W niniejszym artykule omówiono różne mechanizmy, które mogą prowadzić do powstawania kamienia siarczku żelaza w otworach wiertniczych, techniki, które mogą być stosowane w celu zapobiegania jego powstawaniu oraz metody jego usuwania. Zgorzelina siarczku żelaza jest obecna w odwiertach eksploatacyjnych ropy naftowej i gazu ziemnego oraz w odwiertach zatłaczających i zaopatrujących w wodę. Istnieją różne mechanizmy, które mogą prowadzić do powstawania siarczku żelaza. Jednak wszystkie te mechanizmy wymagają źródeł siarkowodoru i żelaza. Siarkowodór może być skutkiem działania bakterii redukujących siarczany, termicznego rozkładu siarczanów lub wprowadzenia do odwiertu, jak w przypadku operacji podnoszenia ciśnienia gazu. Żelazo może pochodzić z formacji, zwłaszcza ze zbiorników piaskowcowych, i jest również obecne w otworze w wyniku różnych procesów korozyjnych. Kombinacja siarkowodoru i żelaza powoduje powstawanie różnych gatunków siarczku żelaza. Stosunek żelaza do siarczku w tych gatunkach zależy od temperatury, ciśnienia, pH i stężenia siarkowodoru. Stosunek ten odgrywa kluczową rolę w określeniu najlepszej metody usuwania zgorzeliny siarczku żelaza. Kwas chlorowodorowy może być użyty do rozpuszczenia siarczków żelaza, które zawierają żelazo i siarkę w stosunku molowym bliskim jedności. Preparaty niekwaśne mogą być stosowane do usuwania zgorzeliny siarczku żelaza, jednak ich zdolność do rozpuszczania siarczku żelaza zależy od stosunku molowego żelaza do siarczku. Aby zapobiec tworzeniu się siarczku żelaza, stwierdzono, że bardzo skuteczne są zabiegi wyciskania z formacji. W niniejszej pracy omówiono różne mechanizmy, które mogą prowadzić do powstawania siarczku żelaza, chemiczne i mechaniczne metody jego usuwania oraz chemiczne zabiegi wyciskania w celu zapobiegania jego powstawaniu i/lub odkładaniu się.
Wyniki, wnioski
Wykonano rozległe prace terenowe w celu zidentyfikowania rodzaju obecnego kamienia siarczku żelaza oraz mechanizmów, które prowadzą do jego powstawania. Gatunki siarczku żelaza były obecne w odwiertach gazowych, naftowych i wodociągowych. Stwierdzono, że właściwości chemiczne i fizyczne zgorzeliny siarczku żelaza są funkcją temperatury, ciśnienia, pH i wieku zgorzeliny. Stwierdzono, że inne właściwości zgorzeliny, gęstość i grubość, zmieniają się w zależności od głębokości i wieku zgorzeliny. Szczegółowo zbadano różne mechaniczne i chemiczne metody usuwania zgorzeliny siarczku żelaza. Określono zalety i wady każdej z metod. Najlepszą metodą radzenia sobie z kamieniem siarczku żelaza jest zapobieganie jego powstawaniu. Stwierdzono, że skuteczne w tym względzie są chemiczne zabiegi wyciskania. Po uformowaniu się zgorzeliny siarczku żelaza, zaleca się jej usunięcie za pomocą myjek kwasowych z odpowiednimi dodatkami. Środki mechaniczne są zalecane w przypadku starego zgorzeliny siarczku żelaza, który ma niską rozpuszczalność w kwasie.
Obszar zainteresowania
Zgorzelina siarczku żelaza jest obecna w odwiertach kwaśnej ropy i gazu oraz iniektorach, które są zanieczyszczone bakteriami redukującymi siarczany (SRB). Zwiększa on szybkość korozji rur w otworach wiertniczych i negatywnie wpływa na wydajność różnych odwiertów. Zmniejsza efektywność separacji oleju od wody w różnych GOSP. Usuwanie kamienia siarczku żelaza jest procesem złożonym, szczególnie w warunkach dołowych. Optymalizacja tego procesu będzie wymagała pełnego zrozumienia różnych interakcji chemicznych.
Siarczki żelaza są znane jako przyczyny problemów operacyjnych w przemyśle naftowym. Obecność cząsteczek siarczku żelaza w zatłaczanej wodzie może powodować utratę wydajności w iniektorach wody zasilającej1-3 i studniach do odprowadzania wody.4 Nagromadzenie siarczku żelaza i biomasy wokół sit i perforacji w otworach wiertniczych może powodować utratę wydajności studni zaopatrzenia w wodę.5 Gromadzenie się zgorzeliny siarczku żelaza w przewodach rurowych może powodować problemy podczas prac przewodowych i może zmniejszać wydajność odwiertu. 6-7 Obecność drobnych cząstek siarczku żelaza w wydobywanej ropie naftowej może powodować wiele problemów operacyjnych w zakładach separacji ropa-gaz (GOSP). 8 Ostatnio Nasr-El-Din i in.9 stwierdzili, że zgorzelina siarczku żelaza odkładająca się w dyszach trzpieni gazowych obniża wydajność odwiertów zasilanych w wodę z podnośnikiem gazowym.
.