Подбор основы интенсифицирующей композиции для обработки геотермальных скважин с целью удаления отложений оксида кремния

UDK: 549.514.5

DOI: 10.24887/0028-2448-2026-7-125-129

Ключевые слова: геотермальная энергетика, растворение отложений, аморфный кремнезем, оксид кремния, ИСП-ОЭС, волнодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр (ВД-РФА)

Авт.: С.В. Аксенова (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина; ООО «ЗН НТЦ»); С.И. Кудряшов, к.э.н. (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина; 3АО «Зарубежнефть»); М.М. Мухин, к.т.н. (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина); А.М. Козлов, к.т.н. (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина); Я.О. Симаков (ООО «ЗН НТЦ»); С.В. Аксенов (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина)

В современном мире с каждым днем растет потребность в экологичных источниках энергии. Геотермальная энергия является экологически безопасным возобновляемым источником, не зависящим от погодных условий. Геотермальные энергетические ресурсы очень разнообразны и сложны по своей природе, и практически каждый из них обладает уникальными характеристиками, которые необходимо учитывать для эффективного использования с целью рекуперации тепла и производства электроэнергии. При изменении термобарических условий, влияющих на флюид, часто возникает проблема образования малорастворимых в воде отложений, к наиболее «проблемным» из которых относятся кальцит, кремнезем, оксиды железа, сульфаты. Ключевыми факторами, воздействующими на образование отложений, являются изменение температуры, pH и состава жидкости. Цель данного исследования - подбор основы для композиции, способной растворить отложения, которые преимущественно состоят из аморфного кремнезема. Определена растворяющая способность карбоната натрия Na2CO3, гидроксида натрия NaOH и фтороводородной кислоты HF, в качестве растворяемых отложений были взяты образцы отложений Мутновского месторождения (п-ов Камчатка). Растворимость отложений определялась гравиметрическим методом при различных температурах и концентрациях растворителя. Методом оптико-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-ОЭС) определяли остаточную концентрацию кремния в растворе. По результатам работы отмечено влияние температуры и концентрации растворителя на качество растворения отложений аморфного кремнезема. Показана возможность использования различных составов в качестве основы композиции для очистки геотермальных скважин от отложений.

Список литературы

1. Hassani K., Zheng W. A review of recent advances in mineral scaling in geothermal energy systems: mechanisms, mitigation, and case studies //Environmental Earth Sciences. – 2025. – V. 84. – No. 14. – Р. 418. – https://doi.org/10.1007/s12665-025-12416-9. – EDN: RSKYJD

2. Garcia-Rios M., Jacquemet N. Geochemical modelling to evaluate mineral scaling risk in a geothermal loop // SPE-225485-MS. – 2025. – https://doi.org/10.2118/225485-MS

3. Потапов В.В., Кашпура В.Н., Алексеев В.И. Исследование роста отложений в геотермальных теплоэнергетических системах //Теплоэнергетика. – 2001. – № 5. – С. 49–54. – EDN: WXLQBB

4. A universal scale inhibitor: Adual inhibition/dispersion performance evaluation under difficult brine stresses / A. Spinthaki, М. Kamaratou, G. Skordalou [et al.] // Geothermics. – 2021. – V. 89. – P. 101972. – https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2020.101972. – EDN: DUATGV

5. Silica and Silicate Scales Formation in Geothermal Condition and Their Control / S. Paudyal [et al.] // Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference. – SPE-229152-MS. – 2025. – https://doi.org/10.2118/229152-MS

6. Kioka A., Nakagawa M. Theoretical and experimental perspectives in utilizing nanobubbles as inhibitors of corrosion and scale in geothermal power plant // Renew Sustain Energy Rev. – 2021. – V. 149. – P. 111373. – https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111373. – EDN: SCPYUA

7. An overview of silica scaling reduction technologies in the geothermal market / R. Longval [et al.] // Energies. – 2024. – V. 17. – No. 19. – Р. 4825. – https://doi.org/10.3390/en17194825. – EDN: NZDAXN

8. Sarda J.P. Chemical leaching // Proceedings of 2nd NATA-CCMS Information Meeting on Hot Dry Rock Geothermal Energy, June 28-30, 1977, Los Alamos, New Mexico, USA. – 1977.

9. Исследование растворяющей способности композиций на основе хелатирующих агентов по отношению к сульфату кальция / М.А. Силин, Л.А. Магадова, С.И. Кудряшов [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2024. – № 11. – С. 108-113. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2024-11-108-113. – EDN: VNGLVB

10. ГОСТ 34781-2021. Вода питьевая. Вода подготовленная (исправленная) для изготовления алкогольной продукции. Определение содержания кремния фотометрическим методом в виде молибдокремневой кислоты. Введ. 01.07.22 г. – М.: Стандатинформ, 2021. – 15 с.

11. Spectrophotometric determination of silicon in ultrapure, dilute hydrofluoric acid solutions / J. Proost, R. Santoro, S.A. Jeriban, I. Guiot // Microchemical Journal. – 2008. – V. 89. – No. 1. – P. 48–51. – https://doi.org/10.1016/j.microc.2007.11.004