Badania kompatybilności wód złożowych z utworów cechsztynu i czerwonego spągowca w aspekcie zatłaczania do warstw chłonnych

• Autorzy: Kluk Dorota

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.07.06

Warianty tytułu

EN

Compatibility tests of reservoir waters from Zechstein and Rotliegend in the aspect of injection into formation layers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano wybrane problemy dotyczące zjawisk towarzyszących zatłaczaniu wód złożowych do horyzontów chłonnych odpowiadających za kolmatację strefy przyodwiertowej. Materiał badawczy stanowiły wody złożowe wydzielane w instalacjach kopalnianych (separatory odwiertów usytuowane w utworach dolomitowych, wapienia cechsztyńskiego oraz piaskowcach czerwonego spągowca) pracujących na obszarze Niżu Polskiego. Wyniki przeprowadzonych analiz fizycznych i chemicznych materiału badawczego posłużyły do wykonania symulacji mieszania się różnorodnych wód. Symulacje zrealizowano za pomocą programu komputerowego AquaChem. Określono możliwości wytrącania się osadów węglanowych (indeksy: nasycenia Langeliera, stabilności Ryznara) oraz korozyjności (indeks Larsona–Skolda) analizowanych wód i ich mieszanin. Otrzymane wyniki symulacji mieszania wód o różnorodnych parametrach fizycznych i chemicznych zostały skonfrontowane z wynikami testów ich kompatybilności przeprowadzonymi w warunkach laboratoryjnych. Zrealizowane badania kompatybilności wód złożowych, wykonane pod kątem bezpiecznego ich magazynowania w odwiertach chłonnych, wykazały, że wody pochodzące ze złóż w tej samej skale zbiornikowej są ze sobą kompatybilne. W przypadku mieszania wód pochodzących z różnych złóż niejednokrotnie zanotowano brak ich kompatybilności. Konieczne jest zatem wykonanie analiz fizycznych i chemicznych mieszanych wód każdorazowo przed ich zatłoczeniem. Uzyskane wyniki będą pomocne w podejmowaniu działań zmierzających do eliminacji potencjalnych niebezpieczeństw mogących wystąpić podczas zatłaczania wód do horyzontów chłonnych. Na podstawie wniosków z przeprowadzonych badań zaproponowano zestaw technik i technologii pozwalający na przygotowanie wydobytych wód złożowych do zatłoczenia. Wskazane wytyczne w szczególności dotyczą ochrony odwiertu chłonnego przed uszkodzeniem strefy przyodwiertowej.

EN

The research material were reservoir waters separated in mine installations (well separators located in dolomite formations, Zechstein limestone and Rotliegend sandstones) working in the Polish Lowland. The results of physical and chemical analyses of the research material were used to simulate mixing of various waters. The simulations were made using the AquaChem computer program. Possibilities of carbonate precipitation (Langelier saturation index, Ryznar stability index) and corrosivity (Larson-Skold index) of the analysed waters and their mixtures were determined. The obtained simulation results of mixing water with various physical and chemical parameters were confronted with the results of tests of their compatibility carried out in laboratory conditions. The conducted tests of reservoir water compatibility, carried out in terms of their safe storage in absorbent wells, have shown that waters from deposits in the same reservoir rock are compatible with each other. In the case of mixing waters from different deposits, their incompatibility has been noted many times. It is therefore necessary to perform physical and chemical analyses of mixed waters each time before they are injected. The obtained results will be helpful in undertaking actions aimed at elimination of potential dangers that may occur during injection of water into absorbtive horizons. On the basis of the conclusions resulting from the research, a set of techniques and technologies was proposed that would allow the preparation of extracted reservoir waters for injection. Its guidelines in particular relate to the near-wellbore damage protection of injection well.

Słowa kluczowe

PL

wody złożowe; zatłaczanie; horyzont chłonny

EN

reservoir waters; injection; absorptive horizon

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 7
• Strony: 474--483
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz.

