Ускладнення, викликані проявами сірководню

Природний і попутний нафтовий газ ряду родовищ містить сірководень, вуглекислоту та інші гази. У деяких родовищах їх вміст досить значний. Наприклад, родовища Прикаспію містять 29% сірководню і до 25% вуглекислого газу. Імовірність відкриття таких родовищ на великих глибинах буде зростати. Сірководень (H₂S) найунікальніший за силою хімічної агресивності, корозійної дії і токсичності. Поступаючи в промивальну рідину він досить швидко викликає корозію інструменту і обладнання, погіршує її властивості, особливо на водній основі. Це може призвести до обриву бурильної колони, порушення обсадних труб, вибухів і пожеж. Максимально допустима концентрація сірководню у повітрі 1 мг/м³.

Ознаками надходження сірководню в буровий розчин є: зниження рН, зближення показників статичного напруження зсуву, тобто зниження показника тіксотропії, збільшення в’язкості і фільтрації; потемніння промивальної рідини або набуття темно-зеленого забарвлення; почорніння бурильних труб, яке легко витирається ганчіркою, змоченою дизельним паливом. Однак це все, так звані, непрямі ознаки. Надійнішими є прямі хімічні методи виявлення сульфідів у промивальній рідині. При найпростішому способі виявлення сірководню використовують фільтрувальний папір, змочений розчином ацетату свинцю. Папір при наявності сірководню чорніє внаслідок утворення сульфіду свинцю.

Другий оперативний спосіб визначення сірководню проводять таким чином. У колбу місткістю 250 мм наливають 50-100 мл промивальної рідини, відібраної на виході із свердловини. Якщо рідина має дуже темне забарвлення, то її розводять водою у співвідношенні 1:2 або 1:3. До проби додають 10-15 крапель водного розчину нітропрусиду натрію (Na₂(Fe(CN)₅NO)2H₂O) і 5-10 крапель 10-%-го розчину каустичної соди (NaOH). Розчин перемішують, і при наявності сірководню він набуває фіолетового кольору. Інтенсивність забарвлення свідчить про кількість сірководню, що вміщується.

Сірководень може викликати руйнування труб і обладнання внаслідок електрохімічної загальної корозії і водневої крихкості. В останньому випадку біля зони розриву утворюється сітка мереживоподібних тріщин характерної форми.

Сульфідне руйнування можна попередити шляхом зв’язування сірководню і застосування інгібіторів, використання спеціальних металів, покриття і режимів навантаження бурильного інструменту.

При позитивному прогнозі наявності сірководню при розкритті пластів необхідно контролювати:

1. Появу сірководню в промивальній рідині, шламі, керні і в повітрі на буровій;

2. Властивості промивальної рідини і наявність у ній нейтралізаторів;

3. Стан бурильного інструменту та обладнання.

При бурінні вживати заходи для обмеження надходження сірководню в промивальну рідину і зв’язування його фізико-хімічними методами з утворенням нетоксичних речовин і речовин, що не розкладаються, до яких належать перш за все сульфіди металів. Процес зв’язування сірководню визначається багатьма факторами і носить складний характер. Він залежить від реагенту, концентрації водневих іонів і окисно-відновного потенціалу середовища, різновидності вмістимих флюїдів, термобаричних умов та ін. Запропоновано багато реагентів-нейтралізаторів, які можна розділити на такі групи:

1. Карбонати важких металів (карбонат цинку, карбонат заліза-сидерит);

2. Оксиди заліза (реагенти на базі гематиту і магнетиту, губчасте залізо);

3. Водорозчинні солі важких металів (хлорид заліза);

4. Реагенти-окислювачі (перекис водню, хромати цинку, діоксид марганцю);

5. Органічні реагенти (діоксициклани - Т-66, сульфінан).

При виборі реагенту необхідно враховувати його густину, поглинаючу здатність, наявність шкідливих для промивальної рідини домішок, швидкість нейтралізації, оптимальну концентрацію реагенту. Найчастіше використовують нерозчинні у воді порошкоподібні нейтралізатори (оксиди заліза, марганцю, цинку).

Сірководень зв’язується шляхом сорбційної і хімічної взаємодії з поверхнею частинок нейтралізатора. Дисперсна фаза промивальної рідини може екранувати поверхню частинок нейтралізатора, що знижує швидкість і повноту реакції поглинання сірководню. Сірководень шкідливо впливає на організм людини, і характер його дії залежить від концентрації, тривалості дії, індивідуального сприйняття, частоти повторення дії, тощо. При бурінні свердловини в умовах можливих проявів сірководню бурова повинна бути оснащена системою контролю наявності сірководню в оточуючому середовищі на робочих місцях, системою сигналізації, набором засобів захисту та іншим обладнанням, передбаченим спеціальними інструкціями.