Степень защиты оборудования и призабойной зоны пласта от отложений неорганических солей c помощью ингибиторов традиционно оценивают по выносу химреагента с попутно добываемой водой. Полученное значение сравнивается с минимальной эффективной концентрацией, найденной в лаборатории. На практике последняя может существенно повышаться в результате смены режима эксплуатации скважины после ГРП, кислотной обработки, дополнительной перфорации и др. или ионного состава воды для закачки в пласт. Другой «химический» способ мониторинга действия ингибитора основан на контроле постоянства содержания солеобразующих катионов (Ca2+, Mg2+, Ba2+), однако во многих случаях такой подход не оправдывает себя в силу непредсказуемых колебаний химии воды и ограниченной точности анализа. Поэтому о недостаточной дозировке или необходимости смены активной основы ингибитора зачастую сигнализирует выход оборудования из строя либо снижение продуктивности пласта, чего необходимо избежать.
Разработанный специалистами Nalco в содружестве с экспертами из нефтяных компаний метод мониторинга солеотложения основан на применении пьезоэлектрического резонатора с колебаниями сдвига по толщине (Thickness-Shear Mode Resonator, TSMR). Частота вибраций пластины пьезоэлемента снижается пропорционально массе образовавшегося на ней осадка. В ходе лабораторного эксперимента после стабилизации показаний в пластовую воду добавляют раствор с соответствующими анионами для ускорения процесса осаждения. При установке в технологическую линию датчик TMSR дает возможность в реальном времени реагировать на возникновение благоприятных для солеотложения условий, однако это требует периодической чистки пластины резонатора.
|
|
|
Лабораторный комплекс для измерения скорости солеотложения пьезоэлектрическим резонатором с колебаниями сдвига по толщине и кинетические кривые изменения резонансной частоты в воде скважин с добавлением сульфат-иона при низкой (скважина A) и достаточной (скважины B, C) концентрации ингибитора отложения барита (BaSO4) https://doi.org/10.2118/56776-MS
К наиболее подверженным карбонатному солеотложению типам нефтепромыслового оборудования относятся теплообменники различной конструкции поскольку с температурой возрастает интенсивность образования кальцита (CaCO3). Визуальная диагностика состояния внутренних поверхностей требует остановки и инспекции оборудования. Обследование термографической камерой, получающей изображение в инфракрасном диапазоне с точностью измерения температуры поверхности до ± 1 oC и разрешением менее 1 мм на пиксель, позволяет выделять перегретые участки солеотложений за счет ухудшения конвекции и низкой теплопроводности соли по сравнению с металлом. Преимуществами тепловизионного контроля являются отсутствие контакта с объектом и невысокая стоимость измерительной аппаратуры.
Карта разности температур пластины теплообменника после и до отложения CaCO3. Слева показано термальное изображение и разрез участка со сплошным карбонатным осадком, справа – кристаллами карбоната в местах контакта напайных пластин. Вблизи горячего стока (HOT OUTLET) наблюдается локальный перегрев вследствие блокировки каналов кальцитом https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.120116
Методы TMSR и инфракрасной термографии удобны для онлайн-мониторинга, однако лишены информации о природе осадка, доступной микроскопическим и спектральным исследованиям. На выручку приходит средовой сканирующий электронной микроскоп (environmental scanning electron microscope, ESEM), для работы которого не нужен сверхвысокий вакуум или проводящая поверхность, что выгодно отличает ESEM от обычных электронных микроскопов, позволяя изучать влажные образцы без напыления металлической пленки. При этом участки с низкой плотностью на изображениях выглядят темнее, а возникающее при электронном ударе вторичное рентгеновское излучение отражает элементный состав поверхности. Изучение методом ESEM морфологии взвешенных частиц, остающихся на мембранном фильтре после пропускания пробы пластовой воды, предоставляет важную информацию о реакциях осадкообразующих ионов. Микроскопический контроль также был предложен в Nalco и успешно опробован на месторождениях в Северном море и Мексиканском заливе для различных типов солей и мехпримесей. К недостаткам микроскопии можно отнести довольно трудоемкую пробоподготовку и необходимость транспортировки образцов в специализированную лабораторию, что увеличивает время ожидания результата.
Аккредитованная лаборатория ООО «ТюменьНефтеТехнологии» оснащена всем необходимым оборудованием для решения задач заказчика по предотвращению осложнений при добыче нефти и газа. Специалисты компании готовы оказать поддержу в вопросах лабораторных испытаний и сопровождения применения нефтепромысловых реагентов на объектах добычи. Тестирование поставляемой продукции включает определение эффективности действия, совместимости в другими химреагентами и пластовыми флюидами, выходной контроль качества промышленных партий.
|
|
|
ESEM изображения кристаллов барита/целестина (BaSO4/SrSO4) из пластовой воды двух скважин с концентрацией ингибитора сульфатных отложений 6 мг/дм3 при минимальной эффективной концентрации 2 мг/дм3. В первом случае не был учтен возросший дебит по воде, во втором ингибитор закачали в пласт выше водоносного горизонта https://doi.org/10.2523/92663-MS
