Солянокислотные обработки скважин

Карбозолин-О в химическом отношении представляет собой четвертичную аммониевую соль. При добавках его  в объеме 0,05% он превосходит уникол ПБ-5 по антикоррозионной активности.

Марвелан-КО также является четвертичной аммониевой солью, и дозировка  его, как ингибитора, может быть рекомендована  в объеме 0,10% и 0,05%.

По сравнению с ингибитором  униколом ПБ-5 реагент марвелан-КО не выделяется из кислоты в осадок после ее нейтрализации. При солянокислотных обработках глубокозалегающих продуктивных горизонтов с высокой пластовой температурой в раствор кислоты добавляют реагент И-1-А в смеси с техническим уротропином.

И-1-А – сложная композиция полиалкилперидинов. Хорошо растворим в органических растворителях (спиртах, ацетоне, кетонах), в сильных минеральных кислотах (соляной, серной и т.п.), частично в нефти, плохо – в бензине; нерастворим в воде. Скорость коррозии в ингибированном реагентом И-1-А 20%-ном растворе HCl не превышает 0,1 г/(м²*ч).

Наряду с указанными реагентами применяют и другие ингибиторы коррозии (катапины, катамины), которые являются побочными продуктами нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Иногда бывает необходимо увеличить скорость реакции соляно-кислотного раствора, как, например, в плотных слаборастворимых породах, или, наоборот, понизить, замедлить действие кислоты в хорошо растворимых карбонатных породах, чтобы обеспечить проникновение ее в активном состоянии как можно дальше в глубь пласта. С этой целью в процессе подготовки кислоты в нее добавляют вещества, называемые интенсификаторами. Они представляют собой различные поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение продуктов реакции. Адсорбируясь на стенках поровых каналов породы, ПАВ облегчают отделение от породы воды и улучшают условия смачивания для нефти, что способствует лучшему удалению продуктов реакции из пласта.

В качестве замедлителя  используют уксусную кислоту, добавка которой в количестве до 5% существенно снижает скорость нейтрализации кислотности солянокислотного раствора при его контакте с карбонатными компонентами пласта.

Другим замедлителем реакции является карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) – продукт обработки целлюлозы монохлоруксусной кислотой или монохлорацетатом натрия, представляет собой порошок белого или кремового цвета, сравнительно медленно растворяющийся в холодной воде.

Взаимодействуя с глинами, соляная кислота образует соли алюминия, а реагируя с цементом и песчаниками, образует гель кремниевой кислоты. Продукты этих реакций могут также выпадать в осадок. Для предотвращения выпадения осадков и удержания окислов железа и алюминия в растворенном состоянии применяют стабилизаторы.— уксусную (CH₃COOH) и плавиковую (фтористо-водородную HF) кислоты.

Добавляют уксусную кислоту  в количестве 0,8—1,6% от объема разведенной  соляной кислоты. Уксусная кислота  не только замедляет процесс взаимодействия кислоты с породой, но и способствует растворению карбонатных пород.

Добавка 1-2% плавиковой кислоты улучшает условия растворения цементной корки и предупреждает возможность образования геля кремниевой кислоты.

 

3.  Базы для хранения кислот.

Прием кислоты с железной дороги, приготовление из нее раствора требуемой  концентрации и хранение осуществляются на специальной кислотной базе.

Для хранения кислот применяют  металлические резервуары емкостью 25, 50 и 100 м³, гуммированные с внутренней поверхности специальными сортами резин, эбонитов и полуэбонитов. Применяют и футеровку внутренней поверхности емкостей диабазовыми плитками с использованием кислотоупорных наполнителей для замазок — андезитовой муки или порошка № 2 из диабазового литья (20% естественного базальта, 80% диабазовой муки).

Для перевозки и хранения ингибированной соляной кислоты предусматривается защита внутренней поверхности железнодорожных цистерн и резервуаров путем нанесения с помощью обычного краскораспылителя трех слоев стойкой эмали и двух слоев химически стойкого лака.

При отсутствии этих материалов применяют расплавленные смеси каменноугольного пека, древесной смолы и канифоли или смеси асфальта, озокерита и канифоли. Ограничиваются иногда и двух-трехкратной обмазкой горячим нефтяным битумом. Однако такой способ защиты является лишь временным мероприятием.

Наружную поверхность  емкостей кислотной базы рекомендуется  покрывать химически стойкими эмалями (в три слоя) и химически стойким  лаком (два слоя), как это предусматривается  для емкостей с ингибированной кислотой. При отсутствии этих эмалей наружную поверхность резервуаров следует дважды покрывать обычными масляными красками и эмалями для металла.

Кислотная база должна быть оборудована складом для хранения вспомогательных материалов и реагентов, лабораторным пунктом для производства анализов качества кислот и душевой с горячей и холодной водой для обслуживающего персонала.

 

4. Агрегаты и средства для кислотных обработок.

Для перекачки кислот из железнодорожных цистерн в  резервуары и из них в автоцистерны применяют различные кислотоупорные центробежные насосы, рассчитанные на давление 0,1-0,3 МПа и производительность 7-90 м³/ч.

 

Рисунок 1 – Общий вид  агрегата для солянокислотной обработки  Азинмаш–30А.

Для транспортирования, смешения и производства солянокислотной  обработки призабойной зоны скважины применяется агрегат Азинмаш-ЗОА (рисунок 1). Этот агрегат смонтирован на шасси грузового автомобиля КрАЗ-257 грузоподъемностью 10-12 т. За трехплунжерным насосом на одной раме с ним установлена цистерна емкостью 6 м³, гуммированная резиной. Агрегат комплектуется дополнительной цистерной емкостью до 7 м³, оборудованной на автоприцепе, Наибольшее давление на выкиде насоса равно 50 МПа при производительности 2,5 л/с; наибольшая производительность составляет 15,7 л/с при давлении на выкиде 7,6 МПа.

