Способ разрушения сульфатно-кальциевых отложений при добыче нефти

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам удаления неорганических солей, отложившихся в скважинах и на поверхности нефтепромыслового оборудования. В способе разрушения сульфатно-кальциевых отложений нефтепромыслового оборудования, включающем обработку отложений водным раствором химического реагента, в качестве указанного раствора применяют насыщенный водный раствор сульфата аммония. Причем повторное использование раствора сульфата аммония осуществляют после отстаивания или фильтрации от осадка кальцийаммоний сульфата, осадок, содержащий кальцийаммоний сульфат, утилизируют в качестве удобрения. Технический результат - повышение экологической эффективности удаления сульфатно-кальциевых отложений при добыче нефти. 2 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам удаления неорганических солей, отложившихся в скважинах и на поверхности нефтепромыслового оборудования.

Из распространенных типов неорганических отложений при добыче нефти наиболее сложным является удаление сульфатно-кальциевых солей (гипса).

Известен способ удаления гипсовых отложений использованием состава на основе комплексона - динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилона Б) (Пат. РФ №2385339 С1. Опубл. 27.03.2010). Однако такой способ не обеспечивает полного удаления отложений. Аналогичные способы на основе трилона Б и других комплексонов (Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Попов К.И. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: Химия, 1988. 544 с.) также характеризуются недостатками - длительностью обработок, высокой стоимостью используемых реагентов и, что особенно важно, трудностями с утилизацией токсичных отработанных растворов.

Известен также способ удаления солеотложений в скважине на основе химического реагента - соляной кислоты (Пат. РФ №2383577 С1. Опубл. 10.03.2010). Существенным недостатком способа является коррозионная активность соляной кислоты, а также невозможность утилизации отработанного раствора (хлорида кальция с серной кислотой), так как процесс разрушения гипса протекает по реакции:

Аналогичные способы с использованием соляной кислоты (Персиянцев Н.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. ООО-Бизнесцентр, 2000. 653 с.) характеризуются такими же недостатками.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ разрушения гипсовых отложений обработкой растворами гидроксида натрия (Кащавцев В.Е., Мищенко И.Т. Солеобразование при добыче нефти. М.: «Орбита-М», 2004. - 432 с.). При воздействии 20-25% раствора гидроксида натрия на отложения гипса реакция протекает с образованием нерастворимого гидроксида кальция и сульфата натрия:

Сульфат натрия хорошо растворим в воде, а гидроксид кальция представляет собой рыхлую массу, легко переходящую во взвешенное состояние с образованием тонкодисперсной суспензии, которая может быть извлечена потоком циркулирующей через скважину жидкости по схеме: емкость → насосный агрегат → скважина → емкость.

Недостатком способа с использованием гидроксида натрия являются трудности с утилизацией отработанных растворов, имеющих сильнощелочную среду.

Таким образом, имеется задача повышения экологической эффективности химических способов удаления сульфатно-кальциевых отложений при добыче нефти.

Поставленная задача решается заявляемым способом разрушения отложений, сущность которого состоит в том, что отложения обрабатывают водным раствором сульфата аммония.

Сульфат аммония является крупнотоннажным продуктом химической промышленности (ГОСТ 9097-82) и широко используется в качестве азотного удобрения.

Взаимодействие сульфата аммония с гипсом протекает по уравнению:

с образованием комплексного соединения - кальцийаммоний сульфата.

В аналитической химии эта реакция используется для отделения катионов стронция от катионов кальция, поскольку насыщенный раствор сульфата аммония растворяет сульфат кальция при температуре кипения раствора, а сульфат стронция нерастворим (Клячко Ю.А., Шапиро С.А. Курс химического качественного анализа. М.: Госхимиздат, 1960. 702 с.).

В химической технологии образование кальций-аммоний сульфата при добавке катионов кальция в кристаллизующийся раствор сульфата аммония изменяет размер и форму кристаллов, что ускоряет отделение кристаллов сульфата аммония на фильтрах (Хамский Е.В. Кристаллизация в химической промышленности. М.: Химия, 1969. 344 с.).

