Способ предотвращения отложения минеральных солей, содержащих радиобарит

Авторы патента:

Антонов Г.П. (RU)

Зайцев В.И. (RU)

Шавалеев И.И. (RU)

Саттарова Ф.М. (RU)

Шавалеева Е.В. (RU)

Ибрагимов Н.Г. (RU)

E21B37/06 - с использованием химических средств для предотвращения или уменьшения отложений парафина или подобных веществ

Владельцы патента RU 2259471:

Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам предотвращения образования твердых отложений минеральных солей, содержащих радиобарит, на оборудовании для добычи, переработки и транспортировки сырых нефтей, а также к способам очистки нефтепромысловых сточных вод, содержащих ионы бария и изотопы радия. Техническим результатом является понижение материальных затрат, повышение эффективности предотвращения отложения минеральных солей, содержащих радиобарит. В способе предотвращения отложения минеральных солей, содержащих радиобарит, включающем обработку попутно добываемой и/или сточной воды, содержащей ионы бария и изотопы радия, водным раствором солей и закачку обработанной воды в пласт, в качестве указанного раствора применяют высокосульфатную подземную воду вышележащего горизонта с удалением выпавшего осадка, а соотношение объемов указанных попутно добываемой и/или сточной воды и подземной воды рассчитывают по формуле: 1:С_Ва·96,066/137,33·, где: 1 - доля указанной попутно добываемой и/или сточной воды; С_Ва·96,066/137,33· - доля указанной подземной воды; С_Ва - концентрация ионов бария в указанной попутно добываемой и/или сточной воде; 96,066 - ионный вес сульфат-ионов, г; 137,33 - атомный вес бария, г; - концентрация сульфат-ионов в указанной подземной воде. 1 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам предотвращения образования твердых отложений минеральных солей, содержащих радиобарит на оборудовании для добычи, переработки и транспортировки сырых нефтей, а также к способам очистки нефтепромысловых сточных вод, содержащих ионы бария и изотопы радия.

Пластовые воды пашийского горизонта Ромашкинского месторождения характеризуются высокой минерализацией и содержанием ряда микрокомпонентов, в том числе ионов бария. Максимальное содержание ионов бария составляет 139·10^-3 г/л. Радиоактивность пластовых вод этого горизонта обусловлена присутствием изотопов радия и продуктов их распада. Ионы бария и изотопы радия характеризуются одинаковыми химическими свойствами, поэтому при увеличении содержания сульфат-ионов в водной системе изотопы радия соосаждаются с ионами бария в виде практически нерастворимых сульфатов радия и бария - радиобарита.

В пластовых водах вышележащих горизонтов ионы бария и изотопы радия отсутствуют или содержатся в незначительном количестве.

В пласте коллекторе барийсодержащие минералы также отсутствуют.

При разработке месторождения с применением в системе поддержания пластового давления (ППД) пресной воды происходит постепенное понижение минерализации и уменьшение содержания ионов бария и изотопов радия в попутно добываемой воде, потому что в пресных водах, применяемых в системе ППД, ионы бария и изотопы радия отсутствуют. При применении сточных вод в системе ППД происходит понижение содержания ионов бария и изотопов радия до концентрации их в сточной воде.

Однако, проведенные в 2001-2003 г.г. на нескольких площадях Ромашкинского месторождения исследования химического и радиохимического состава попутно добываемых и сточных вод показали увеличение содержания ионов бария от 150·10^-3 до 500·10^-3 г/л. Такое аномальное увеличение содержания ионов бария в попутно добываемых и сточных водах может быть связано с применением в технологических процессах растворов, содержащих ионы бария или барит.

Применение в системе ППД сточных вод с аномально высоким содержанием ионов бария приводит к интенсивному осаждению ионов бария и изотопов радия и образованию твердых отложений в виде радиобарита в нефтепромысловом оборудовании, что снижает дебит скважины, межремонтный период и в целом эффективность добычи. Кроме того, ухудшается на промыслах радиационная и экологическая обстановка.

