Исследование воздействия солевого состава воды на процессы разработки пластов и добычи скважинной продукции

Процессы добычи нефти часто сопровождаются отложением твердых осадков неорганических веществ, накапливающихся на стенках скважин и подъемных труб, в насосном оборудовании и наземных коммуникациях системы сбора и подготовки нефти. Главный источник выделения солей – вода, добываемая совместно с нефтью. Её химический состав постоянно меняется по мере выработки запасов нефти, что обусловливает многообразие и изменчивость во времени состава солевых отложений [1]. В данной работе изучались причины и условия образования солей, методы предотвращения и борьбы с солевыми отложениями.

Также затронута проблема образования стойких водонефтяных эмульсий. В работе была поставлена цель: изучение параметров нагнетаемой воды (состав воды, рН фактор, минерализация), влияющих на устойчивость эмульсий, а также подбор оптимальных свойств, при которых образуется менее стабильная эмульсия. Поэтому актуальными задачами являются правильный выбор рабочего агента для системы поддержания пластового давления и соответственно изучение параметров нагнетаемой воды (состав воды, рН-фактор, минерализация), влияющих на устойчивость эмульсий, и подбор оптимальных свойств, при которых образуется менее устойчивая эмульсия. Эксперимент заключается в том, чтобы проверить влияние отдельно взятой соли и совокупность солей на устойчивость и время разделения эмульсии. Нефть разных составов по-разному влияет на воду определенного состава и минерализации, поэтому для выработки рекомендаций необходим индивидуальный поход.

Рис. 1. Солеотложение процессе транспорта скважиной продукции

Рис. 2. Солеотложение  в процессе добычи

Рис. 3. Влияние солей на стабильность эмульсий

Особое внимание в работе было уделено изучению и подбору состава ионно-модифицированной воды, основная задача которой – увеличение коэффициента извлечения нефти за счет изменения поверхностных свойств пород коллектора, в том числе – смачиваемости.

Эффект достигается за счет изменения ионного состава на поверхности породы коллектора, что приводит к повышению смачиваемости. Хотя известняк, мел и доломит (карбонатные коллекторы) в совокупности содержат более 50% известных мировых запасов нефти и более 70% запасов на Ближнем Востоке, исторически существуют ограниченные данные о влиянии изменения ионного состава на пропитку воды в карбонатных коллекторах. Это происходит, по крайней мере частично, из-за сложных и неблагоприятных реакций между системой горная порода-пластовая вода-нефть, а также сложности геологии и литологии карбонатных коллекторов. На песчаниковом пласте технология в определенной степени изучена на опыте прошлых лет. Однако очень мало достоверно известно об их влиянии и механизме восстановления в карбонатных породах. Пластовые воды обычно имеют более высокий pH, богаты Ca²⁺ и другими солями, горная порода реагирует, в виду смачиваемости, и обычно больше с нефтью (гидрофобная порода). Эти факторы делают механизм извлечения более сложным и отличным от песчаникового пласта. Кроме того, наличие естественных трещин, плохая проницаемость матрицы и неоднородные свойства пород снижают общую нефтеотдачу из карбонатов [2]. Наиболее активными компонентами закачиваемой воды являются многовалентные ионы, а именно: SO₄²⁻, Ca²⁺ или Mg²⁺, называемые потенциальными определяющими ионами. Моновалентные ионы (Na⁺ и Cl^–) не являются таковыми и оказывают отрицательное влияние на нефтеотдачу, что требует разбавления морской воды (воды с низкой соленостью). Среди потенциально определяющих ионов категорически установлено, что сульфат является наиболее эффективным как в песчанике, так и в карбонатах, их потенциал даже сравним с поверхностно-активными веществами с точки зрения эффекта восстановления. Также были обнаружены синергетические эффекты между ионами SO₄²⁻ и Ca²⁺, SO₄²⁻ и Mg²⁺ при извлечении нефти из карбонатных пород. Но все эти свойства были выявлены для однородных карбонатных пород, для неоднородных и сложнопостроенных коллекторов необходимое проведение дополнительных исследований для определения оптимального состава закачиваемой воды.

В ходе работы также была установлена зависимость между минерализацией и реологическими свойствами полимеров и полимерного геля. Полимеры регулярно используются в различных областях нефтедобывающей промышленности. Полимеры используются в бурении, цементировании, завершениях, ремонтных работах, повышении нефтеотдачи пластов. Большинство полимеров используется для применения в гидроразрыве пласта. Эти полимеры помогают разрушению трещин многими способами, такими как создание и открытие широкой трещины с меньшей энергией, поддержание ширины трещины, снижение давления трения [3]. Были исследованы гелеобразующие составы с целью оценки влияния на степень схватывания, вязкость и коэффициент вытеснения.

Рис. 4. Исследование влияния минерализации воды на степени схватывания геля