Киселинно третиране на кладенци: технологии и оборудване

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Киселинната обработка на кладенците е една от технологиите, използвани при разработването на кладенци и тяхната експлоатация. Основната му цел е да почисти долния отвор, за да стимулира притока на резервоарна течност. Има няколко модификации на тази технология, в зависимост от режима на стимулиране на резервоара и геоложките условия.

Цел и принцип

Киселината се използва при сондиране, експлоатация и поддръжка на съоръжения за производство на нефт за решаване на следните проблеми:

• обработка на дънната зона по време на разработването на кладенеца (за вливане на резервоарен флуид след завършване на изграждането му);
• интензификация (увеличение на дебита);
• почистване на филтъра и дънния отвор от замърсители, натрупващи се по време на работа, след инжектиране на вода или ремонт на кладенец;
• отстранете отлаганията в струните на корпуса и друго подземно оборудване.

Киселините, изпомпвани в кладенеца, разтварят съдържащи калций скали (варовик, доломит и други), както и частици циментови композиции, които остават на дъното след циментиране на пръстена.

Видове обработка

В практиката на експлоатация и поддръжка на съоръжения за производство на петрол се разграничават следните видове киселинна обработка:

• матрица (инжектиране на реагент под налягане, чиято стойност е по-малка от хидравличното разбиване);
• киселинни вани на място (просто лечение);
• под високо налягане (киселинно фрактуриране, докато се получава фрактуриране);
• интервална експозиция;
• термична киселинна обработка.

Последният тип технология се използва в ситуации, когато порите на резервоара в зоната на дъното са запушени с парафинови отлагания, катран и въглеводороди с високо молекулно тегло.

Киселинните кладенци се извършват основно в следните случаи:

• първично разработване (пускане в експлоатация на кладенци);
• почистване на отворени филтри;
• почистване на филтъра, блокиран от тръбите на корпуса от киселинноразтворими материали.

Видове реагенти

Основните вещества, използвани при киселинната обработка на кладенците са хлороводородна HCl и флуороводородна HF киселини, както и тяхната смес (глинеста киселина). По-рядко използвани други киселини:

• оцетна;
• sulfamic;
• ant;
• сярна;
• смеси от органични киселини.

Ако геоложката формация е в условия на висока температура, тогава оцетна или мравчена киселина се изпомпва във формацията. Използването на сулфаминова киселина е оправдано в случаите, когато резервоарите се състоят от сулфатни и желязоносни карбонатни скали, т.к.тяхната реакция със солна киселина води до утаяване на гипс или безводен калциев сулфат.

Работният разтвор на реагента се приготвя на търговски киселинни основи и се транспортира в автомобилни или железопътни цистерни, боядисани отвътре с устойчив емайл, каучук или ебонитово покритие.

Киселинно третиране се извършва не само в нефтени кладенци, но и във водни инжекционни кладенци (за поддържане на налягането в резервоара), както и в артезиански кладенци. Работата в абисинските кладенци, на малка дълбочина, може да се извърши с парапет за почистване на кладенците.

Основни параметри

Следните фактори влияят върху избора на състава на реагента:

• Разбиване на скалата. При висока стойност на този индикатор е препоръчително да се използват сгъстени киселини и пяни. Това помага да се увеличи покритието на формацията. За сгъстяване на киселината се добавя карбоксиметилцелулоза (CMC).
• Замърсяване на долния отвор с минерални суспензии и ниска пропускливост на порестия резервоар. В този случай, за да се подобри проникването на реагента, за предпочитане са газирани киселини, при които повърхностното напрежение на границата със скалата е намалено. Въздух, азот, въглероден диоксид се използват за аериране на течности.
• Минерален състав на скалите. Шевовете, състоящи се от пясък, пясъчници и алевролити, се обработват с глинеста киселина.
• Температура на дъното. По този начин използването на сулфаминова киселина е ограничено от факта, че при нагряване до 80 ° C тя се разлага с вода с 43%. При температури над 115°C, концентрирансолна киселина.