Известен способ извлечения солей стронция и бария из пластовых вод [Пат. РФ №2206517 С1, кл. 7 С 02 F 1/58// (С 02 F 1/58,101:10), 103:06, опубл. 20.05.2003. Бюл. №17]. По этому способу для осаждения из пластовой воды ионов бария используются сернокислый стронций (SrSO₄), который характеризуется низкой растворимостью (114·10^-3 г/л). Эффективность способа ограничена низкой растворимостью осадителя. Поэтому при аномально высоких концентрациях ионов бария в попутно добываемой воде способ не эффективен.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ предотвращения отложения минеральных солей, содержащих радиобарит, включающий обработку попутно добываемой и/или сточной воды, содержащей ионы бария и изотопы радия, водным раствором солей и закачку обработанной воды в пласт [Пат. РФ №2165008 С1, МПК Е 21 В 37/06, 37/00, опубл. 10.04.2001. Бюл.№10]. Водный раствор соли содержит 0,1-1,0 М полиаминополикарбоксилатной кислоты или ее калиевые соли и 0,1-1,0 М аниона оксалата, преимущественно, в сочетании с калием.

Известный способ требует больших материальных затрат, т.к.. применяются дорогостоящие реагенты. При закачке обработанной воды в пласт происходит адсорбция реагентов в пласте-коллекторе. Поэтому в попутно добываемой воде, поступающей с добываемой продукцией в скважину, реагенты могут большей частью или полностью отсутствовать. Следовательно, оборудование добывающих скважин окажется слабо защищенным или полностью незащищенным от отложений минеральных солей. Таким образом, известный способ недостаточно эффективен при использовании для предотвращения образования отложений минеральных солей, содержащих радиобарит.

Задачей предлагаемого технического решения является понижение материальных затрат, повышение эффективности предотвращения отложения минеральных солей, содержащих радиобарит.

Поставленная задача достигается способом предотвращения отложения минеральных солей, содержащих радиобарит, включающим обработку попутно добываемой и/или сточной воды, содержащей ионы бария и изотопы радия, водным раствором солей и закачку обработанной воды в пласт.

Новым является то, что в качестве указанного раствора применяют высокосульфатную подземную воду вышележащего горизонта с удалением выпавшего осадка, а соотношение объемов указанных попутно добываемой и/или сточной воды и подземной воды рассчитывают по формуле:

где: 1 - доля указанной попутно добываемой и/или сточной воды

- доля указанной подземной воды

- концентрация ионов бария в указанной попутно добываемой и/или сточной воде

96,066 - ионный вес сульфат - ионов, г

137,33 - атомный вес бария, г

- концентрация сульфат-ионов в указанной подземной воде.

При обработке попутно добываемой и/или сточной воды, содержащей ионы бария и изотопы радия, по предлагаемому способу подземной водой вышележащего горизонта, с повышенным содержанием сульфат-ионов при определенном соотношении объемов, происходит полное осаждение ионов бария и соосаждение изотопов радия. Затем закачивают обработанную воду, не содержащую ионы бария, изотопы радия, в пласт. При смешивании с пластовой водой происходит снижение минерализации и уменьшение содержания ионов бария и изотопов радия. Применение предлагаемого способа позволяет повысить эффективность предотвращения отложения минеральных солей, включающих радиобарит, на оборудовании для добычи, переработки и транспортировки сырой нефти, образующиеся в результате взаимодействия сульфат-ионов с ионами бария и изотопами радия, снизить материальные затраты, улучшить радиационную и экологическую обстановку на промыслах.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом позволил установить соответствие критерию "новизна", так как в результате проведения исследования по патентной документации и научно-технической литературе не было выявлено аналогичной совокупности существенных признаков. Из доступных источников патентной и научно-технической литературы не выявлены заявленные признаки, выполняющие аналогичную задачу. Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию "изобретательский уровень".

