1. Осложнения при транспорте продукции скважин.

Засорение выкидных линий, нефтесборных коллекторов и аппаратов первичной подготовки сырых нефтей происходит по следующим причинам:

1. из-за недостаточной скорости потока твердые частицы, выносимые из скважины вместе с нефтью оседают, уменьшая рабочее проходное сечение трубопроводов.

2. при определенных термодинамических условиях из водо-газо-нефтянного потока могут выпадать различные соли или парафин, создающие твердый осадок.

3. за счет воздействия окружающей среды на металл происходит коррозия, приводящая к разрушению оборудования или уменьшению рабочего сечения за счет окалины.

4. содержание паров воды в нефтяном газе приводит к гидратообразованию, а в тяжелых углеводородах к выделению конденсата.

6.1 Внутренняя коррозия трубопроводов

Минеральные и газовые компоненты определяют основные химические свойства и состояние воды: жесткость, агрессивность, кислотноть, щелочность и др.

Коррозия железа обуславливается наличием в воде кислорода, агрессивной углекислоты и сероводорода.

В пластовых водах существует равновесие:

Ca²⁺+2HCO₃^-↔CaCO₃+CO₂+H₂O

Из этого уравнения равновесия следует, что для поддержания определенной концентрации бикарбонат-ионов HCO₃^- , требуется, чтобы в воде присутствовало соответствующее этой концентрации количество свободного углекислого газа CO₂, называемое равновесным.

Если фактически присутствующее в воде количество CO₂ больше равновесной концентрации, то избыток его способен вызвать растворение СаСО₃, т.е. сдвинуть равновесие влево и довести рН воды до 3,5, при котором металл сильно корродирует. Такую воду называют агрессивной. При недостатке в воде CO₂ по сравнению с равновесной концентрацией бикарбонат-ионы HCO₃^- распадаются, т.е. равновесие сдвигается вправо, что приводит к выделению из воды осадка карбоната кальция СаСО₃.

Если фактическое содержание в воде углекислого газа совпадает с равновесной концентрацией, из воды не будет выделяться осадок карбоната кальция и она не способна растворять СаСО₃. Такая вода называется стабильной (рН=7).

Типовые задачи по теме 6.1 Типовая задача 6.1.

По химическому составу воды определить тип воды и наличие в ней агрессивной углекислоты.

Алгоритм решения задачи 6.1.

Исходные данные к типовой задаче (состав минерализованной воды)

Содержание ионов, мг/л							Свободная СО2, мг/л
Na+	K+	Ca2+	Mg2+	Cl-	SO42-	HCO3-
26,3	7	25,9	17	18	11,5	195,2	17,6

Решение.

Количество агрессивной углекислоты определяют по графикам, составленным Лаптевым Ф.Ф., в которых используется содержание связанной и свободной углекислоты (см. Приложение). Графиком А пользуются, если

(6.1)

где r_i – содержание иона в эквивалентной форме, в других случаях используют график Б.

(расчет r_i – см в конце раздела).

1. Определяем величину отношения :

т.к. полученная величина больше 1,25, в дальнейшем используем график Б.

2. Находим суммы эквивалентов Са²⁺ (а) и НСО₃^- (в) и удвоенного содержания свободной углекислоты СО₂ (с):

(6.2)

(6.3)

(6.4)

(6.5)

На графике Б этим суммам отвечает точка, лежащая на кривой, соответствующей эквивалентному содержанию равновесной НСО₃^- 3,7 мг-экв/л. Фактически в воде содержится 3,2 мг-экв/л НСО₃^-, т.е. равновесное эквивалентное содержание НСО₃^- выше имеющегося на 0,5 мг-экв/л (3,7 – 3,2 = 0,5). Это говорит о том, что в системе недостаток НСО₃^- относительно имеющегося содержания СО₂, избыток которого будет придавать воде коррозионную активность. По нижней шкале графика находим, что этот избыток СО₂ составляет 11 мг/л.

Зная содержание шести основных ионов в эквивалентной форме, можно, пользуясь классификацией Сулина (табл.6.1), определить тип воды.

Таблица 6.1

Классификация природных вод по Сулину

Тип воды	Сульфатнонат-риевый	Гидрокарбонатно-натриевый	Хлормагниевый	Хлоркальциевый
Соотношение содержания ионов	(Na++K+)/Cl- > 1 (Na+- Cl-)/SO42-<1	(Na++K+)/Cl- > 1 (Na+- Cl-)/SO42->1	(Na++K+)/Cl- < 1 (Cl --Na+)/Mg2+< 1	(Na++K+)/Cl- < 1 (Cl --Na+)/Mg2+ >1

Расчет содержания ионов в эквивалентной форме r_i:

(6.6)

(6.7)

где q_i - содержание иона, мг/л, Э_i - эквивалент иона (таблица), ММ_i – молекулярная масса иона; В_i - валентность иона.

Таблица 6.2

Эквиваленты ионов

Ион	Na+	Mg2+	Ca2+	K+	Fe3+	Cl-	SO42-	HCO3-	CO32-
Молекулярная масса	23	24	40	39	56	35,5	96	61	60
Эквивалент	23	12	20	39	18,6	35,5	48	61	30