Twórcy

autor

Kluk Dorota

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Ahmad A., van der Wal A., Bhattacharya P., van Genuchten C.M., 2019. Characteristics of Fe and Mn bearing precipitates generated by Fe(II) and Mn(II) co-oxidation with O2, MnO4 and HOCl in the presence of groundwater ions. Water Research, 161: 505–516. DOI:10.1016/j.watres.2019.06.036.
• Ali A.M., Messaoud H., 2019. Barium Sulphate Deposits. Energy Procedia, 157: 879–891.
• Bai M., 2012. A systematic and comprehensive approach in analyzing produced water re-injection. Journal of Petroleum Science and Engineering, 80: 14–25. DOI: 10.1016/j.petrol.2011.10.
• Collins A.G., 1975. Geochemistry of oilfield waters. Developments in Petroleum Science 1. Elsevier Scientific Publishing Company.
• Córdoba P., Liu Q., Garcia S., Maroto-Valer M., 2016. Understanding the importance of iron speciation in oil-field brine pH for CO2 mineral sequestration. Journal of CO2 Utilization, 16: 78–85. DOI: 10.1016/j.jcou.2016.06.004.
• Davarpanah A., Mirshekari B., 2019. Sensitivity analysis of reservoir and rock properties during low salinity water injection. Energy Reports, 1001–1009. DOI: 10.1016/j.egyr.2019.08.001.
• Drzymała J., 2009. Podstawy mineralurgii. Wyd. 2 zmienione. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• Dubiel S., Uliasz-Misiak B., 2013. Diagnozowanie dopływów wody złożowej do odwiertów wydobywczych na złożach węglowodorów. Przegląd Górniczy, 69(12): 51–58.
• Gantzer P.A., Bryant L.D., Little J.C., 2009. Controlling soluble iron and manganese in a water-supply reservoir using hypolimnetic oxygenation. Water Research, 43: 4285–4294. DOI: 10.1016/j.watres.2008.12.019.
• Hem J.D., 1989. Study and interpretation of the chemical characteristic of natural water. U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 2254. <https://pubs.usgs.gov/wsp/wsp2254/pdf/wsp2254a.pdf> (dostęp: 09.09.2019).
• Jakubowicz P., 2010. Wybrane problemy zagospodarowania odpadowych wód kopalnianych. Nafta-Gaz, 5: 383–389.
• Janocha A., Kluk D., 2005. Aspekty chemizmu zatłaczania wód kopalnianych do horyzontów chłonnych. WUG: bezpieczeństwo pracy i ochrona środowiska w górnictwie, 11: 17–21.
• Johnson K.L., McCann C.M., Wilkinson J.L., Jones M., Tebo B.M., West M., Elgy Ch., Clarke C.E., Gowdy C., Hudson-Edwards K.A., 2018. Dissolved Mn(III) in water treatment works: Prevalence and significance. Water Research, 140: 181–190. DOI:10.1016/j.watres.2018.04.038.
• Kamal M.S., Hussein I., Mahmoud M., Sultan A.S., Saad M.A.S., 2018. Oilfield scale formation and chemical removal: A review. Journal of Petroleum Science and Engineering, 171: 127–139. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.07.037.
• Kluk D., 2011. Badania procesu mieszania wód zatłaczanych z wodami złożowymi o zróżnicowanych potencjałach elektrochemicznych. Nafta-Gaz, 2: 98–106.
• Koppenol W.H., Hide R.H., 2019. Iron and redox cycling. Do’s and don’ts. Free Radical Biology and Medicine, 133: 3–10. DOI:10.1016/j.freeradbiomed.2018.09.022.
• Krogulec E., Sawicka K., Zabłocki S., 2018. Wtłaczanie wód do górotworu – dokumentacja hydrogeologiczna na tle przepisów prawnych. Przegląd Geologiczny, 66(4): 222–228.
