Введение. 
Химические реагенты и технологии для ингибирования отложений солей

Отложение солей — одна из многих проблем, возникающих при добычи нефти. Отложения солей на стенках трубопроводов уменьшают эффективный диаметр, а значит и пропускную способность последнего, нередко приводя к полному закупориванию. Солеотложения различных кислот приводят к засорению скважины, выходу из строя насоса, снижению притока жидкости и т. д. Эта проблема становится особенно актуальной в случае совместной добычи нефти и воды.

Предотвращение солеотложения в скважинах, нефтепромысловом оборудовании и системах внутрипромыслового сбора и подготовки нефти является основным направлением в борьбе с данным процессом, как негативным явлением. Исходя из экономической целесообразности в зависимости от условий и особенностей разработки залежей, доступности технических средств и прочих факторов могут использоваться различные подходы в борьбе с данным явлением[1].

Эффективным способом предотвращения солеотложения в нефтепромысловом оборудовании, в том числе и при глушении скважин, является химический с использованием ингибиторов отложения солей.

Виды солеотложений

В процессе разработки и эксплуатации нефтяных месторождений возникают солевые отложения с преобладанием следующих типов солей: кальцита — СаО 3, гипса — CaSO4· 2H20, ангидрита — CaSO4, бассанита — CaSO4· 0,5H2О, барита — ВаSO4, баритоцелестина — Ва (Sr)SO4, галита — NaCl. На поздних стадиях разработки залежей проявляются отложения сульфидных солей, главным образом, сульфида железа. В целом осадки солевых отложений не являются мономинеральными и имеют сложный петрографический состав, включающий как минеральную, так и органическую часть, которая при химических анализах квалифицируется как «потери при прокаливании». Наряду с углеводородными компонентами и продуктами коррозии, по данным исследований, в составе солевых отложений могут присутствовать десятки различных минералов[3].

Изучение структуры отложений позволило выделить три характерных вида осадков:

• 1. Плотные микрои мелкокристаллические осадки. В поперечном сечении таких осадков не удается выделить отдельные слои, поскольку отложения представлены сравнительно однородными кристаллами длиной до 5 мм с равномерным включением твердых углеводородов. В ряде случаев такие осадки имеют накипеобразный характер.
• 2. Плотные осадки с преобладанием кристаллов гипса средних размеров 5−12 мм с включением твердых и жидких углеводородов. При поперечном срезе образца отложений из оборудования хорошо различим слой мелкозернистого осадка толщиной 3−5 мм в пристенной части, затем прослеживается слой среднекристаллического осадка призматического или игольчатого строения. В этом слое преобладают кристаллы длиной 5 — 12 мм. Иногда встречаются крупные игольчатые кристаллы длиной 15 — 18 мм. В наружном слое пространство между средними и крупными кристаллами заполнено более мелкими.
• 3. Плотные крупнокристаллические осадки. Крупные игольчатые кристаллы гипса образуют каркас. Между крупными кристаллами гипса длиной 12 — 25 мм находятся более мелкие кристаллы солей и углеводородные соединения. В поперечном сечении у этих отложений также можно заметить у стенки оборудования слой более плотный, а по мере удаления от поверхности доля крупных кристаллов значительно увеличивается. В некоторых случаях в НКТ нет сплошных отложений гипса, а осадок представлен в виде одиночных кристаллов длиной 20 — 27 мм с включением у их основания мелких[4].

Механизм образования солей Имеется три основных механизма образования солей в нефтяных скважинах при разработке месторождений:

• · снижение давления и увеличение температуры добываемых флюидов приводит к выделению растворенного углекислого газа в газовую фазу, что приводит к выпадению осадка:
• · Са 2+ + 2(HCO3-) > CaCO3v+ CO2^+ H2O
• · Снижение содержания CO2 в растворе приводит к уменьшению концентрации угольной кислоты, что приводит к росту рН раствора, и, как следствие, значительно снижает растворимость CaCO3.
• · смешение несовместимых вод (обычно добываемая вода содержит катионы кальция, бария, и стронция и смешение их с закачиваемой водой, содержащей сульфат ионы, приводит к образованию нерастворимых сульфатов, таких как барит, целестин, гипс и ангидрит):
• · Ba2+ (Sr2+, Ca2+) + SO42- > BaSO4v (SrSO4, CaSO4),
• · При смешении флюидов, содержащих сероводород с флюидами, содержащими ионы железа, цинка или свинца образуется в качестве отложений сульфиды:

Zn2+ + H2S > ZnS

· испарение водных растворов при контакте с оборудованием с высокой температурой (электродвигатели УЭЦН) приводит к перенасыщению ограничено растворимых солей, таких как хлорид натрия, что приводит к высаливанию.

Выпадение твердого вещества в осадок происходит в том случае, если его концентрация в растворе превышает равновесную для данных условий, т. е. когда выполняется неравенство:

Такое превышение возможно в следующих случаях:

• · при возрастании фактической концентрации Ci;
• · при снижении растворимости, Ciравн.

Первое из этих условий имеет место при смешивании вод разного состава, несовместимых друг с другом, и растворении горных пород (характерно для сульфатов). Второе — при перенасыщении вод в результате изменения термобарических условий, приводящее к изменению равновесной концентрации растворенных веществ Ciравн (характерно для кальцита и других карбонатов)[3].

Основные факторы, влияющие на процесс выпадения солей в промысловых условиях, приведены в таблице 1[1].

Таблица 1.