Необходимият обем киселина се изчислява по формулата и зависи от следните фактори:

• дебелина на интервала на киселинното образуване;
• порьозност на скалата;
• дълбочина на обработка;
• радиус на кладенеца.

Максималното налягане на впръскване се определя от следните критерии:

• цели и метод на обработка;
• здравина на производствения корпус;
• дебелина на моста между работния и съседния интервал на образуване.

Продължителността на експозицията на киселина се определя емпирично - чрез измерване на концентрацията й в разтвора, изместен на кладенеца през тръби. Средната стойност на този параметър е в рамките на 16-24 часа.

Добавки

В чиста форма киселините се използват рядко. Следните вещества се използват като добавки към тях в петролната индустрия:

• инхибитори на корозията - за предотвратяване на повреда на корпуса, тръбите и друго оборудване;
• комплексни съединения, които предотвратяват образуването на гел или железен хидроксид, който запушва порите на колектора;
• калиев нитрат за лечение на анхидрити (сулфати);
• стабилизатори за поддържане на реакционните продукти в разтворено състояние;
• лимонена или оцетна киселина за третиране на желязосъдържащи карбонатни скали;
• повърхностно активни вещества или интензификации (OP-10, OP-7 и други) за подобряванеомокряемост на скалите и улеснява отстраняването на реакционните продукти от долния отвор.

Хлороводородна киселина

При подкисляване на кладенци с HCl, оптималната му концентрация е 10-16%. По-наситени разтвори не се използват поради следните причини:

• намалена скорост на разтваряне;
• увеличаване на корозивността;
• увеличаване на емулгиращата способност;
• увеличаване на утаяването на сол, когато се смеси със солена форма.

При обработка на сулфат-съдържащи скали, в работния флуид се въвеждат добавки от готварска сол, калиев или магнезиев сулфат и калциев хлорид. Последното вещество също така служи като забавител на киселинната неутрализация при повишени температури на долния отвор.

флуороводородна киселина

Флуорната киселина е силно мощна и се използва за разтваряне на следните материали:

• силикатни съединения в теригенни образувания;
• глина или циментова суспензия, абсорбирана по време на пробиване или ремонт на кладенец;
• циментова кора на дъното.

Амониев флуорид-бифлуорид също се използва като заместител на този реагент, чиято консумация е 1,5 пъти по-малка.

Просто лечение със солна киселина

Простите обработки се извършват с една помпа. Преди да се инжектира киселина, кладенецът се промива с вода, за да се отстранят предварително частиците утайка и други замърсители. Ако има отлагания от парафин или смоли в долния отвор и в тръбопроводите (тръбите), тогава вкато промиваща течност се използват органични разтворители - керосин, втечнена пропан-бутанова фракция и др. Обработката в изчерпани полета може да се извърши с балон за почистване на кладенец.

Предварителните дейности включват също следните операции:

• монтаж на подземния ремонтен възел на кладенеца;
• премахване на сондажно оборудване (за работещи кладенци);
• тръби за спускане към долните перфорации на третирания интервал:
• оборудване на кладенец с фитинги за тръбопроводи и възвратен клапан;
• тръбопровод на помпения агрегат с тръби, киселинноносител, цистерни с изместваща течност;
• хидротестване на инжекционни тръбопроводи под налягане 1,5 пъти по-високо от работното.

След това киселината се изпомпва в кладенеца в обем, равен на тръбната кухина, след което пръстеновидният клапан се затваря. След това се инжектират остатъкът от реагента и изместващата течност. Суровият дегазиран нефт се използва като последния в производствените кладенци. Можете да видите как изглежда процесът на киселинна обработка на снимката по-долу.

След изпомпване на пълния обем, затворете буферния клапан, изключете помпата и другото оборудване. Киселината остава в кладенеца за необходимото време за разтваряне, след което продуктите от химическата реакция се извличат от помпата чрез обратно промиване.

Интервална технология

При отваряне на нефтен и газов резервоар със слоеве с разлпропускливост, простото киселинно третиране на кладенците води до факта, че засяга само най-проницаемия слой. В такива случаи е препоръчително да използвате интервална технология.

