Прогнозирование солеотложения в нефтяном промысле. Современное состояние, проблемы, задачи

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье обобщены текущие представления о проблеме солеотложения в нефтепромысловом оборудовании и методических подходах к ее предупреждению. На основе многолетних исследований проблемы солеотложения на различных месторождениях систематизирована информация о составе попутно добываемой и закачиваемой воды и ее роли в процессе солеобразования, а также информация о составе неорганических отложений и механизме их образования. Рассмотрены существующие методы математического моделирования процессов солеотложения в нефтепромысловых системах, оценена их эффективность. Показано, что качественный химический состав как водных растворов, так и отложений из технологических узлов нефтедобывающих предприятий схож вне зависимости от месторождения, тем не менее количественно соотношение компонентов способно отличаться на порядки, причем даже в условиях одного месторождения. Хотя проблема солеотложения к настоящему моменту хорошо изучена, по-прежнему не существует единого универсального методического подхода к предупреждению отложений солей на нефтяном промысле, который эффективно показывал бы себя в различных условиях. Несмотря на многообразие и широкие возможности современных программных комплексов, результаты математического моделирования не всегда хорошо коррелируют с составом реальных отложений из нефтепромысловых систем. Таким образом, решение проблемы прогнозирования нефтепромысловых солеотложений требует комплексного подхода, включающего экспериментальное моделирование и корректировку используемого метода расчета на основе опыта добычи. Такую задачу способны решить методы искусственного интеллекта, следовательно, развитие методологии прогнозирования солеотложений в нефтепромысловых системах в ближайшем будущем будет развиваться именно в этом направлении.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ивановна Сергеевич Трухин

Институт химии ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: trukhin@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0003-2747-3265

кандидат химических наук, научный сотрудник

Россия, Владивосток

Наталья Владимировна Полякова

Институт химии ДВО РАН

Email: polyakova@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-6596-9205

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Россия, Владивосток

Павел Анатольевич Задорожный

Институт химии ДВО РАН

Email: zadorozhny@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1073-4548

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Россия, Владивосток

Святослав Валерьевич Суховерхов

Институт химии ДВО РАН

Email: svs28@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0009-0003-1485-1682

