ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Образование жидкостных и гидратных пробок

Попутный газ содержит пары воды, количество которых зависит от многих факторов.

Пары воды могут насыщать газ до определённого значения давления, равного давлению насыщения водяного пара при данной температуре. Предельное содержание водяного пара в газе при данной температуре и давлении называется «точкой росы». При превышении этого предела пары воды конденсируются.

Различают абсолютную и относительную влажность газа.

Абсолютная влажность газа – массовое количество водяных паров в 1м³ газа при н.у. (г/м³; кг/1000м³).

Относительная влажность газа – отношение фактически содержащихся паров воды к максимально возможному содержанию в данных условиях (Р, t).

где

р₁ – парциальное давление водяного пара, Па;

Р – давление насыщения водяного пара при данных давлении и температуре, Па.

При движении газа по трубопроводам происходит постоянное изменение термодинамических условий и, вследствие этого, образование конденсата: водного и углеводородного. В пониженных местах рельефных трубопроводов могут образоваться пробки конденсата – жидкостные пробки. Для предотвращения образования жидкостных пробок устанавливают камеры с разрывом струи. Камера представляет собой емкость, герметично присоединенную к отверстию в нижней стенке газопровода. Конденсат стекает в эту емкость, откуда его в последующем откачивают по специальной трубе на поверхность. Газ движется без изменения направления к конечной точке газопровода.

При определённых термобарических условиях газы в контакте с водным конденсатом могут образовывать твердые соединения газа и воды – газовые гидраты, которые, отлагаясь на стенках труб, уменьшают рабочее сечение и снижают пропускную способность.

Составгазовых гидратов:

Условия образования: чем выше давление и ниже температура, тем сильнее гидратообразование.

Предупреждение:

Þ сушка газа на специальных установках твёрдыми (СаСl₂, силикагель) или жидкими (этиленгликоли) веществами;

Þ охлаждение путём дросселирования (понижения давления на штуцерах) или на компрессорных холодильных установках.

Устранение:

Þ ингибитором (метанол, этиленгликоль, ди-, три- этиленгликоль, 30% раствор СаСl₂);

Þ понижением давления;

Þ местным подогревом.

Отложение солей

При добыче, сборе и внутрипромысловом транспорте продукции скважин вследствие изменения термобарических условий, сопровождающегося смещением химического равновесия и изменением произведения растворимости солей, наблюдается образование твердых осадков минеральных солей. В процессе движения жидкости эти осадки отлагаются на внутренней поверхности нефтепромыслового оборудования и трубопроводов снижая их производительность и пропускную способность. Наиболее часто встречаются отложения карбонатов кальция и магния, сульфатов кальция, бария, стронция, хлоридов натрия. Карбонатные соли, кальцит СаСОз встречаются на месторождениях Западной Сибири, Азербайджана, Краснодарского и Ставропольского краев; сульфаты кальция, гипс (CaS0₄ • 2Н₂О) и ангидрит (CaS0₄) — на месторождениях Урало-Поволжья и Казахстана; хлоридные соли (галит NaCI) — на месторождениях Белоруссии и Украины, сульфаты бария (барит BaS0₄) и сульфаты стронция (целестин SrS0₄)—на месторождениях Мангышлака (Казахстан) и Северного Кавказа. Отложения барита и целестина встречаются на месторождениях Западной Сибири и других районов. В практике тип отложений принято характеризовать по преобладанию (до 60—80 %) одного из ионов неорганических соединений.

Отложения солей, образующиеся при добыче нефти, имеют сложный состав и содержат как минеральную, так и органическую составляющие. Чаще всего встречаются кальциевые карбонаты (60—90 %), реже кальциево-магниевые и железистые, в некоторых случаях обнаруживается галит до 20 %, гипс от 5 до 25%. Иногда осадок состоит в основном из барита. В солевых осадках встречаются кремнезем, сцементированный карбонатом кальция и магния, продукты коррозии, сцементированные карбонатом кальция. Обнаруживаются органические примеси (в основном углеводороды) до 25%.

Независимо от содержания основного компонента солевые осадки имеют кристаллическую структуру от крупных четко выраженных кристаллов до плотных, камнеобразных осадков, сложенных микрокристаллами. Отложения, образующиеся в НКТ, чаще всего имеют слоистую структуру. Непосредственно к стенкам труб обычно примыкает слой - осадка, представленного микрокристаллами, скрепленными органическими веществами и прочими включениями. Прочность сцепления солевых корок с внутренней поверхностью труб по стволу скважины возрастает с глубиной .