• Lewkiewicz-Małysa A., Winid B., 2011. Geologiczne i geochemiczne aspekty chłonności otworów wykorzystywanych do zatłaczania wód złożowych. Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska. Rocznik Ochrona Środowiska, 130(13): 1985–1999. ISSN 1506-218X.
• Li J., Tang M., Ye Z., Chen L., Zhou Y., 2017. Scale formation and control in oil and gas fields: A review. Journal of Dispersion Science and Technology, 38: 661–670. DOI: 10.1080/01932691.2016.1185953.
• Lubaś J., 2013. O potrzebie bardziej dynamicznego wdrażania metod wspomagania wydobycia ropy naftowej z krajowych złóż. Nafta-Gaz,10: 744–750.
• MacAdam J., Jarvis P., 2015. Water-Formed Scales and Deposits: Types, Characteristics, and Relevant Industries. [W:] Amjad Z., Demadis K.D. (eds.). Mineral Scales and Deposits. Scientific and Technological Approaches. Wyd. Elsevier: 3–23. DOI: 10.1016/B978-0-444-63228-9.00001-2.
• Mohamed A., Messaoud A.H., 2019. Barium Sulphate Deposits. Energy Procedia, 157: 879–891. DOI: 10.1016/j.egypro.2018.11.254.
• Munger Z.W., Carey C.C., Gerling A.B., Hamre K.D., Doubek J.P., Klepatzki S.D., McClure R.P., Schreiber M.E., 2016. Effectiveness of hypolimnetic oxygenation for preventing accumulation of Fe and Mn in a drinking water reservoir. Water Research, 106: 1–14. DOI:10.1016/j.watres.2016.09.038.
• Przybycin A., Uliasz-Misiak B., Zawisza L., 2011. Sposoby użytkowania górotworu na świecie i w Polsce. Przegląd Geologiczny, 59(5): 417–425.
• Przybylinsky J.L., 2003. Ferrous sulfide solid formation and inhibition AT oxidation-reduction potentials and scaling indices like those that occur in the oilfield. Society of Petroleum Engineers. DOI: 10.2118/80260-MS.
• Rado R., Lubaś J., 2005. Wiercenie i wykorzystanie otworów chłonnych do zatłaczania wód kopalnianych. Wiertnictwo, Nafta, Gaz, 22(1): 253–260.
• Rogoż M., 1992. Geologiczne i środowiskowe uwarunkowania wtłaczania cieczy do górotworu. Przegląd Górniczy, 48(10): 196.
• Stopa J., Solecki T., Siemek J., 1996. Wykorzystanie sczerpanych złóż węglowodorowych do bezzbiornikowego magazynowania substancji. XXXIV Zjazd Gazowników Polskich, Mikołajki.
• Such J., 2008. Ograniczenie dopływu wody złożowej do odwiertów eksploatacyjnych z wykorzystaniem roztworów polielektrolitów. NaftaGaz, 3: 157–163.
• Tsang C.-F., Apps J.A., 2005. Underground Injection Science and Technology. Elsevier, Development in Water Sciences, 52: 704.
• Uliasz-Misiak B., Chruszcz-Lipska K., 2017. Aspekty hydrogeochemiczne związane z mieszaniem wód złożowych zatłaczanych do złoża węglowodorów. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management, 33(2): 69–80. DOI: 10.1515/gospo-2017-0017.
• Wang F.H.L., Guidry L.J., 1994. Effect of oxidation-reduction condition on wattability alteration. SPE Formation Evaluation, 9(2): 140–148.
• Wright C.C, Chilingarian G.V., 1989. Water quality for subsurface injection. [W:] Robertson J.O., Chilingarian G.V., Kumar S. (eds.). Surface Operations in Petroleum Production. Elsevier Science: 119–171.
• Yu L., Dong M., Ding B., Yuan Y., 2018. Experimental study on the effect of interfacial tension on the conformance control of oil-in-water emulsions in heterogeneous oil sands reservoirs. Chemical Engineering Science, 189: 165–178. DOI: 10.1016/j.ces.2018.05.033.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).