Проведение кислотной обработки (КР7-1).
Кислотные обработки скважин предназначены для очистки забоев, призабойной зоны от солевых отложений и продуктов коррозии при освоении скважин с целью их запуска, а также для увеличения проницаемости пород.
Под воздействием кислоты в породах призабойной зоны образуются пустоты, каверны, каналы разъедания, вследствие чего увеличивается проницаемость пород а, следовательно, и производительность добывающих и приёмистость нагнетательных скважин.
Породы – коллекторы могут быть представлены известняками, песчаниками и реже доломитами. Эти породы могут реагировать либо с соляной, либо с плавиковой кислотой.
Обычно соляно – кислотную обработку призабойной зоны проводят в скважинах с карбонатными породами (известняки, доломиты). Обработку плавиковой кислотой производят в скважинах с терригенным коллектором (песчаник). В этих же породах может применяться соляная кислота, а также смесь плавиковой и соляной кислот.
При взаимодействии соляной кислоты и карбонатных пород происходят следующие химические реакции:
для известняков:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +H2O + CO2;
для доломитов:
CaMg (CO3) 2 + 4HCl = CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2 CO2;
Продукты реакции соляной кислоты с карбонатами – двухлористый кальций (CaCl2) и двухлористый магний (MgCl2) – хорошо растворимые в воде, а также остаток непрореагировавшейся кислоты при промывке скважины извлекается на поверхность. Углекислый газ (CO2) в зависимости от давления либо растворяется в воде (при давлении более 7,3 МПа), либо выделяется в виде свободного газа и легко удаляется из скважины.
При воздействии соляной кислоты на терригенные породы происходит разрушение карбонатного цемента, скрепляющего песчинки.
В случае применения плавиковой кислоты (фтористо-водородной, фторной) последнее растворяет силикаты, т. е. Основной материал терригенного коллектора и тем самым так же приведёт к увеличению пористости и проницаемости пласта.
Товарная соляная кислота имеет концентрации 20-22%. Для обработки призабойной зоны используют соляно – кислотный раствор 10-15% концентрации. В состав товарной соляной кислоты как правило входят ингибитор коррозии и ПАВ.
Ингибитор – вещества, снижающие коррозионное воздействие кислоты на оборудование, обычно добавляют до 1%. В качестве ингибиторов используют: формалин (0,6%), уникол (0,1%), реагент И1 – А (0,4%) в смеси с уротропином (0,8%), катанин А (0,1%) и др. Указанные ингибиторы снижают коррозионную активность соляной кислоты от 7-8 (формалин) до 20 раз (катанин А).
ПАВ – интенсификаторы, снижающие в 3-5 раз поверхностное натяжение на границе нефть – нейтрализованная кислота, ускоряющие и облегчающие очистку призабойной зоны от продуктов реакции и от отреагировавшейся кислоты. В качестве интенсификаторов применяют некоторые ингибиторы, такие как кабанин А, катанин А, ОП – 10, ОП – 7 и др.
Объём рабочего раствора кислоты устанавливают в зависимости от толщины и физических свойств пласта, химического состава пород, диапазона изменения проницаемости и числа предыдущих обработок.
VР Р-РА = h·gуд;
Где h – величина интервала перфорации, м;
gуд – удельный расход кислоты, м3 /т.
Для первичных обработок gуд изменяется от 0,4 до 0,8 м3 /т. При повторных обработках от 0,6 до 1,6 м3 /т. Чем более проницаемый пласт, тем в большую сторону принимают удельный расход.
В соляно – кислотный раствор могут добавлять сульфаминовую и уксусную кислоты. Эти добавки полезны в случае, если карбонатный коллектор содержит большое количество кальцита, доломита и других солей угольной кислоты, а также содержание карбонатов свыше 10%.
Эти кислоты замедляют процесс реакции и позволяют соляной кислоте глубже проникнуть в пласт. Кроме того их применяют для уменьшения осадкообразования продуктов реакции. Уксусная кислота способствует уменьшению осадкообразования соединений железа.
В случае терригенных пород с карбонатностью менее 10% используют смесь, состоящую из плавиковой и соляной кислот.
HCl – 10…15% - в массовых %;
HF – 3…5% - в массовых %.
Объём смеси при первичной обработке берут 0,3…0,4 м3 на 1 м перфорированной толщины.
Для коллекторов – ангидритов используют соляную кислоту с добавлением от 6 до 10% азотнокислого натрия.
Различают следующие виды кислотных обработок:
1. Кислотные ванны.
2. Простые кислотные обработки.
3. Обработки под давлением.
4. Пенокислотные.
5. Серийные.
6. Поинтервальные (ступенчатые).
7. Кислотоструйные (гидромониторные).
8. Термохимические.
9. Термокислотные.
и другие.
Кислотные ванны предназначены для очистки поверхности открытого забоя и стенок скважины от цементной и глинистой корок, смолистых веществ, продуктов коррозии, кальциевых отложений, а также для очистки фильтра, освобождения прихваченного пробкой оборудования, очистки забоя и фильтровой части после ремонтных работ.
Кислотная ванна отличается от других видов соляно – кислотных обработок тем, что объём рабочего раствора, составляет не более объёма ствола в заданном интервале, закачивают его до забоя, не продавливая в пласт. При этом раствор кислоты выдерживают в интервале обработки в течение 16-24 часов. Затем отреагировавшую кислоту вместе с продуктами реакции удаляют из скважины обратной промывкой.