Причины образования солеотложений.

Основное условие образования твердых частиц в жидкости — это образование перенасыщенного раствора, когда концентрация солеобразующих ионов достигает значений равных или превышающих произведение растворимости данной соли. Причинами образования таких растворов в нефтепромысловом оборудовании служат следующие процессы: 1) испарение, 2) смешение несовместимых вод, 3) растворение горных пород и газов, 4) изменение термобарических условий, 5) дегазация воды, 6) изменение общей минерализации воды. Проявление этих причин зависит от начальных геологических условий месторождения и осуществляемой системы разработки, и по-разному сказывается на образовании различных солей. Так, сульфаты образуются главным образом под влиянием смешения несовместимых вод и растворения гипса из горных пород. Карбонаты выпадают в осадок в основном в результате изменения термобарических условий, дегазации воды, разбавления растворов пресной водой. Главные причины осаждения хлорида натрия — испарение воды, снижение температуры, растворение галитовых толщ пород-коллекторов.

Типичными схемами химических реакций, которые могут приводить к образованию твердых осадков, следующие:

Под механизмом образования солеотложений следует понимать комплекс процессов, приводящих к накоплению твердой фазы на поверхности оборудования. При этом наибольший интерес представляет исследование способов закрепления солевых частиц

Ход фазовых превращений определяется областью существования перенасыщенного раствора, который отличается от насыщенного нестабильностью, он может оставаться в однофазном состоянии и не образовывать кристаллов только в течение некоторого ограниченного времени, называемого индукционным периодом кристаллизации. В течение индукционного периода раствор устойчив до тех пор, пока не образуется определенное количество твердой фазы. Это состояние перенасыщенных растворов называют метастабильным. Дальнейшее образование твердой фазы делает растворы неустойчивыми при бесконечно малых внутренних термобарических и динамических возмущениях. Такое состояние пересыщенного раствора называют предельным, оно соответствует мгновенному самопроизвольному зарождению кристаллов.

Современная теория кристаллизации из водно-солевых растворов основана на том, что фазовые превращения в них начинаются в определенных местах (участках). Возникновение таких участков названо зародышеобразованием. Зародыш — это образование частицы новой фазы любого размера. Те зародыши, которые, в конце концов, вырастают до кристаллов макроскопических размеров, принято называть центрами кристаллизации, или устойчивыми зародышами. Как правило, зародыши кристаллов возникают преимущественно на границах раздела фаз, но могут образовываться и в объеме жидкости. Кристаллизация может быть вызвана также загрязнением водно-солевой системы различного рода механическими примесями; такой механизм зарождения кристаллов называют гетерогенным. Влияние на рост кристаллов оказывает степень пересыщения воды, природа кристаллизующегося вещества, состояние растущей поверхности, интенсивность и характер перемешивания раствора, наличие различных примесей.

Механизм роста кристаллов в процессе массовой кристаллизации, происходящей в нефтепромысловом оборудовании при образовании солеотложений, несколько сложнее и до конца еще не изучен. Массовая кристаллизация представляет собой совокупность процессов перенасыщения водно-солевых растворов (попутно добываемых вод), зародышеобразования, роста кристаллов и перекристаллизации. Последние три процесса протекают либо поочередно, либо одновременно.

В конкретных промысловых условиях влияние скорости и степени турбулизации потока на процесс осадконакопления проявляется весьма различно. Например, для месторождений Среднего Поволжья установлено, что повышение дебитов скважин приводит к уменьшению отложений солей в скважинном оборудовании; на месторождении Малгобек-Вознесенска наблюдается увеличение интенсивности соленакоплений при повышении скоростей потоков. Это можно объяснить различиями степени перенасыщения попутно добываемых вод месторождений, качественным и количественным составом нефти в продукции скважин, а также различным составом и дисперсностью выпадающих солей.

Состояние поверхности труб тоже играет важную роль в процессе солеотложения. На шероховатой поверхности образуется большее количество частиц твердой фазы, чем на гладкой. Это объясняется повышенной каталитической активностью выступов и углублений. Кроме того, часть мелких частиц может срываться потоком жидкости с отшлифованной поверхности.

Предупреждение солеобразования.

Различают следующие способы предупреждения образования отложений солей: технологические; химические; физические и комбинированные.