Нами установлено, что при взаимодействии гипса с насыщенным раствором сульфата аммония в температурном интервале от 0 до +40°С образуется тонкодисперсная суспензия кальцийаммоний сульфата, не расслаивающаяся в течение длительного времени. Этот факт открывает возможность разрушения гипсовых отложений нефтепромыслового оборудования. Тонкодисперсная суспензия кальцийаммоний сульфата может быть удалена из скважины потоком циркулирующего через скважину раствора сульфата аммония и отделена от раствора фильтрацией или отстаиванием в форме осадка.

Осадок кальцийаммоний сульфата или его взвесь в сульфате аммония могут быть утилизированы в качестве удобрения. При разложении кальцийаммоний сульфата в почве до исходного сульфата аммония и гипса, гипс является составной частью почвы, а его добавка в почву в качестве удобрения повышает урожайность многих культур (Возбуцкая А.Е. Химия почвы. М.: Высшая школа, 1968. 427 с.).

Насыщенный раствор сульфата аммония готовится растворением соли в воде. В температурном интервале от 0 до +40°С растворимость сульфата аммония составляет от 41,2 до 44,8% мас., т.е. мало зависит от температуры (таблица 1), что облегчает приготовление и использование насыщенных растворов.

Таблица 1
Растворимость сульфата аммония в воде (Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Справочник по растворимости. Том 1. Книга первая. М., Л.: Изд-во АН СССР, 1961. 960 с.)
Температура, °С 0 10 15 20 25 30 40
Растворимость, % мас. 41,2 42,1 42,5 43,0 43,5 43,9 44,8

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Преобразование сульфата кальция в кальций-аммоний сульфат.

При комнатной температуре в химическом стакане на 50 см3 к 1 г сульфата кальция CaSO4·2Н2О добавили 10 см3 насыщенного раствора сульфата аммония, который приготовили растворением 76 г сульфата аммония в 100 см3 воды. Содержимое стакана изредка перемешивали вращательными движениями. Через 4 часа осадок сульфата кальция преобразовался в кальцийаммоний сульфат, который занял весь объем раствора, превратив его в гель. При дальнейшем добавлении раствора сульфата аммония гель разжижился и при общем объеме раствора 50 см3 или более образовалась медленно отстаивающаяся суспензия белого цвета.

Пример 2. Разрушение сульфатно-кальциевых отложений.

Отложения отобраны с электропогружного центробежного насоса из скважин НГДУ «Сорочинскнефть» ТНК «ВР». Насос вышел из строя за счет отложений минеральных осадков и был поднят на поверхность. Отложения имели вид достаточно крупных кусков и были представлены на 60% проппантом (Al2O3) в форме мелких шарообразных частиц и их обломков, прочно сцементированных неизвестным материалом (40%). Средний состав неизвестных отложений по данным спектрального анализа приведен в таблице 2.

Таблица 2
Элементный состав отложений (% мас.)
Катионный состав Анионный состав
Na2O K2O Al2O3 CaO FeO ZnO SrO BaO SiO2 SO3 Cl
0,69 0,06 0,33 36,77 2,68 0,79 0,39 0,25 2,02 53,59 отс.

По данным таблицы цементирующие проппант (реагент для повышения нефтеотдачи методом гидроразрыва пласта) отложения представлены главным образом сульфатом кальция с примесями нерастворимых сульфатов стронция и бария. В составе отложений имеются также силикаты металлов и соединения железа. Отложения не растворялись в кислотах (неорганических и органических) и в растворах каустической и кальцинированной соды.

Навеску отложений массой 2 г залили 50 см3 насыщенного водного раствора сульфата аммония и изредка перемешивали вращательными движениями. Прозрачный вначале раствор сульфата аммония постепенно становился мутным и через 6 часов отложения полностью диспергировались на частицы проппанта и тонкодисперсную взвесь, медленно отстаивающуюся во времени. После отфильтровывания от частиц проппанта и взвеси кальций-аммоний сульфата раствор сульфата аммония не теряет своей активности к разрушению отложений и может быть использован повторно.

