Отложения солей, как одна из причин осложнения при эксплуатации скважин

Современные методы разработки нефтяных месторождений с поддержанием пластового давления путем закачки пресных и сточных вод приводят к осложнениям в добыче нефти, которые вызваны образованием твердых отложений неорганических солей (рисунок 2.10) в призабойной зоне пласта и нефтепромысловом оборудовании. Накапливаясь в добывающих скважинах и нефтесборных коммуникациях, неорганические соли часто полностью выводят из строя дорогостоящее оборудование, нарушают режим работы скважин, приводят к трудоемким подземным капитальным ремонтам, а в итоге - к значительным потерям в добыче нефти.

Отложения солей происходят при всех способах эксплуатации скважин, однако наиболее отрицательные последствия от солеотложения возникают при добыче нефти штанговыми глубинными насосами и установками электропогружных центробежных насосов. Кристаллические образования неорганических солей на рабочих органах глубинных насосов приводят к повышенному их износу, заклиниванию и слому вала погружного центробежного электронасоса, заклиниванию плунжера ШГН и т.п.

Межремонтный период работы механизированного фонда " солепроявляющих" скважин существенно уменьшается. Кроме того, в результате роста обводненности продукции скважин образуются отложения солей в поверхностном оборудовании, групповых, замерных установках, нефтесборных коллекторах и системах подготовки нефти.

Рисунок 2.10 - Образованием твердых отложений неорганических солей в трубах

Механизм образование солей в скважине

Процессы добычи нефти часто сопровождаются отложением твердых осадков неорганических веществ, накапливающихся на стен­ках скважины и подъемных труб, в насосном оборудовании и назем­ных коммуникациях системы сбора и подготовки нефти. В составе осадков преобладают соли: сульфаты бария (барит), сульфаты стронция (целестин), сульфата кальция (гипс и ангидрит), кар­бонаты кальция (кальцит), хлориды натрия (галит или поваренная соль) и др. Накопление солей осложняет добычу нефти, приводит к порче дорогостоящего оборудования, трудоемким ремонтным рабо­там, а в итоге - к потерям нефти.

Главный источник выделения солей - вода, добываемая сов­местно с нефтью. Ее химический состав постоянно меняется по ме­ре выработки запасов нефти, что обусловливает многообразие и изменчивость во времени состава солевых отложений. На практике тип отложений принято характеризовать по преобладанию (до 60-80 %) одного из видов неорганических соединений.

Отложение солей происходит при всех способах эксплуатации скважин, но больше всего при насосном. Связано это с тем, что механизированным способом эксплуатируются скважины с обводненностью от 0 до 99 %.

В обсадных колоннах скважин, оборудованных ШСНУ, ниже башмака подъемных труб образуются солевые пробки толщиной от пласта скважины до места подвеса насоса. Внутренний диаметр НКТ из-за солевых отложений сужается до 10-12 мм. Накапливаясь, солевые осадки на поверхности оборудования полностью выводят из строя насосы, приводят к частому обрыву штанг, порче НКТ и другим тяжелым осложнениям, что надолго нарушает нормальный режим работы нефтяных скважин

Наряду с отложением солей в скважинах интенсивное солеобразование отмечается в устьевом оборудовании, выкидных линиях внутрипромыслового сбора нефти, замерных устройствах, установках по подготовке нефти, а также в оборудовании системы поддержания пластового давления.

Солевые осадки имеют кристаллическую структуру от крупных четко представлен­ных кристаллов до плотных, камнеобразных осадков, сложенных микрокристаллами. Основные осадки, образующиеся в НКТ, чаще всего имеют сло­истую структуру.

Для малодебитных скважин (до 20 м³/сут) характерно следующее: от забоя до башмака подъемных труб в скважине находится столб воды, в кольцевом пространстве от башмака до динамического уровня располагается газированная нефть и выше динамического уровня – газ. Это происходит в силу разности плотностей воды и нефти. Данный факт характерен и для скважин с практически нулевой обводненностью продукции. Нефть вместе с водой и растворенным в ней газом попадает из пласта в скважину, проходит через слой воды и попадает на прием насоса. В данном случае основной причиной образ отложений солей будет нарушение карбонатного равновесия при снижении давления и температуры. При его нарушении из воды, которая по своей сути представляет раствор солей, выделяется СО₂. При этом раствор становится перенасыщенным и происходит образование кристаллов солей.

Рисунок 2.11 - Схема движения газожидкостной смеси в скважине

Водные растворы солей называются стабильными, если они в течение длительного времени не выделяют твердых осадков. Все недонасыщенные растворы, как правило, являются стабильными. Выпадение вещества в осадок происходит из перенасыщенных растворов, когда концентрация вещества в растворе по тем или иным причинам превышает предельную равновесную концентрацию.

Возрастание фактической концентрации солей в водных растворах в пластовых условиях возможно по различным причинам: испарение, смешение несовместимых вод, растворение горных пород и газов, изменение термобарических условий, дегазация нефти, изменение общей минерализации воды и др.

Важную роль в формировании и выпадении неорганических солей в осадок играют процессы смешения несовместимых вод. Каждая из смешивающихся вод имеет свою гамму химических веществ и может быть стабильной в данных термобарических условиях. Однако при их смешении смесь часто оказывается перенасыщенной тем или другим веществом, которое начинает выпадать в осадок при неизменных температуре и давлении.