зап.Сибири

1 атария Мангышлак Северное море Вост.Сибирь

(Британский сек-

тор)

Северное море Вост.Сибирь Мангышлак

Вост.Сибирь Северное море

Мангышлак

Оренбуржье

11ермское

Предуралье

4 -

- решон, где минерал является главным в составе солевых отложении.

гидрокснда магния, а Чамбинсков - галита и акагансита. Опреснение вод с целью предотвращения еолеотложения проведено в 1 омском политехническом институте под руководством С.А.Юшкооа. Нами изучен минеральный состав осадков. При осаждении вымораживанием осадки вод Ганачнискои и Чамбинской площадей состоят из галнта, I этэрннской -сильвина и галита. При воздействии током осаждаются кальцит, арагонит, брусиг, галит, а при осаждении щелочью - галит, кальцит, сильвин, брусит. Па основании исследований сделаны следующие выводы; состав осадка зависит не только от компонентного состава воды, но и от способа осаждения; при равной относительной концентрации мннералообразующнх компонентов из более разбавленного раствора охотнее осаждается кальцит, из менее разбавленного - брусит;

дли предотвращения солеотложения и I 11 Ю необходимо комбинировать методы обессиливания. 1 акнм образом, на месторождениях Восточной Сибири возможно отложение сульфатных, а также карбонатных солей, особенно при применении в процессе добычи нефти кислот, растворяющих минерал],! пласта с последующим их переотложением в Ы11С). С целью предупреждения солсобразованин необходимо систематизировать гндрогеохнмические данные, на их основе провести локальный прогноз голе отложении, предусмотреть технологические методы, исключающие смешение несовместимых вод и растворов (надежное крепление скважин, исключающее перетоки вод; тампонаж обводннвпшхся пропластков н ограничение водопритокоо; выбор оптимального источника водоснабжения для 1 11 1Д; недопустимость смешения па одной групповой замерной установке продукции скважин с разными типами вод и т.д.), провести опытные работы но установлению совместимости технологических растворов и реагентов с пластовыми водами с обязательным изучением минерального состава осадков смешения. В случае отсутствия эффекта защиты от солеотложения с использованием технологических методов следует применять ингибиторы с учетом особенностей минерального состава солей на данном месторождении или площади.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Изучен минеральный состав солевых отложений и сопутствующих образований в НПО ряда месторождений Западной Сибири.

2. Опытным путем установлены технологические причины и сделан вывод об усложнении состава образующихся осадков вследствие широкого использования при добыче нефти различных химических соединений, растворов, веществ.

3. 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.

4 Сделан прогноз солеотложения и изучен состав осадков обессолнвання пластовых вод ряда нефтеносных площадей Восточной Сибири.

5 Рассмотрены технологические методы предупреждения солеотложения и указано на необходимость совершенствования физических методов борьбы с солями.

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

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Новые данные о минеральном составе солевых отложений в нефтепромысловом оборудовании//Достижения науки - производству. Свердловск: УрО АН СССР, 1938. С. 30-32 (соавторы

B.В.Ершов, Б.В.Чссноков).

2. Значение минералогических исследований для выбора экологачных способов борьбы с солевьши отложениями в нефтепромысловом оборудовании месторождений Западной Сибири//М|шералиное сырье и природа/Тез .докл. конференции. Новосибирск, 1988. С. 127-128.

3. Минералообразование в нефтепромысловом оборудовании при добыче нефти//Геология и минерально-сырьевые ресурсы ЗападноСибирской плиты и ее складчатого обрамления/ Гез.докл. конференции. Тюмень, 1989. С. 242-243 (соавторы В.В.Ершов, Б.В.Чссноков).

4. Рентгенографическое исследование двух типов сидеритов из НПО. Усть-Б<тлыкского месторождения//Информационные материалы XI Всесоюзного совещания по рентгенографии минерального сырья. Миасс: УрО АН СССР, 1989. Т.2. С.Ю2.

5. Связь процессов солеотложения и коррозии в нефтепромысловом оборудовании//Ускорение социально-экономического развития Урала/Тез.докл. конференции. Свердловск: УрО АН СССР, 1989.

C. 155.

6. Минеральный состав солевых отложений в нефтепромысловом оборудовании. Препринт. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. 56 с. (соавторы В.В.Ершов, Б.В.Чесноков).

7. Полиморфные модификации карбоната кальция в нефтепромысловом оборудооании//Перспективы совершенствования технологий добычи и подготовки нефти на месторождениях Западной Сибири. 1 юмсиь: Мпннефтепром, СибНИИНП, 1989. С, 67-72 (соавторы В.В.Ершов, Н.П.Кузнецов).

8. 11ропюз солеотложения на месторождениях нефти Восточной Сибири//Минералогия месторождений Урала/Тез.докл. П совещании "Минералогия Урала". Миасс: УрО АН СССР, 1990. Т. П. С. 193-195 (соавтор С.А.Юшков).

9. Кристаллы киарна минеральных отложений в нефтяной скважине//Минералогическая кристаллография, кристаллогенезис, крпсталлосиитез/Информационные материалы. Сыктывкар: УрО АН СССР, 1990. С. 34-35.

10. О нзгншосьязн процессов солеотложения и коррозии при добыче обводненной нефти//Нефтяное хозяйство. 1990. N8. с. 59-61 (соавтор 11.1 (.Кузнецов).

11. О кальците из нефтепромыслового оборудования//Минералы месторождении и зон техногенеза рудных районов Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. С. 123-129 (соавтор 11. П. Кузнецов).

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

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

14. Минеральный состав продуктов коррозии нефтепромыслового оборудования//Защита металлов. 1991. Т. 27. N 1. С. 119-122 (соавторы В.В.Нрпюв, Б.В.Чесноков).

15. Минеральный состав и технологические причины солеотложения при добыче нефти//Геологии и минерально-сырьевые ресурсы ЗападноСибирской плиты и ее складчатого обрамления/Материалы У111 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 минералоотложешш из пластовых вод Лево- Тунгусской нефтегазоносной провинции//XII Всесоюзное сонещапие по экспериментальной минералогии/1 ез.докл. Черноголовка: А! I СССР, 1991. С. Ю6 (соавтор С.Л.Юшков).

18. Минеральный состав и причины солеотложения и коррозии в нефтепромысловом оборудовании// Новые данные по минералогии эндогенных месторождений и зон техиогенеза Урала. Свердловск:

УрО АН СССР, 1991. С. Ю6-112.

19. К вопросу солеотложения при глушении скважин жидкостью технологической на основе плана кальциевой селитры//Нефтепромысловое дело. ЭИ. М.: ВНИИОЭ1 II', 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.: ВНИИОЭИГ, 1992. Вып. 2. С. 15-22.

21. Рентгенографическое изучение и природа муллита из нефтяных скважин//Материалы ХГ1 совещания по рентгенографии минерального сырья. М.: ВМО, 1992. С. 166.

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

23. О причинах солеотложения При добыче нефти//Минералы и минеральное сырье Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 1992. С. 146-152