Кислотная обработка скважин – одна из технологий, применяющаяся при освоении скважин и их эксплуатации. Основной ее целью является очистка забоя для интенсификации притока пластового флюида. Различают несколько модификаций данной технологии, в зависимости от режима воздействия на пласт и геологических условий.
Назначение и принцип
Кислотная обработка применяется при бурении, эксплуатации и обслуживании объектов добычи нефти для решения следующих задач:
- обработка призабойной зоны в период освоения скважины (для притока пластового флюида после окончания ее строительства);
- интенсификация (повышение дебита);
- очистка фильтра и забоя от загрязнений, скапливающихся в процессе эксплуатации, после закачки воды или ремонта скважины;
- устранение отложений в обсадных колоннах и другом подземном оборудовании.
Вам будет интересно:Название для цветочного магазина: основные правила и советы по выбору
Кислоты, закачиваемые в скважину, растворяют кальцийсодержащие породы (известняк, доломит и другие), а также частицы цементирующих составов, которые остаются на забое после цементирования затрубного пространства.
Типы обработки
Вам будет интересно:Боров и хряк: разница, особенности разведения
В практике эксплуатации и обслуживания объектов добычи нефти выделяют следующие виды кислотной обработки:
- матричная (закачка реагента под давлением, значение которого меньше гидроразрыва пласта);
- кислотные ванны внутрипластовые (простая обработка);
- под большим давлением (кислотный гидроразрыв, при этом происходит трещинообразование);
- поинтервальное воздействие;
- термокислотная обработка.
Последний вид технологии применяется в тех ситуациях, когда поры коллектора в призабойной зоне забиты отложениями парафина, смолами и высокомолекулярными углеводородами.
Кислотные ванны скважин в основном проводят в следующих случаях:
- первичное освоение (ввод скважин в эксплуатацию);
- очистка необсаженных фильтров;
- очистка фильтра, перекрытого обсадными трубами, от кислоторастворимых материалов.
Виды реагентов
Вам будет интересно:Пасленовые овощи: список популярных представителей семейства
Базовыми веществами, применяемыми при кислотной обработке скважин, служат соляная HCl и плавиковая HF кислоты, а также их смесь (глинокислота). Реже используют другие кислоты:
- уксусная;
- сульфаминовая;
- муравьиная;
- серная;
- смеси органических кислот.
Если геологическая формация находится в условиях высокой температуры, то в пласт закачивают уксусную или муравьиную кислоту. Применение сульфаминовой кислоты обосновано в тех случаях, когда коллекторы состоят из сульфат- и железосодержащих карбонатных пород, так как их реагирование с соляной кислотой приводит к выпадению гипса или безводного сернокислого кальция.
Рабочий раствор реагента приготавливают на промысловых кислотных базах и перевозят в авто- или железнодорожных цистернах, окрашенных внутри стойкой эмалью, с резиновым или эбонитовым покрытием.
Кислотная обработка проводится не только в нефтяных скважинах, но и в водонагнетательных (для поддержания пластового давления), а также в артезианских. Работа в абиссинских колодцах, на малой глубине, может проводиться желонкой для чистки скважин.
Основные параметры
На выбор состава реагента влияют следующие факторы:
- Трещиноватость породы. При высоком значении этого показателя целесообразно применение загущенных кислот и пен. Это способствует повышению охвата пласта. Для загущения в кислоту вводят карбокилметилцеллюлозу (КМЦ).
- Загрязненность забоя скважины минеральными взвесями и низкая проницаемость пористого коллектора. В этом случае для улучшения проникновения реагента предпочтительнее газированные кислоты, у которых снижено поверхностное натяжение на границе с горной породой. Для аэрации жидкости используют воздух, азот, углекислый газ.
- Минеральный состав пород. Пласты, состоящие из песка, песчаников и алевролитов, обрабатывают глинокислотой.
- Температура на забое. Так, применение сульфаминовой кислоты ограничено тем, что при нагреве до 80 °С она разлагается водой на 43%. При температуре свыше 115 °С на забое закачивают концентрированную соляную кислоту.
Необходимый объем кислоты рассчитывается по формуле и зависит от следующих факторов:
- толщина интервала пласта, подвергающегося кислотному воздействию;
- пористость пород;
- глубина обработки;
- радиус скважины.