За изолиране на всеки слой в кладенеца са монтирани 2 пакера. Потокът на киселинния разтвор през пръстена се предотвратява чрез циментирането му. След обработка на избрания участък от резервоара, те преминават към следващия.

Киселинно фрактуриране и термична киселинна обработка

Киселинна обработка на кладенци под високо налягане се извършва по време на експлоатацията и разработването на резервоари с разнородна пропускливост. Обикновените киселинни бани са неефективни в такива случаи, тъй като киселината "напуска" в добре пропускливи слоеве, докато други области остават непокрити.

Преди инжектирането на реагента, слоевете с висока пропускливост се изолират с помощта на пакери (подобно на предишната технология). Подготвителните мерки се извършват по схемата на проста киселинна обработка на кладенци. Обсадната колона е защитена чрез инсталиране на закотвен пакер върху тръбата.

Като работен реагент се използва емулсия, приготвена от разтвор на солна киселина и масло. Как изглежда разположението на блока Azinmash-30A за инжектиране на киселина в резервоара е показано на фигурата по-долу.

Този уред е оборудван с тройни бутални хоризонтални помпи с високо налягане. Понякога за обработка се използват 2 помпени станцииинсталация. Нефтената индустрия произвежда и други агрегати - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, произведени на шасито KrAZ или URAL. Типичното разположение на блоковете включва колесно офроуд шаси, монтажна платформа, на която е монтирано основното технологично оборудване, помпи за високо налягане, резервоар за транспортиране и подаване на реагент, киселинноустойчив колектор, състоящ се от налягане и засмукване тръбопроводи.

В случай на термична обработка с киселина реакционните накрайници се спускат в кладенеца. Вътрешната им кухина е изпълнена с магнезий под формата на чипове или гранули, а външната им повърхност е с перфорирани дупки. Когато е изложен на киселина, магнезият отделя голямо количество топлинна енергия.

Защита на оборудването от корозия

Реагентите, използвани при киселинно третиране на кладенци, са корозивни среди по отношение на металите. Скоростта на корозия на детайлите, изработени от стомана St3 при температура 20 °C и концентрация на HCl 10% е 7 g/(m²∙h), а за смес от 10 % HCl и 5% HF – 43 g/(m^{2∙h). Следователно, инхибиторите се използват за защита на метала на оборудването:}

• формалин;
• катапин;
• уротропин;
• I-1-A инхибитор;
• unicol и други.

Безопасност за подкисляване на кладенци

При подкисляване на образуванието се използват токсични и запалими вещества. В случай на теч или разлив могат да бъдат нанесени големи щетисреда.

Разработва се план за третиране с киселина и се одобрява от главния инженер на OGPD. Работите се извършват съгласно разрешителното и технологичния регламент. Прилагат се следните мерки за сигурност:

• Останките от химикали и миещи течности се събират в специални контейнери за последващо изхвърляне.
• Концентрацията на киселинните пари се следи с помощта на газов анализатор.
• Помпено оборудване и резервоари са монтирани на разстояние най-малко 10 m от кладенеца, кабините на автомобилите са разположени в обратната посока.
• По време на инжектиране на киселини в близост до блоковете остават само онези работници, чиито дейности са пряко свързани с поддръжката на оборудването; всички останали хора се отстраняват на безопасно разстояние.
• Забранено е извършването на работа при силен вятър, мъгла и през нощта.
• Ремонтни и монтажни работи по тръбопроводи и технологично оборудване не се извършват, докато не се освободи налягането в системата.
• За предпазване от въздействието на киселини се използват лични предпазни средства - специално облекло (гумени престилки, ботуши), гумени ръкавици, очила, маски, противогази.

На полето също трябва да има авариен запас от гащеризони и химикали за неутрализиране на киселини (вар, креда, хлорамин и други). От целия експлоатационен и инженерен персонал се изисква периодично обучение и сертифициране за познаване на правилата за безопасност съгласно график, одобрен от ръководителя на предприятието.