Для ведения кислотных обработок внедряется комплекс оборудования, разработанный ТатНИИнефтемашем: насосный агрегат с кислотной емкостью 3 м³, смонтированный на шасси грузового автомобиля КрАЗ-255Б высокой проходимости, что позволяет транспортировать кислоту по бездорожью. Агрегат снабжен дополнительной цистерной емкостью 6 м³, установленной на автоприцепе; кислотовозом типа КП-6,5 на шасси этого же автомобиля КрАЗ-255Б и дополнительной цистерны на автоприцепе емкостью 6 м³; прицепом-цистерной, состоящей из двух емкостей общим объемом 12 м³, смонтированной на гусеничной тележке «Восток». Все емкости в этом комплексе гуммированы. Комплекс оборудования позволяет доставить 33 м³ кислоты за один рейс.

Для перевозки растворов  ингибированной соляной кислоты  используют также специальные автоцистерны объемом 4 и 20 м³. Кроме того, на промыслах для закачки раствора кислоты в скважину применяют различные цементировочные агрегаты и агрегаты для гидроразрыва пласта.

Концентрированная техническая  соляная кислота (неингибированная) транспортируется с заводов до баз хранения на промыслах, в основном, в специальных гуммированных против коррозионного разрушения железнодорожных цистернах.

Практикуется также  доставка соляной кислоты в керамических кислотостойких туриллах и в отдельных случаях в стеклянных бутылях, упакованных в открытые деревянные ящики (обрешетки) или плетеные ивовые корзины. Однако такая доставка является нежелательной, так как связана с неоправданной затратой транспортных средств и ручного труда для погрузочно-разгрузочных работ и небезопасна для обслуживающего персонала.

Ингибированную соляную  кислоту можно доставлять в обычных  железнодорожных цистернах той  же грузоподъемности, но с защитным покрытием химически стойкими эмалями и лаками. Уксусную кислоту транспортируют до кислотной базы в металлических гуммированных или в специальных алюминиевых железнодорожных цистернах Техническую плавиковую кислоту обычно доставляют в эбонитовых баллонах массой 16 кг. Хранить плавиковую кислоту в стеклянных или керамических баллонах недопустимо, так как они разъедаются от ее действия.

 

5. Приготовление раствора соляной кислоты.

Концентрированную соляную  кислоту до раствора заданной концентрации разбавляют или на месте ее хранения (кислотной базе) пли непосредственно  у скважины, подготовленной под обработку. Для ее приготовления рассчитывают требуемые количества воды и кислоты; определяют плотность товарной концентрированной кислоты в лаборатории цеха или кислотной базы (выраженную в градусах условной вязкости (°ВУ), по таблице находят НСl в весовых процентах и в граммах на 1 л.

Количество товарной кислоты в объемных единицах (в  м³), необходимое для получения раствора любого количества заданной концентрации, определяют по формуле:

          (1)

где V_T — объем товарной кислоты; — заданная плотность готового рабочего раствора, взятая по таблице исходя из заданного процентного содержания НС1 в рабочем растворе; — плотность определенной товарной кислоты.

На практике для быстроты расчетов при определении количества технической соляной кислоты для приготовления 1 м³ раствора различной концентрации пользуются таблицами.

Порядок добавления различных  реагентов в кислоту при ее подготовке следующий: вода — ингибиторы — стабилизаторы (уксусная и плавиковая кислоты) — техническая соляная кислота — хлористый барий — интенсификатор.

При разбавлении концентрированной  кислоты водой непосредственно у скважины используют специальные мерники. Обычно для этих целей применяют установленные на полозья передвижные промысловые мерники объемом 14 м³, внутренняя поверхность которых покрыта защитным слоем. Используются также обычные металлические мерники и без защитных покрытий с учетом заполнения их ингибированной кислотой, разведенной до 8-15%-ной концентрации. Такие мерники после опорожнения необходимо промыть сильной струёй воды, а затем слабым раствором фосфата натрия из расчета 3-4 кг тринатрийфосфата на 1 м³ воды.

 

2 Виды солянокислотных  обработок.

 

На нефтяных промыслах применяют следующие виды кислотных обработок: кислотные ванны, кислотные обработки, кислотные обработки под давлением, термохимические и термокислотные обработки и т. д.

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.

 

2.1 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% уксусной кислоты. 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 продавочной  жидкости обычно используют воду.

Если же после кислотной  ванны планируется сразу прямая промывка забоя (через насосно-компрессорные трубы), то в качестве промывочной жидкости следует применять нефть.

 

2.2 Кислотные обработки.

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

Схема расположения оборудования при обычной кислотной обработке приведена на рисунке 2. Устье скважины обвязывают с агрегатом Азинмаш-ЗОА или агрегатом другого типа и добавочными емкостями для кислотных растворов и продавочной жидкости. В качестве продавочной жидкости обычно применяют для нефтяных скважин сырую дегазированную нефть, для нагнетательных — воду и для газовых — воду или газ, если давление газа на газосборном пункте будет достаточным для задавливания кислоты в пласт.

1. насосный агрегат типа Азинмаш;
2. емкость для кислоты на агрегате;

3- емкость с кислотой, установленная  на прицепе; 4 - емкость для кислоты; 

5 - емкость для продавочной  жидкости;

6 — устье скважины

Рисунок 2 – Расположение оборудования при обычной солянокислотной обработке.