Блог

Apr 02, 2024

Переоценка роли коллоидного железа в попутно добываемой воде на сланцевых месторождениях — обзор полевых данных и литературы (Часть B)

Эта статья является частью B серии, состоящей из двух частей. Часть А включает введение, основной химический состав железа и оксидов железа в попутной воде, происхождение железа в сланцевой воде, измерение

Эта статья является частью B серии, состоящей из двух частей. Часть А включает введение, основные химические данные о химическом составе железа и оксидов железа в попутной воде, происхождение железа в сланцевой воде, измерение содержания железа в попутной воде и полевые наблюдения за содержанием железа в сланцевой воде.

Часть B охватывает проблемы объектов, вызванные железом, проблемы приемистости, вызванные железом, и смягчение проблем, связанных с коллоидным железом. Аннотация части А включена, а раздел «Выводы» части B посвящен обеим статьям.

В данной статье рассматриваются свойства соединений железа (таких как оксиды железа, гидроксиды железа и сульфиды железа) и их влияние на очистку сланцевой воды с акцентом на коллоидную форму этих соединений (малый размер частиц, высокий поверхностный заряд). С этими соединениями в пластовой воде связан широкий спектр проблем, включая стабилизацию эмульсии, твердые частицы, покрытые нефтью, образование подушек в сепараторах, твердые частицы в трубопроводах и закупорку водоотводящих пластов. В традиционной добыче нефти и газа роль железа и стратегии смягчения этих проблем достаточно хорошо известны.

В растущей сланцевой отрасли ситуация совершенно иная. Концентрация железа не только значительно выше, чем в обычной пластовой воде, но и коллоидные свойства соединений железа признаются лишь горсткой специалистов. Кроме того, в добываемой воде в высоких концентрациях присутствуют и другие коллоидные частицы, такие как глины и илы. Очистка пластовой воды для удаления твердых частиц из воды, добываемой в пермских сланцах, является довольно сложной задачей.

Мы пришли к этому пониманию пару лет назад, когда тестировали закупорку пласта в пермских отводных скважинах. Это был наш первый опыт изучения характеристик пластовой воды в пермском периоде. Мы измерили качество пластовой воды примерно на дюжине месторождений, на которых наблюдалось снижение приемистости. На девяти из этих месторождений пластовая вода содержала высокие концентрации мелких частиц, жесткую биопленку в сепараторах и образование низкопроницаемой фильтрационной корки по тесту Баркмана-Дэвидсона. Проверка механизмов, связанных с железом, заняла почти год, поскольку данных и знаний о характеристиках попутной воды в пермском периоде недостаточно. В данной статье делается попытка исправить ситуацию, объединив знания о коллоидном железе в пластовой воде. В конечном итоге есть надежда, что эта работа поможет в разработке новых экономически эффективных стратегий очистки для повторного использования и/или закачки добываемой воды для утилизации.

В целом, одним из наиболее эффективных способов устранения проблем, связанных со взвешенными частицами железа, является устранение проникновения воздуха в помещения. За счет устранения кислорода растворенное железо останется растворенным в добываемой воде и не вызовет закупоривания и других проблем. Эта стратегия широко используется на традиционных предприятиях по добыче углеводородов.

Например, на объекте Chevron Kern River в Бейкерсфилде, Калифорния, возникли проблемы с коррозией и трудности с достижением целевых показателей по нефти и воде для прямоточных парогенераторных котлов при добыче тяжелой нефти. Реализован двухлетний проект по модернизации объектов по устранению подсосов воздуха на фланцах, насосах и системах газовой подушки и замене систем воздушной подушки на газовую. Благодаря устранению проникновения воздуха скорость коррозии снизилась в среднем с нескольких мил в год до менее одного. Это уменьшило источник железа на объектах и ​​уменьшило образование стабилизированных железом компонентов тяжелой нефти, включая маслянистые твердые вещества. Улучшилось удаление нефти из пластовой воды.

Имеется несколько примеров на предприятиях Shell в Мексиканском заливе, где используется многоступенчатая горизонтальная флотация с использованием установок Wemco без давления. Эти флотационные установки оснащены резиновыми прокладками, которые время от времени необходимо заменять, чтобы обеспечить хорошую герметизацию от проникновения воздуха. Когда агрегаты Wemco отремонтированы и установлены новые прокладки, проникновение воздуха и, следовательно, осаждение железа уменьшается, а также снижается вероятность появления блеска и налетов.