К технологическим способам могут быть отнесены:

- -выбор совместимых с пластовыми вод для заводнения продуктивных пластов;

- селективная изоляция или ограничение притока воды в добывающих скважинах;

- регулирование профиля приемистости в нагнетательных скважинах, ликвидация нарушений в цементном кольце и обсадной колонне,

- применение раздельного отбора и сбора жидкости с различных скважин,

- изменение направления фильтрационных потоков. При этом предупреждение отложения солей достигается за счет ограничения или исключения возможности смешения вод различного состава.

- покрытие деталей и узлов нефтесборного оборудования лакокрасочными и полимерными материалами, обладающими низкой адгезией к солям позволяет защитить участки скважин и трубопроводов, наиболее подверженные отложению солей.

Физические методы предупреждения солеотложения основаны на применении магнитных, электрических и акустических полей для обработки добываемой жидкости. Исследования показали, что эффективность магнитного метода зависит от условий его применения и химического состава добываемых вод. Наилучшие результаты получены при обработке магнитным полем вод, содержащих значительное количество окисного железа.

При использовании химических методов предупреждение отложения солей достигается обработкой воды различными ингибиторами солеотложения. Ингибиторы солеотложений делятся в основном на три типа в зависимости от механизма их действия.

Хелаты — вещества, способные связывать в комплексные соединения катионы кальция, бария, железа и препятствовать их реакции с сульфатными и карбонатными анионами. Высокая эффективность от применения этих веществ может быть получена при дозировке их в стехиометрических количествах. При больших значениях перенасыщения применение этих веществ в качестве ингибиторов экономически не оправдывается.

Ингибиторы «порогового» действия—вещества, добавление которых в раствор в минимальных количествах препятствует зарождению и росту кристаллов солей и, следовательно, накоплению их на поверхности оборудования.

Кристаллоразрушающие ингибиторы не препятствуют кристаллизации солей, а лишь видоизменяют форму кристаллов

Независимо от механизма действия к ингибиторам отложения солей предъявляются требования, которые определились в ходе проведения опытно-промышленных работ и широкого внедрения химических реагентов в нефтепромысловой практике:

- не должен повышать коррозионную активность среды—пластовой, сточной, попутно добываемой и пресной вод;

- не должен способствовать повышению стойкости водонефтяной эмульсии и снижению эффективности применяемых деэмульгаторов;

- не должен оказывать отрицательного влияния на процессы подготовки и переработки нефти, а также ухудшать качество продуктов переработки.

- должен быть безопасным при практическом использовании и не оказывать отрицательного влияния на окружающую среду;

- должен количественно определяться в слабых растворах простыми, доступными для промысловых лабораторий, методами;

- обладать способностью предотвращать отложение неорганических солей при малых дозировках;

- сохранять стойкость и способность предупреждать отложение солей при температуре среды до 200-250 °С;

- хорошо растворяться в высокоминерализованной воде с высоким содержанием кальция.;

- обладать универсальностью действия, т. е. иметь способность предупреждать отложение солей различного типа —сульфатов кальция и бария, карбонатов кальция;

- быть технологичным в практическом применении, в различных климатических условиях, т. е. должен иметь сравнительно низкую температуру застывания, желательно до —50 °С, и обладать текучестью при таких низких температурах.

Получение ингибитора солеотложения, полностью удовлетворяющего указанным требованиям, непростое дело. Поэтому многие торговые марки ингибиторов представляют собой сложные композиционные составы, состоящие из веществ, обладающих высокими ингибирующими свойствами (так называемого «активного начала»), соответствующих растворителей и добавок, улучшающих технологичность реагента. Иногда в состав ингибитора вводят несколько типов веществ для получения универсального действия по отношению к неорганическим солям различного состава. В качестве основного вещества используют большое число различных соединений: неорганические фосфаты (гексаметафосфат натрия, триполифосфат натрия, полиметаллические фосфаты и т. д.), фосфорорганические соединения (кислоты и их соли), полимерные соединения и др.

Удаление отложений солей производится так же несколькими способами:

¾ Механическим – разбуривание соляных пробок, запуск в трубопроводы различных снарядов с режущей поверхностью,

¾ Физическим – обработка ультразвуком для снижения степени сцепления отложения с поверхностью трубы

¾ Химическим – обработка различными растворителями: горячая вода, растворы кислот и щелочей