Вам будет интересно:Железнодорожный путь - это... Определение, понятие, характеристика и размеры. Габариты поездов и особенности эксплуатации путевого хозяйства
Максимальное давление закачки определяется следующими критериями:
- цели и метод обработки;
- прочность эксплуатационной колонны;
- толщина перемычки между рабочим и соседним интервалом пласта.
Продолжительность выдержки кислоты определяется опытным путем – с помощью замера ее концентрации в растворе, вытесненном на устье скважины через насосно-компрессорные трубы. Среднее значение этого параметра находится в пределах 16-24 ч.
Добавки
В чистом виде кислоты используются редко. В качестве присадок к ним в нефтедобывающей промышленности применяют следующие вещества:
- ингибиторы коррозии – для предупреждения разрушения обсадных, насосно-компрессорных труб и другого оборудования;
- комплексообразующие соединения, которые предотвращают образование геля или гидроксида железа, забивающих поры коллектора;
- азотнокислый калий для обработки ангидритов (сульфатов);
- стабилизаторы для сохранения в растворенном состоянии продуктов реакции;
- лимонная или уксусная кислота для обработки железосодержащих карбонатных пород;
- поверхностно-активные вещества, или интенсификаторы (ОП-10, ОП-7 и другие) для улучшения смачиваемости пород и облегчения удаления продуктов реакции с забоя.
Соляная кислота
При кислотной обработке скважин с использованием HCl ее оптимальная концентрация составляет 10-16%. Более насыщенные растворы не применяют по следующим причинам:
- снижение скорости растворения;
- увеличение коррозионной активности;
- рост эмульгирующей способности;
- повышение выпадения в осадок солей при смешивании с минерализованной пластовой водой.
При обработке сульфатсодержащих пород в состав рабочей жидкости вводят присадки из поваренной соли, сульфатов калия или магния, хлористого кальция. Последнее вещество также служит в качестве замедлителя нейтрализации кислоты при повышенных температурах на забое скважины.
Плавиковая кислота
Плавиковая кислота относится к сильнодействующим и применяется для растворения следующих материалов:
- силикатные соединения в пластах терригенного характера;
- глинистый или цементный раствор, поглощенный при бурении или ремонте скважины;
- цементная корка на забое.
В качестве заменителя этого реагента используют также фторид-бифторид аммония, расход которого в 1,5 раза меньше.
Простая солянокислотная обработка
Простые обработки производятся с помощью одной насосной установки. Перед закачкой кислоты проводят промывку скважины водой для предварительного удаления частиц шлама и других загрязнений. Если на забое и в насосно-компрессорных трубах (НКТ) имеются отложения парафина или смол, то в качестве промывочной жидкости используют органические растворители – керосин, сжиженную пропан-бутановую фракцию и другие. Обработку на истощенных месторождениях можно производить с помощью желонки для чистки скважины.
Предварительные мероприятия включают также следующие операции:
- монтирование агрегата для подземного ремонта у устья скважины;
- извлечение скважинного оборудования (для эксплуатирующихся скважин);
- спуск НКТ к нижним перфорационным отверстиям обрабатываемого интервала:
- оборудование устья скважины арматурой для обвязки труб и обратного клапана;
- обвязка насосной установки с НКТ, кислотовозом, автоцистернами с продавочной жидкостью;
- гидроиспытание нагнетательных трубопроводов под давлением, в 1,5 раза превосходящим рабочее.
Далее в скважину закачивают кислоту в объеме, равном полости НКТ, после чего закрывают затрубную задвижку. Затем нагнетают остаток реагента и продавочную жидкость. В качестве последней на эксплуатационных скважинах используют сырую дегазированную нефть. Как выглядит процесс кислотной обработки, можно узнать из рисунка ниже.
После закачки полного объема закрывают буферную задвижку, отсоединяют насос и другое оборудование. Кислота остается в скважине в течение необходимого времени для растворения, после чего насосом извлекают продукты химической реакции путем обратной промывки.
Поинтервальная технология
При вскрытии нефтегазоносного пласта, имеющего слои с разной проницаемостью, простая кислотная обработка скважин приводит к тому, что она воздействует только на самую проницаемую прослойку. В таких случаях целесообразно применение поинтервальной технологии.
