Геологический раздел

Наиболее распространены обычные кислотные обработки, когда в продуктивные пласты нагнетают специальный раствор соляной кислоты либо самотеком, либо с помощью насосов. Предварительно скважину очищают от песка, механических примесей, продуктов коррозии и парафина. У устья монтируют оборудование, агрегаты и средства, опрессовывают трубопроводы.

Технология различных солянокислотных обработок неодинакова и изменяется в зависимости от вида обработки, физических особен­ностей пласта, пород, слагающих продуктивный пласт и т. д.

Эффект от проведения солянокислотной обработки оценивается по количеству дополнительно добытой из скважины нефти, а также­ по величине повышения коэффициента продуктивности.

Кислотные ванны. Этот вид обработки наиболее простой и предназначается для очистки забоя и стенок скважины от загрязняющих веществ - цементной и глинистой корки, смолистых веществ, пара­фина, отложений продуктов кор­розии и т. д.

Для обработки скважин после окончания бурения с открытым стволом, не закрепленных обсад­ной колонной, рекомендуется при­менять кислотный раствор с со­держанием в нем от 15 до 20% НСL, а для скважин, закрепленных об­садной колонной, - раствор более низкой концентрации НСL (10­-12%).

К раствору кислотных ванн, предназначенных для растворения окисных соединений железа, ре­комендуется добавлять до 2-3 % уксуснойкислоты. Кислоту для реагирования с породами пласта рекомендуется оставлять в сква­жине на 24 ч. По истечении этого срока при обратной промывке очищают забой от загрязняющих веществ.

В качестве продав очной жидкости обычно используют воду. Если же после кислотной ванны планируется сразу прямая промывка забоя (через насосно-ком:прессорные трубы), то в качестве промывоч­ной жидкости следует применять нефть.

Кислотные обработки. Наиболее распространенным видом

являются обычные кислотные обработки. Ведется этот процесс с обя­зательным задавливанием кислоты в пласт.

оборудования: при обычной солянокислотной обработке

В отдельных случаях в зависимости от состояния стенок скважины рекомендуется сочетать механические методы очистки и кислотную ванны. Процесс обработки скважины осуществляют, как правило, при спущенных насосно-компрессорных трубах, причем весь про­цесс закачки жидкости можно разделить на три этапа: предварительная подкачка продавочной жидкости, закачка рабочого раствора НСL и продавливание его в пласт. Порядок операций при солянокислотной обработке приведен на рисунке

­Рис. 2.3.2 Схема обработки скваживы соляной кислотой

воду до устойчивого переливания через отвод из затрубного про­странства (положение а).

2. При открытом затрубном пространстве вслед за нефтью (или водой в нагнетательной скважине) закачивают кислотный раствор, который заполняет колонну насосно-компрессорных труб и забой скважины до кровли обрабатываемого интервала (положение б).

Раствор кислоты при этом вытесняет нефть (воду) из скважины через затрубный отвод с задвижкой в мерник, в котором следует только замерять количество вытесненной нефти (воды).

3. После закачки расчетного объема кислотного раствора за­трубную задвижку закрывают и насосным агрегатом продавли­вают раствор в продуктивный пласт (положение в), для чего в сква­жину нагнетают продав очную жидкость (положение г).

После про­давливания всего объема кислотного раствора скважину оставляют на реагирование кислоты с породой.

По истечении времени реагирования забой нагнетательной сква­жины промывают водой (способами прямой и обратной промывок) для удаления продуктов реакции.

Если в нефтяных скважинах при кислотной обработке в качестве продавочной жидкости применяли нефть, то после очистки забоя скважину сразу вводят в эксплуатацию.

Для первичных обработок рекомендуется не повышать давление нагнетания более 8-10 МПа, а добиваться максимального реагиро­вания кислоты за счет выдерживания скважины под давлением в течение длительного времени.

При последующих солянокислотных обработках необходимо под­держивать высокую скорость прокачки кислоты, по пласту с целью проталкивания ее на максимальное расстояние от ствола скважины.

При кислотных обработках используют и сульфаминовую ки­слоту (НSОзNН2), представляющую собой белые негигроскопич­ные кристаллы без запаха молекулярной массой 97,10 , плотностью­2,126 г/см³, температурой плавления 205 Сº. Водные растворы суль­фаминовой кислоты устойчивы при нормальных температурах.