кандидат химических наук, заведующий лабораторией

Россия, Владивосток

Список литературы

  1. Бриков А.В., Маркин А.Н. Нефтепромысловая химия: практическое руководство по борьбе с образованием солей. М.: Де’Либри, 2018. 355 с.
  2. Crabtree M., Eslinger D., Fletcher P. et al. Fighting Scale – Removal and Prevention // Oilfield Rev. 1999. Vol. 11. No. 3. P. 30–45.
  3. Liu Y., Lu H., Li Y. et al. A review of treatment technologies for produced water in offshore oil and gas fields // Science of the Total Environment. 2021. Vol. 775. P. 1–14.
  4. Mady M.F., Kelland M.A. Review of Nanotechnology Impacts on Oilfield Scale Management // ACS Applied Nano Materials. 2020. Vol. 3. Iss. 8. P. 7343–7364.
  5. Полякова Н.В., Задорожный П.А., Трухин И.С., Маркин А.Н., Суховерхов С.В., Авраменко В.А. Моделирование солеосаждения в нефтепромысловом оборудовании платформы ПА-А // Вестник ДВО РАН. 2017. № 5. С. 98–105.
  6. Трухин И.С., Полякова Н.В., Задорожный П.А., Суховерхов С.В., Маркин А.Н., Авраменко В.А. Моделирование процессов солеотложения в системе поддержания пластового давления платформы Пильтун-Астохская-А (проект «Сахалин-2») // Вестник ДВО РАН. 2017. № 5. С. 106–112.
  7. Rajbongshi A., Gogoi S.B. A review on oilfield produced water and its treatment technologies // Petroleum Research. 2024. Vol. 298. P. 1–17.
  8. Полякова Н.В., Трухин И.С., Задорожный П.А., Суховерхов С.В., Маркин А.Н., Авраменко В.А. Сравнение данных физико-химического моделирования и реального состава солеотложений в узлах нефтепромыслового оборудования платформы Пильтун-Астохская-Б (проект «Сахалин-2») // Технологии нефти и газа. 2017. № 3 (110). С. 26–33.
  9. Xu Z.X., Li S.Y., Li B.F. et al. A review of development methods and EOR technologies for carbonate reservoirs // Pet. Sci. 2020. Vol. 17. P. 990–1013.
  10. Трухин И.С. Прогнозирование осадкообразования в узлах нефтепромыслового оборудования морских нефтедобывающих платформ (на примере проекта «Сахалин-2») / дис. … канд. хим. наук: 02.00.04. Владивосток, 2020. 176 с.
  11. Трухин И.С., Прокуда Н.А., Азарова Ю.А., Задорожный П.А., Суховерхов С.В. Изучение химического состава попутно добываемых пластовых и окружающих морских вод на нефтегазодобывающих платформах проекта «Cахалин-2» // ГИАБ. 2015. № 36. С. 225–234.
  12. Samuel O., Othman M.H.D., Kamaludin R. et al. Oilfield-produced water treatment using conventional and membrane-based technologies for beneficial reuse: A critical review // Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 308. 114556.
  13. Семенова Т.В. Изменение ионно-солевого состава пластовых вод на стадии разработки месторождений южных нефтегазоносных районов Тюменской области // Изв. вузов. Нефть и газ. 2002. № 5. С. 65–70.
  14. Чертовских Е.О., Кунаев Р.У., Качин В.А., Карпиков А.В. Отложения гипса при добыче нефти и газа на Верхнечонском нефтегазоконденсатном месторождении // Вестник ИрГТУ. 2013. № 12 (83). С. 143–148.
  15. Всеволожский В.А., Киреева Т.А. Влияние глубинных газопаровых флюидов на формирование состава пластовых вод нефтегазовых месторождений // Вестн. Моск. ун-та. Серия 4: Геология. 2010. № 3. С. 57–62.
  16. Bailey B., Crabtree M., Tyrie J. et al. Water control oilfield review // Oilfield Review. 2000. Vol. 12. Iss. 1. P. 30–51.
  17. Абукова Л.А. Технология автоматизированного выбора метода изучения минерального солеотложения в пластовых и скважинных условиях // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2002. № 5. C. 90–94.
  18. Федорова А.Ф., Шиц Е.Ю. Методический комплекс по изучению химической совместимости пластовых флюидов с системами ППД // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2011. Т. 54. № 3. С. 88–91.
  19. Hu Y.-S., Min C. Identification and modeling of geochemical reactions occurring within the sandstone reservoir flooded by seawater // Pet. Sci. Technol. 2016. Vol. 34. No. 17/18. P. 1595–1601.
  20. Liu F., Wang M. Review of low salinity waterflooding mechanisms: Wettability alteration and its impact on oil recovery // Fuel. 2020. Vol. 267. P. 1–17.
  21. Попов С.Н. Численное моделирование техногенного солеотложения при закачке морской воды в продуктивный пласт на примере месторождения Жетыбай (Казахстан) // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2012. № 2. С. 48–53.
  22. Гаджиев Ф.М., Атакишева Н.А. Исследование химического состава смеси пластовой воды свиты «Перерыва» месторождения «Гюнешли» с водой Каспийского моря // SOCAR Proceedings. 2012. № 1. С. 30–40.
  23. Moghadasi J., Muller-Steinhagen H., Jamaialahmadi M., Sharif A. Prediction of scale formation problem in oil reservoirs and production equipment due to injection of incompatible waters // Asia-Pacific J. Chem. Eng. 2006. Vol. 14. No. 3/4. P. 545–566.
  24. Azizi J., Shadizadeh S.R., Manshad A.K., Jadidi N. Effects of pH and temperature on oilfield scale formation // IJOGST. 2018. Vol. 7. No. 3. P. 18–31.
  25. Сафиуллин И.Р., Гараева Н.В., Цыбин С.С. и др. Минерализация пластовых вод неокомского водоносного комплекса месторождения Западной Сибири // Экспозиция Нефть Газ. 2023. № 2. С. 24–29.
  26. Garba M.D., Sulaiman M.S. Oilfield Scales Treatment and Managerial Measures in the Fight for Sustainable Production // PTDJ. 2014. Vol. 2. P. 19–37.
  27. Kamal M.S., Hussein I., Mahmoud M. et al. Oilfield scale formation and chemical removal: A review // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 171. P. 127–139.
