2.2 Причины образования солей

Выпадение любого вещества в осадок происходит в том случае, если концентрация этого вещества или иона в растворе превышает равновесную (или предельную) концентрацию, то есть, когда соблюдается неравенство Ci ? CРi, где Сi - концентрация соединения или иона, потенциально способного к выпадению осадков, СiР- равновесная концентрация (предельная растворимость) соединения или иона при данных условиях. Это неравенство смещается в сторону выпадения осадков либо за счет увеличения левой части (возрастания фактической концентрации), либо за счет уменьшения правой части (снижения предельной растворимости). Первое из этих условий возникает обычно при смещении вод разного состава, химически не совместимых друг с другом. Вторым условием выпадения осадков служит перенасыщение вод в результате изменения температуры, давления выделения газов когда в исходном растворе снижается величина равновесной концентрации [3].

Необходимым условием формирования комплексных отложений является наличие в попутно добываемых водах ионов железа, сероводорода, сульфатов или карбонатов. Сероводород в нефтяных пластах Арланского месторождения образовывается под влиянием жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ), которые широко распространены в водах, используемых для заводнения нефтяных пластов, в том числе закачка сточных вод комбината "Искож".

Наиболее благоприятные условия для протекания процессов сульфатредукции создаются в призабойной зоне пласта, в застойных водах резервуаров, установках подготовки нефти и сточных вод. Жизнедеятельность СВБ вызывает ряд серьезных проблем на нефтяном месторождении, таких как коррозия, загрязнение сероводородом добываемой нефти, газа и воды, биодеструкция химпродуктов при добыче нефти, образование отложений с сульфидом железа.

Скорость коррозии металла в системе заводнений в результате воздействия СВБ в отдельных случаях возрастает в несколько раз, при этом срок службы сокращается до 0,5-2 лет, вместо 15. Наличие на поверхности металла закрепленных колоний СВБ снижает эффективность ингибиторной защиты, что приводит к дополнительным затратам.

Развитие микроорганизмов в ПЗП может способствовать разрушению пласта, как за счет растворения цементированного материала, так и за счет нарушения его структуры, ослабления сцепления отдельных частиц и конгломератов. В результате увеличивается количество выносимых частиц породы пласта, которые вместе с образовавшимися сульфидами железа образуют сульфидопесчаные осадки, отлагающиеся в стволе скважины и в глубинно-насосном оборудовании.

В таблице 4 показана бактериальная зараженность попутно добываемых и закачиваемых вод. Из таблицы видно, что большое количество СВБ находится в нагнетательных скважинах, то есть в результате закачки сточных вод с комбината "Искож" и с установки подготовки нефти и воды.

Таблица 4

Бактериальная зараженность попутно добываемых и закачиваемых вод.

Считается, что первоначально СВБ вносятся в пласт еще на стадии разведочного бурения вместе с закачиваемой водой и реагентами для бурения.

Процесс осадкообразования контролируется по шестичленному анализу попутно добываемой воды, наличию в ней ионов железа Fe, сероводорода Н2S, СВБ, водородного показателя рН и коэффициентов насыщенности по сульфатам и карбонатам КSO4 и KCO3. Наличие железа и сероводорода является необходимым условием формирования отложений сульфида железа. Частицы сульфида железа, являясь центрами кристаллизации, инициируют образование других солей и твердых углеводородов нефти. Если добываемая пластовая вода имеет коэффициент насыщенности сульфатами более единицы, и в ней отсутствуют ионы железа или сероводорода, то в скважине образуются гипсоуглеводородные отложения (первый тип). При насыщенности добываемой пластовой воды сульфатами и карбонатами при присутствии в ней сероводорода, иона двух и трехвалентного железа, СВБ образуются соответственно гипсосульфидоуглеводородные (второй тип) и карбонатосульфидоугле-водородные отложения (третий тип) [4, 5].

В таблицах 2.4 и 2.5 представлены результаты лабораторных анализов по определению конкретных значений вышеназванных показателей по добывающим скважинам Арланского месторождения, в которых происходило образование комплексных осадков с сульфидом железа.

Из таблицы 5 и 6 видно, что если добываемая вода имеет коэффициент насыщения сульфатами больше единицы и отсутствуют ионы железа или сероводорода, то в скважине образуются отложения 1-го типа - гипсоуглеводородные. При содержании на устье скважины ионов железа от 1 до 92 мг/л, сероводорода от 3,0 до 62,0 мг/л, СВБ от 10 до 1000 кл./м³ имеются реальные условия образования комплексных осадков с сульфидом железа. Осадки 2-го типа образуются при перенасыщенности вод сульфатами начиная от 0,9 мг/л и более, осадки третьего типа образуются при перенасыщенности вод карбонатами от 0,1мг/л и более сульфатами от 0,07 до 0,9 мг/л.

Таким образом, на сегодняшний день можно считать установленную основную причину образования осадков сложного состава на скважинах Арланского месторождения - это закачка в течение длительного времени пресных вод, зараженность продуктивных пластов, система сброса и подготовки нефти сульфатвосстанавливающими бактериями.

Таблица 5. Состав попутно-добываемой воды из скважин Арланского месторождения

Таблица 6. Состав отложений солей из скважин Арланского месторождения