Коррозионная активность НSОзNН2 при равных процентных кон­центрациях значительно меньше, чем у соляной и серной кислоты. С карбонатными породами сульфаминовая кислота взаимодействует медленнее, чем соляная.

Техническая сульфаминовая кислота выпускается в виде порошка, поставляется в мягкой упаковке и не требует специальных емкостей для хранения. В виде товарного порошка кислота безопасна в об­ращении и не вызывает ожогов при попадании на кожу.

Как показали результаты обработок скважин 10-20%-ным рас­твором сульфаминовой кислоты с расходом его на одну обработку в пределах 8-24 м³, в большинстве случаев с увеличением дебитов нефти в эксплуатационных скважинах увеличилась и поглотитель­ная способность нагнетательных скважин.

Кислотные обработки под давлением. В пластах с резко меня­ющейся проницаемостью иногда приходится проводить кислотную обработку избирательно с целью получения максимального эффекта. Для этого в скважину предварительно закачивается высоковязкая кислотная эмульсия типа «кислота в нефти».

При последующей закачке кислотного раствора под давлением происходит глубокое проникновение кислоты в пласт, охват кислот­ным раствором малопроницаемых пропластков и участков, что резко повышает эффективность обработок. Давление нагнетания повы­щается при таких обработках до 15-30 МПа.

Наилучшие результаты получают при закачке эмульсии с содер­жанием в ней соляной кислоты до 70~80%. В некоторых случаях для уменьшения скорости реакции кислоты с породой и более глу­бокого проникновения ее в пласт в активном виде применяют гидро­фобные эмульсии, стабилизированные специальными термостойкими деэмульгаторами. На поверхности таких эмульсий образуются за­щитные прочные пленки, предотвращающие коррозию оборудования.
­

2.3 Кислотная обработка пласта

Для обработки скважин применяют соляную HCl,серную H2SO4 и фтористоводородную HF и др. Основная задача кислотной обработки - образование глубоко поникающих в пласт каналов разъедания, соединяющих забой скважин с насыщенными нефтью и газом участками пласта.

Солянокислотное воздействие на призабойную зону пласта используют при содержании в породе карбонатов кальция, магния и других минералов, активно реагирующих с кислотой. Иногда в процессе кислотного воздействия очищается поверхность забоя от глинистой корки (кислотные ванны) или в призабойной зоне образуются камеры полости для накопления нефти. 1 кг чистого HCl растворяет 0,73 кг известняка (CaCO3).

Для борьбы с коррозией и во избежание образования в поровых каналах высококонцентрированных продуктов реакции (CaCl2 в смеси с СО2) повышенной вязкости применяют соляную кислоту концентрацией, равной 10-15%.Поэтому для растворения значительных по объему полостей необходимо использовать десятки кубометров кислоты. Во время обычных кислотных разработок нагнетается на каждый 1 метр толщины обрабатываемого пласта от 0,4 до 1,5м3 раствора кислоты в зависимости от проницаемости пород, строения пласта и очередности обработок. При повторном процессе объем заканчиваемой кислоты увеличивается. В малопроницаемые пласты с низким давлением нагнетают меньшие объемы кислоты с концентрацией НС1 8-10%? чтобы облегчить удаление продуктов реакции из пор.

Соляная кислота даже незначительной концентрации агрессивна по отношению к металлу. Для борьбы с коррозией в нее добавляют ингибиторы (до 1 %),защищающие металл от воздействия кислоты (уникол, формалин, реагент И-1-А,ПБ-5, катапин А и др. При концентрации до 0,1% по объему катапин А способен снижать коррозионную активность кислоты в несколько десятков раз. Для удаления вредных примесей ,ухудшающих результаты обработок (хлорное железо, серная кислота), в кислоту добавляют 2-3% стабилизаторов (хлористый барий, уксусная кислота),которые переводят эти вещества с растворимые соли. Иначе серная кислота реагируя с известняком, образует нерастворимый в воде гипс CaSO4 Х 2Н2О,забивающий поры, а соли железа дают гидраты окиси железа FeOH3, выпадающие в виде объемистого осадка.

Для борьбы с образованием осадков геля из соединений кремния при взаимодействии НС1 с глинами в соляную кислоту вводят 1-2% -ной фтористоводородной плавиковой кислоты. Удаление из пор пласта продуктов реакции в значительной степени облегчается после введения интенсификаторов, в качестве которых используют различные поверхностно-активные вещества, снижающие капиллярные силы и способствующие улучшению фильтрационных свойств пород (ОП-10, 44-11 и др.