Для изолирования каждого слоя в скважину устанавливают 2 пакера. Перетекание раствора кислоты по затрубному пространству предотвращается при помощи его цементирования. После обработки выделенного участка пласта переходят к следующему.
Кислотный гидроразрыв и термокислотное воздействие
Вам будет интересно:Клубника Роксана: описание, особенности выращивания, фото
Кислотная обработка скважин под высоким давлением проводится при эксплуатации и освоении пластов с неоднородной проницаемостью. Простые кислотные ванны в таких случаях неэффективны, потому что кислота «уходит» в хорошо проницаемые слои, а другие участки остаются неохваченными.
Перед закачкой реагента делают изоляцию прослоек с высокой проницаемостью при помощи пакеров (аналогично предыдущей технологии). Подготовительные мероприятия проводят по схеме простой кислотной обработки скважин. Обсадную колонну защищают установкой пакера с якорем на НКТ.
В качестве рабочего реагента используют эмульсию, приготовленную из раствора соляной кислоты и нефти. Как выглядит компоновка агрегата "Азинмаш-30А" для нагнетания кислоты в пласт, показано на рисунке ниже.
Данный агрегат снабжен трехплунжерными горизонтальными насосами высокого давления. Иногда для проведения обработки используется 2 насосные установки. В нефтяной промышленности выпускают и другие агрегаты – УНЦ-125х35К, АНЦ-32/50, СИН-32, изготавливаемые на шасси КрАЗ или УРАЛ. Типичная компоновка установок включает колесное шасси повышенной проходимости, монтажную платформу, на которой устанавливается основное технологическое оборудование, высоконапорные насосы, цистерну для транспортировки и подачи реагента, кислотоустойчивый манифольд, состоящий из напорного и приемного трубопроводов.
При термокислотном воздействии в скважину спускают реакционные наконечники. Их внутренняя полость заполнена магнием в виде стружки или гранул, а наружная поверхность имеет перфорированные отверстия. При воздействии кислоты на магний выделяется большое количество тепловой энергии.
Защита оборудования от коррозии
Реагенты, применяемые при кислотной обработке скважин, являются коррозионно-активными средами по отношению к металлам. Скорость коррозии деталей, изготовленных из стали Ст3 при температуре 20 °С и концентрации HCl 10%, составляет 7 г/(м2∙ч), а для смеси 10% HCl и 5% HF – 43 г/(м2∙ч). Поэтому для защиты металла оборудования используют ингибиторы:
- формалин;
- катапин;
- уротропин;
- ингибитор И-1-А;
- уникол и другие.
Техника безопасности при кислотных обработках скважин
При проведении кислотного воздействия на пласт используются токсичные и огнеопасные вещества. В случае их утечки или разлива может быть нанесен большой урон окружающей среде.
Предварительно разрабатывается план проведения кислотной обработки, который утверждается главным инженером НГДУ. Работы производятся по наряду-допуску и технологическому регламенту. В качестве мер безопасности применяются следующие:
- Остатки химреагентов и промывочных жидкостей собирают в специальные емкости для последующей утилизации.
- Контроль концентрации паров кислоты производится с помощью газоанализатора.
- Насосную технику и цистерны устанавливают на расстоянии не меньше 10 м от устья скважины, кабины автомобилей располагают в обратную сторону.
- Во время нагнетания кислот возле агрегатов остаются только те работники, деятельность которых непосредственно связана с обслуживанием техники; все остальные лица удаляются на безопасное расстояние.
- Запрещается проведение работ при сильном ветре, тумане и в темное время суток.
- До сброса давления в системе не производят ремонтно-монтажные работы на трубопроводах и технологическом оборудовании.
- Для защиты от влияния кислот используют средства индивидуальной защиты – специальную одежду (резиновые фартуки, сапоги), резиновые перчатки, очки, маски, противогазы.
На промысле также должен быть аварийный запас спецодежды и химических веществ для нейтрализации кислот (известь, мел, хлорамин и другие). Весь рабочий и инженерный персонал обязан проходить периодическое обучение и аттестацию на знание правил техники безопасности согласно графику, утвержденному руководителем предприятия.