  28. Rafiee H., Sorbie K., Mackay E. The Deposition Kinetics of Barium Sulphate Scale: Model Development // Frontiers in Materials. 2023. Vol. 10. P. 1–23.
  29. Xu Z.X., Li S.Y., Li B.F. et al. A review of development methods and EOR technologies for carbonate reservoirs // Petroleum Science. 2020. Vol. 17. Iss. 4. P. 990–1013.
  30. Muryanto S., Bayuseno A., Ma H., Usamah M. Calcium carbonate scale formation in pipes: effect of flow rates, temperature and malic acid as additives on the mass and morphology of the scale // Procedia Chem. 2014. Vol. 9. P. 69–76.
  31. Сыдыков Ж.Д., Самбаева Д.А., Толоконникова Л.И., Маймеков З.К. Образование арагонита и кальцита в системе Са(ОН)2–Н2О–СО2 – воздух при различной минерализации раствора // Наука, новые технологии и инновации. 2008. № 3/4. С. 220–224.
  32. Khormali A., Petrakov D.G., Javad M., Moein A. Experimental analysis of calcium carbonate scale formation and inhibition in waterflooding of carbonate reservoirs // J. Pet. Sci. Eng. 2016. Vol. 147. P. 843–850.
  33. Ольховская В.А., Песков А.В., Ермошкин А.А., Гритчина В.В. Диагностирование состава солевых отложений методами рентгендифрактометрического и энергодисперсионного микроанализа // Нефтепромысловое дело. 2010. № 5. С. 44–52.
  34. Fan M.M., Liu H.F., Dong Z.H. Microbiologically influenced corrosion of X60 carbon steel in CO2-saturated oilfield flooding water // Materials and Corrosion. 2013. Vol. 64. No. 3. P. 242–246.
  35. Гусаков В.Н., Абдрашитова Р.Н., Колотыгина В.Н. Анализ условий формирования отложений галита и поиск реагентов для ингибирования // Вода: химия и экология. 2024. № 1. С. 29–41.
  36. Кащавцев В.Е., Мищенко И.Т. Солеобразование при добыче нефти. М.: Орбита-М, 2004. 433 с.
  37. Awadh S.M., Al-Mimar H.S., Yaseen Z.M. Effect of Water Flooding on Oil Reservoir Permeability: Saturation Index Prediction Model for Giant Oil Reservoirs, Southern Iraq // Natural Resources Research. 2021. Vol. 30. P. 4403–4415.
  38. Ивановский В.Н. Анализ существующих методик прогнозирования солеотложения на рабочих органах УЭЦН // Инженерная практика. 2009. Пилотный выпуск. С. 8–11.
  39. Маркин А.Н., Низамов Р.Э., Суховерхов С.В. Нефтепромысловая химия: практическое руководство. Владивосток: Дальнаука, 2011. 294 с.
  40. Bahadori A., Zahedi G., Zendehboudi S. Estimation of potential barium sulfate (barite) precipitation in oilfield brines using a simple predictive tool // Environ. Prog. Sustain. 2013. Vol. 32. No. 3. P. 860–865.
  41. Verri G., Sorbie K.S., Silva D. A rigorous general work flow for accurate prediction of carbonate and sulphide scaling profiles in oil and gas wells // J. Pet. Sci. Eng. 2017. Vol. 156. P. 673–681.
  42. Исаева Г.Ю. Основные проблемы оценки солеотложения при разработке гидротермальных ресурсов // Труды Института геологии ДНЦ РАН. 2009. № 55. С. 156–158.
  43. Ситников А.В., Сенникова О.В., Жирнов М.В. и др. Прогнозирование солеотложения при смешивании различных типов вод в системе поддержания пластового давления // Нефтяное хозяйство. 2007. № 9. C. 64–65.
  44. Сальникова Ю.И. Результаты исследований совместимости пластовых и закачиваемых вод на месторождении углеводородов в Западной Сибири // Успехи современного естествознания. 2024. № 2. С. 44–53.
  45. Peretomode E., Eboibi B., Hart A., Ajie M. Modeling the impact of pH and reservoir temperature on the dissolution of quartz mineral due to oilfield chemical treatment // Petroleum Science and Technology. October, 2020. P. 1–15.
  46. Sircar A., Yadav K., Rayavarapu K. et al. Application of machine learning and artificial intelligence in oil and gas industry // Petroleum Research. 2021. Vol. 6. Iss. 4. P. 379–391.
  47. Хасанов И.И., Хасанова З.Р., Шакиров Р.А., Недельченко О.И. Обзор применения нейросетей в области добычи и транспорта нефти и газа // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2022. № 3/4. С. 11–15.
  48. Choubey S., Karmakar G.P. Artificial intelligence techniques and their application in oil and gas industry // Artificial Intelligence Review. 2021. Vol. 54 (5). P. 3665–3683.
  49. Половова Т.А., Сульдина Г.А., Владимирова С.А., Телков О.А. Перспективы использования технологий искусственного интеллекта в нефтегазовой отрасли // Экономика: вчера, сегодня, завтра. 2023. Т. 13. № 3-1. С. 119–125.
  50. Топольников А.С. Машинное обучение для механизированной добычи нефти // Деловой журнал Neftegaz.RU. 2021. № 5. С. 14–19.
  51. Falode O., Udomboso C., Ebere F. Prediction of Oilfield Scale Formation Using Artificial Neural Network (ANN) // Advances in Research. 2016. Vol. 7 (6). P. 1–13.
  52. Черников А.Д., Еремин Н.А., Столяров В.Е. и др. Применение методов искусственного интеллекта для выявления и прогнозирования осложнений при строительстве нефтяных и газовых скважин: проблемы и основные направления решения // Георесурсы. 2020. Т. 22. № 3. С. 87–96.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Типы классификации пластовых вод нефтяных месторождений [10]

Скачать (282KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Состав отложений из узлов подготовки нефти морской нефтедобывающей платформы о-ва Сахалин

Скачать (209KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение результатов расчета качественного состава неорганической части отложений с составом реального осадка из узлов морской нефтегазовой платформы о-ва Сахалин [5]

Скачать (223KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025