Таким образом, насыщенный водный раствор сульфата аммония разрушает сложные по составу сульфатные отложения, отлагающиеся на нефтепромысловом оборудовании.

Предлагаемый способ позволяет предупредить выход из строя дорогостоящего оборудования, исключить нарушения режима работы скважин и трудоемкий подземный капитальный ремонт, а в итоге, сократить значительные потери в добыче нефти. Существенным преимуществом предлагаемого способа является возможность утилизации образующегося осадка кальцийаммоний сульфата в качестве удобрения, что выгодно отличает его от других известных способов.

1. Способ разрушения сульфатно-кальциевых отложений нефтепромыслового оборудования, включающий обработку отложений водным раствором химического реагента, отличающийся тем, что в качестве указанного раствора применяют насыщенный водный раствор сульфата аммония.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что повторное использование раствора сульфата аммония осуществляют после отстаивания или фильтрации от осадка кальцийаммоний сульфата.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что осадок, содержащий кальцийаммоний сульфат, утилизируют в качестве удобрения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтегазодобычи, в частности к строительству, заканчиванию и капитальному ремонту скважин. .

Изобретение относится к скважинной добыче нефти, газа, газоконденсата и других полезных ископаемых. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для очистки призабойной зоны пласта. .

Изобретение относится к способу удаления отложений из трубопроводов и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для очистки нефтесборных трубопроводов от отложений с помощью растворителей.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к установкам для дозированной подачи химического реагента в продуктопровод, например, в скважину или в трубопроводы.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к технике, предназначенной для периодической закачки в скважины различных видов ингибиторов. .
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при очистке скважины от асфальтосмолопарафиновых отложений. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам по удалению парафиновых отложений с колонны лифтовых труб растворителем.

Изобретение относится к дезинфекции обрабатываемых флюидов, используемых при операциях в стволе скважины. .

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к добыче высоковязкой нефти с использованием энергии упругих колебаний, и может быть реализовано при выполнении работ в условиях низких климатических температур.
Изобретение относится к композиции для удаления карбонатных отложений, накипи, продуктов коррозии, высолов различного типа и иных продуктов, растворяющихся при взаимодействии с азотной кислотой, на основе нитрата карбамида с повышенной растворимостью в воде.
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для приготовления составов композиций, предназначенных для обработки скважин и трубопроводов при добыче и транспорте природных и попутных газов и нефти с предотвращением гидратных и парафиновых отложений - ГПО и коррозии.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к гипсовой тампонажной смеси утяжеленной, используемой при ремонте и ликвидации скважин в условиях соленосных отложений с присутствием сероводорода.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровым растворам и составам на водной основе, используемым преимущественно при бурении неустойчивых глинистых пород.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к противоадгезионным добавкам к буровым растворам на водной основе для предупреждения сальникообразования при разбуривании пластичных горных пород.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. .

Изобретение относится к области нефтегазодобычи, в частности к строительству, заканчиванию и капитальному ремонту скважин. .
Изобретение относится к нефтяной промышленности. .
Изобретение относится к нефтяной промышленности. .

Изобретение относится к технике и технологии подземного ремонта скважин, а именно к способу крепления призабойной зоны пласта, создания заколонного фильтра в продуктивном пласте нефтяных, водяных и газовых скважин, и может применяться для регулирования разработки нефтяных месторождений, для изоляции водопритока в нефтяные скважины и для регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин, для обработки пласта, для ликвидации негерметичности эксплуатационных колонн, заколонного пространства и ликвидации проблемы пескопроявления.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к водоизоляционным составам на основе кремнийорганических соединений, и может использоваться для изоляции водопритока в добывающие скважины и регулирования профиля приемистости нагнетательных скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам удаления неорганических солей, отложившихся в скважинах и на поверхности нефтепромыслового оборудования

Наверх