Сравнительные эксперименты проводили со сточной и/или попутно добываемой водой, содержащей ионы бария от 150,3·10^-3 до 500,0·10^-3 г/л и подземной водой сакмарского горизонта, содержащей сульфат-ионы от 2,0 до 4,1 г/л.

При смешивании сточной воды с подземной водой вышележащего горизонта происходит следующая реакция:

BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓+2NaCl

Для осаждения 137,33 г ионов бария и соосаждения изотопа радия - 226 по уравнению реакции необходимо 96,066 г сульфат-ионов.

Наименьший объем подземной воды потребуется при содержании ионов бария 150,3·10^-3 г/л в сточной воде и максимальном содержании сульфат-ионов, равном 4,1 г/л, в подземной воде вышележащего горизонта. Для осаждения 150,3·10^-3 г ионов бария потребуется сульфат-ионов:

При содержании в подземной воде вышележащего горизонта сульфат-ионов - 4 г/л объем подземной воды, необходимый для полного осаждения ионов бария и соосаждения изотопов радия, содержащихся в 1 л сточной воды составит:

Следовательно, соотношение объемов сточной воды составит 1:0,0256. Наибольший объем подземной воды потребуется при высоком содержании ионов бария, например 500·10^-3 г/л в сточной воде и минимальном содержании сульфат-ионов (2 г/л) в подземной воде вышележащего горизонта.

Для полного осаждения 500*10^-3 г ионов бария потребуется сульфат-ионов:

При содержании 2 г/л сульфат-ионов в подземной воде вышележащего горизонта объем подземной воды, необходимый для полного осаждения ионов бария, содержащихся в 1 л воды, составит:

Соотношение объемов сточной и подземной воды вышележащего горизонта рассчитывается по формуле:

где: 1 - доля указанной попутно добываемой и/или сточной воды

- доля указанной подземной воды

- концентрация ионов бария в указанной попутно добываемой и/или сточной воде

96,066 - ионный вес сульфат-ионов, г;

137,33 - атомный вес бария, г;

- концентрация сульфат-ионов в указанной подземной воде.

Проведенные эксперименты показали, что удаление из попутно добываемой и/или сточной воды ионов бария и изотопов радия путем их осаждения подземной водой вышележащего горизонта с повышенным содержанием сульфат-ионов, при соотношении объемов сточной и подземной воды от 1:0,0256 и до 1:0,1750, обеспечит высокий эффект предотвращения образования твердых отложений минеральных солей, содержащих радиобарит, в скважинном и нефтепромысловом оборудовании.

Эффективность известного способа (прототипа) в предотвращении отложения минеральных солей, содержащих радиобарит, оценивают на модели смешанной воды, состоящей из сточной и подземной воды в соотношении 1:0,0256, при котором происходит полное осаждение ионов бария сточной воды сульфат-ионами, содержащимися в подземной воде. Химический состав сточной и подземной воды приведен в таблице.

Пример. Проба 1. В колбу наливают 100 мл сточной воды, 0,0008 мас.% смеси 1:1 реагента дифоната и малеиновой кислоты, затем перемешивают и добавляют 2,5 мл подземной воды, колбу закрывают, тщательно перемешивают.

Проба 2. В колбу наливают 100 мл сточной воды и 2,5 мл подземной воды, колбу закрывают и перемешивают. Через сутки обе пробы фильтруют. В фильтре определяют содержание ионов бария. Эффективность реагента определяют по формуле:

где Э - эффективность предотвращения, %;

С_х - содержание ионов бария в смешанной воде (проба 1) в присутствии реагента (по прототипу), мг/л;

С₀ - содержание ионов бария в пробе, не содержащей ингибитор (проба 2), мг/л;

С_н, - содержание ионов бария в сточной (исходной) воде, мг/л.

По результатам химического анализа рассчитана эффективность реагентов известного способа:

Эффективность максимальной дозировки реагентов (по прототипу) в предотвращении отложения минеральных солей, содержащих радиобарит, составила 1,9%.