Простые кислотные обработки предназначены для воздействия на породы призабойной зоны с целью увеличения их проницаемости. Процесс ведётся с обязательным задавливанием кислоты в пласт.
Процесс соляно – кислотной обработки скважины заключается в следующем. В начале закачивают нефть или воду, затем при открытом кране на отводе затрубного пространства – расчётное количество приготовленного рабочего раствора соляной кислоты. При этом объём первой порции кислоты рассчитывают так, чтобы она заполнила трубы и кольцевое пространство от башмака до кровли пласта. После этого закрывают кран на отводе затрубного пространства и под давлением закачивают в скважину остатки кислотного раствора. Кислота начинает проникать в пласт. Оставшуюся в трубах и в фильтровой части скважины кислоту продавливают в пласт нефтью или водой.
Необходимо учитывать, чтобы уровень кислоты в затрубном пространстве в период закачки и продавки её в пласт находился только в пределах интервала ствола, выбранного для обработки.
Важное условие успешности солянокислотных обработок – срок выдержки кислоты в пласте, который зависит от многих факторов и для различных условий различен.
Сроки выдержки кислоты на реагирование устанавливают опытным путём для каждого эксплуатационного объекта на основе определения остаточной кислотности раствора после различных сроков выдержки его в пласте.
Кислотные обработки под давлением применяют с целью продавки кислоты в малопроницаемые интервалы продуктивного пласта. При простых солянокислотных обработках кислота проникает в хорошо проницаемые пропластки, а плохо проницаемые пропластки остаются не охваченными обработкой. Кислотные обработки под давлением устраняют этот недостаток, обусловленный слоистой неоднородностью пласта. Этот вид обработки проводят с применением пакера.
При открытом кране на отводе затрубного пространства и не посаженом пакере в скважину закачивают кислоту в объёме труб и подпакерного пространства, после чего пакером герметизируют затрубное пространство и закачивают кислоту в объёме спущенных труб с максимальным повышением темпа закачки. Затем, не снижая давление, вслед за кислотой прокачивают расчётный объём продавочной жидкости и закрывают кран на головке арматуры. Скважину оставляют в покое до полного спада или стабилизации давления.
Многократные обработки заключаются в том, что призабойную зону скважины обрабатывают несколько раз с интервалами между обработками в 5-10 суток с целью вывода скважины на максимальную производительность за короткий срок.
Пенокислотные обработки применяют при значительной толщине пласта и низких пластовых давлениях. Сущность этого вида обработок заключается в том, что в призабойную зону скважины вводят аэрированный раствор кислоты и ПАВ в виде пены. Чтобы получить пену к раствору кислоты добавляют ПАВ. Пенокислотная обработка имеет следующие преимущества перед обычной обработкой:
1. Кислотная пена значительно медленнее растворяет карбонатный материал, чем обычная кислота; это способствует более глубокому проникновению активной кислоты в пласт, что приводит к увеличению проницаемости удалённых от скважины зон пласта и их приобщению к дренированию;
2. Кислотная пена обладает меньшей плотностью и повышенной вязкостью, чем обычная кислота; это позволяет увеличить охват воздействия всей продуктивной толщины пласта, что особенно важно при большой его толщине и низких пластовых давлениях;
3. Содержание в пене ПАВ снижает поверхностное натяжение кислоты на границе с нефтью, а сжатый воздух, находящийся в пене, расширяется во много раз при понижении давления после обработки; всё это в совокупности способствует улучшению условий притока нефти в скважину и значительно облегчает её освоение.
Поинтервальные (ступенчатые) обработки – последовательные обработки нескольких интервалов пласта значительной толщины с целью полного охвата пласта или отдельных его продуктивных пропластков. После обработки первого интервала и кратковременной его эксплуатации, принудительно – направленным способом воздействуют на следующий интервал или пропласток и т. д., пока полностью не будут охвачены вся толщина пласта или все его пропластки.
Обработки, проводимые через гидромониторные насадки (сопла). В этом случае растворяющее действие активной кислоты и механическое разрушающее действие струи большого напора способствуют: очистке стенок скважины от плотных забойных песчаных пробок струями жидкости, направленными в пробку; интенсивному разрушению пород с созданием каналов растворения в заданном интервале пласта для последующего направленного ГРП.
При таких обработках необходимо обеспечивать максимально возможную для данного диаметра сопла скорость выходящей струи.
Термохимические обработки – обработки скважин горячей соляной кислотой, нагрев которой происходит за счёт теплового эффекта экзотермической реакции соляной кислоты с магнием или некоторыми его сплавами в специальном реакционном наконечнике, спущенном на НКТ в пределы интервала, намеченного под обработку. Такие обработки применяют для очистки призабойной зоны скважин от асфальто-смолистых, парафиновых и других материалов.
Термокислотные обработки – комбинированный процесс, в первой фазе которого осуществляется термохимическая обработка, во второй (без перерыва во времени после термохимической) – обычная (простая) солянокислотная обработка.
Для проведения термокислотной обработки наполненный магнием реакционный наконечник спускают на трубах в скважину и устанавливают против обрабатываемого интервала пласта. Затем закачивают нефть и вслед за ней без всякого перерыва раствор соляной кислоты, регулируя скорость закачки в соответствии с расчётным режимом.
Скорость прокачки раствора соляной кислоты должна быть такой, чтобы в течении всего процесса на выходе наконечника была одинаковая запланированная температура и постоянная остаточная кислотность раствора.