Кислоту хранят на базах в специальных резервуарах с защитной пленкой. Перевозят ее в кислотовозах с гуммированными автоцистернами. В зависимости от назначения технология кислотных обработок может быть различной. Если необходимо очистить поверхность открытого (не закрепленного обсадными трубами) забоя от глинистой корки, цемента и буровой грязи, применяют кислотную ванну. Для этого ствол скважины в зоне пласта от подошвы до кровли заполняется кислотой повышенной концентрации (15-20%), которую заканчивают по НТК. Продавочной жидкостью обычно служит нефть или водные растворы ПАВ (для нагнетательных скважин). Кислоту выдерживают (обычно сутки для осуществления реакции, а затем скважину, пускают в работу. В большинстве же случаев кислотный раствор задавливается в пласт насосами. Для борьбы с проникновением кислоты в пласт по хорошо проницаемым пропласткам используют различные приемы. При значительной толщине пласта проводят поинтервальные обработки путем отделения обрабатываемого участка от других зон пласта пакерами. Чтобы снизить поглотительную способность высокопроницаемых пластов в них предварительно нагнетают водонефтяную эмульсию с повышенной вязкостью. В результате во время последующей обработки кислота проникает в малопроницаемые пропластки (кислотные обработки под давлением).

В газовых карбонатных пластах поверхность породы непосредственно контактирует с нагнетаемой кислотой, что увеличивает скорость ее нейтрализации. Поэтому для увеличения глубины ее проникновения в пласт вначале перед кислотой нагнетают углеводородную жидкость или же кислоту в виде керосинокислотных и конденсатокислотных эмульсий, время реагирования которых с карбонатами значительно больше чем у чистых растворов кислот. Кислотную обработку газовых скважин можно проводить как с глушением газового фонтана жидкостью так и без глушения.

В нефтяных пластах глубину проникновения активных кислот также увеличивают, применяя нефтекислотные эмульсии и кислотные пены (аэрированные кислотные системы с добавками пенообразователей ПАВ). Иногда для этой цели используют менее активные кислоты (уксусная, муравьиная и др.), которые реагируют с карбонатами медленно и поэтому проникают в более удаленные зоны даже в условиях горячих пластов.

В ряде случаев некоторые плотные карбонатные породы (например, доломиты) плохо растворяются в холодной соляной кислоте. Для ускорения скорости реакции применяют термокислотные обработки пласта, в процессе которого в пласт задавливается горячая соляная кислота. Разогревается она обычно на забое в результате экзотермической реакции взаимодействия стержней магния, помещенных в реакционный наконечник у забоя, с частью кислоты, прокачиваемой по НКТ и через наконечник. Скорость ее нагнетания подбирают опытным путем так, чтобы при концентрации 15-16% после прохождения наконечника на реагирование с магнием израсходовалось 3-4% HCI и при этом кислота нагрелась до 80-90 градусов. При растворении 1 кг магния в кислоте выделяется около 19 МДж тепла. На одну термохимическую обработку расходуется несколько десятков кг магния.

Терригенные коллекторы, содержащие небольшое кол-во карбонатов (3-5%),обрабатываются смесью соляной и плавиковой кислот (8-10% HCI и 3-5% HF),которую принято называть глинокислотой. При этом происходит растворение карбонатного цемента и глинистых веществ, заполняющих поры призабойной зоны пласта. Результативность кислотных обработок определяется по изменению коэффициента продуктивности скважины или же по дебиту (при тех же забойных давлениях ,что и до обработки.

Перед обработкой скважины у ее устья устанавливают необходимое оборудование и опрессовывают все трубо­проводы на полуторакратное рабочее давление. В случае закачки раствора кислоты самотеком опрессовку обору­дования не производят.

Сначала скважину заполняют нефтью, затем в трубы нагнетают заготовленный раствор соляной кислоты. Количество первой порции кислоты, нагнетае­мой в скважину, рассчитывают так, чтобы она заполняла трубы и кольцевое пространство от башмака труб до кровли пласта. После этого закрывают задвижку на отводе из затрубного пространства и остатки заготовленного кислотного раствора под давлением за­качивают в скважину. Кислота при этом поступает в пласт. Оставшуюся в трубах и в нuжней части скважины кислоту также продавливают в пласт водой или нефтью

После продавливания кислотного раствора в пласт скважину оставляют на некоторое время в покое для реа­гирования кислоты с породой, после чего пускают сква­жину в эксплуатацию.