Высокая эффективность заявленного способа проявилась в полном осаждении ионов бария (150,3·10^-3 г/л), содержащихся в сточной воде, сульфат-ионами (4,1 г/л), содержащимися в подземной воде (проба 2).

Пример конкретного выполнения. На очистное сооружение в резервуар (РВС) поступает попутно добываемая и/или сточная вода. Отбирают пробы сточной воды и подземной воды вышележащего горизонта, определяют химический, радиохимический состав отобранных проб. В сточной воде, поступающей на очистное сооружение, содержание ионов бария составляет 165,0·10^-3 г/л. В подземной воде, применяемой для осаждения ионов барии и изотопов радия, содержание сульфат-ионов - 2,8 г/л. Соотношение объемов сточной и подземной воды составит:

Для полного осаждения ионов бария из одного литра сточной воды потребуется добавить подземной воды сакмарского горизонта нижней перми в количестве 0,0412 л.

В резервуар сточной воды очистной установки подается высокосульфатная подземная вода; выпавший осадок удаляется вместе с механическими примесями, затем осадок для утилизации отправляют на специализированное предприятие. Очищенную воду закачивают в пласт.

Для выполнения способа не требуется применения специального оборудования и изменения технологического регламента. Способ предотвращения отложения радиобарита осуществляется с использованием имеющегося оборудования и по ранее утвержденному технологическому регламенту. На всех этапах по утвержденному технологическому регламенту эксплуатации очистных сооружений осуществляется строгий контроль за уровнем радиации.

Эффективность предложенного способа заключается в повышении эффективности предотвращения отложения минеральных солей, содержащих радиобарит, в нефтепромысловом оборудовании из закачиваемой в пласт, для поддержания пластового

Таблица Химический и радиохимический состав сточной и подземной воды.
Наименование	d г/л	рН	Химический состав, г/л	Изотопы радия, Бк/л
Cl	SO₄	НСО₃	Са	Mg	ΣK+Na	ΣR	Ва	Ra²²⁶	Ra²²⁸
Сточная вода	1,0790	6,0	64,9420	0,0247	0,1220	8,2491	1,7754	29,3581	104,4713	150,3*10^-3	2,9	11,0
Подземная вода сакмарского горизонта нижней перми	1,0060	7,3	1,3400	4,0972	0,1464	0,6613	0,2797	1,6123	8,1369	отсут.	отсут.	отсут.
Обработанная вода	1,0780	6,1	63,3544	0,0240	0,1226	8,0597	1,7381	28,6655	101,9643	отсут.	отсут.	отсут.

давления, попутно добываемой и/или сточной воды. Способ является высокоэффективным, осуществляется без материальных затрат на реагенты и на дополнительное оборудование. Кроме того, применение подземной воды вышележащего горизонта частично удовлетворит спрос на воду, применяемую в системе ППД.

Способ предотвращения отложения минеральных солей, содержащих радиобарит, включающий обработку попутно добываемой и/или сточной воды, содержащий ионы бария и изотопы радия, водным раствором солей и закачку обработанной воды в пласт, отличающийся тем, что в качестве указанного раствора применяют высокосульфатную подземную воду вышележащего горизонта с удалением выпавшего осадка, а соотношение объемов указанных попутно добываемой и/или сточной воды и подземной воды рассчитывают по формуле

где 1 - доля указанной попутно добываемой и/или сточной воды;

- доля указанной подземной воды;

С_Ва - концентрация ионов бария в указанной попутно добываемой и/или сточной воде;

96,066 - ионный вес сульфат-ионов, г;

137,33 - атомный вес бария, г;

- концентрация сульфат-ионов в указанной подземной воде.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к составам для предотвращения солеотложения из добываемых флюидов как в призабойной зоне, так и на насосном оборудовании в скважинах с различным пластовым давлением и температурой добываемой жидкости до 95°С.

Способ увеличения степени восстановления проницаемости зоны пласта и устройство для его осуществления // 2258804

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, преимущественно к технике и технологии интенсификации дебита эксплуатационных газовых и нефтяных скважин, и может быть использовано при текущем и капитальном ремонте скважин.

Реагент для удаления асфальтено-смолопарафиновых отложений и способ обработки призабойной зоны скважины с его применением // 2256683

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для удаления асфальтено-смоло-парафиновых отложений (АСПО) из нефтепромыслового оборудования и призабойной зоны скважины.

Способ удаления парафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах нефтяных скважин // 2256064

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для удаления парафиновых отложений, преимущественно в насосно-компрессорных трубах. .

Способ растепления газовой скважины // 2254447

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к растеплению газовых скважин. .

Композиция для ингибирования асфальтосмолопарафиновых отложений // 2249674

Состав для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений и гидрофобизации призабойной зоны пласта // 2249673

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО) из нефтепромыслового оборудования, скважин и призабойной зоны пласта, а также для гидрофобизации призабойной зоны пласта в целях интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи пластов.

Способ обработки подземных продуктивных пластов // 2249097

Способ эксплуатации газоконденсатного месторождения // 2245997

Изобретение относится к области разработки газоконденсатных месторождений и может быть использовано для повышения продуктивности добывающих скважин на поздней стадии эксплуатации месторождения без поддержания пластового давления, сопровождающегося выпадением углеводородного конденсата в призабойной зоне добывающих скважин.

Твердый состав для предотвращения отложений неорганических солей и сульфида железа при добыче и транспорте нефти // 2244805

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности, к составам твердого агрегативного состояния, предназначенным для предотвращения осаждения неорганических солей и сульфида железа в скважинах, промысловой системе сбора и транспорта нефти, а также в заводняемых нефтяных пластах при вторичной добыче нефти.

Устройство для дозированной подачи и смешения реагента в скважине // 2260110

Изобретение относится к устройствам для дозированной подачи реагентов в систему добычи нефти

Способ химической защиты скважинного оборудования от коррозии, парафиноотложения, солеотложения и сульфатвосстанавливающих бактерий // 2260677

Изобретение относится к способам и устройствам для химической защиты скважинного оборудования, в том числе глубинного, от коррозии, парафиноотложения и солеотложения, а также для проведения химических обработок извлекаемого скважинного флюида и призабойной зоны пласта и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе и нефтяной

Состав для удаления асфальтосмолопарафиновых и бактериальных отложений // 2261886

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к составам для удаления асфальтосмолопарафиновых (АСПО) и бактериальных отложений, и может быть использовано для удаления и растворения отложений из призабойной зоны пласта, из нефтепромыслового оборудования, резервуаров и нефтесборных коллекторов на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях

Состав для удаления асфальтосмолистых и парафиновых отложений // 2261887

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к составам для удаления асфальтосмолистых и парафиновых отложений (АСПО), и может быть использовано на нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях

Реагент для предотвращения образования и/или удаления асфальтосмолопарафиновых отложений // 2261983

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к реагентам для предотвращения образования и/или удаления асфальтосмолопарафиновых отложений в нефтепромысловом оборудовании и трубопроводах

Способ комплексной обработки призабойной зоны скважины // 2261986

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при эксплуатации скважины, при проведении интенсификационных работ, связанных с очисткой стенок обсадной колонны скважины и ее фильтра от различных загрязняющих веществ, и восстановлении дебита пласта в сильно загрязненных скважинах, для восстановления приемистости карбонатных коллекторов нагнетательных скважин

Способ очистки нефтепромысловых трубопроводов от парафиновых отложений // 2263764

Изобретение относится к системе сбора, подготовки и транспорта продукции нефтяных скважин и может быть использовано для очистки внутренней полости промысловых трубопроводов от отложений парафина

Способ предупреждения отложения парафина в нефтяной скважине // 2263765

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области предупреждения отложения парафина в скважинах

Способ периодической подачи химических реагентов в обрабатываемый объект // 2264530

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для периодической подачи химических реагентов в обрабатываемый объект и, в частности, в скважину, трубопровод

Состав для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений // 2265119

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к составам для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений в нефтепромысловом оборудовании