Сборник статей 2018 116 удк 622. 276. 63 Анализ технологии проведения реагентной обработки
 Скачать 272.03 Kb.
|
|
Оценка состояния ПЗП и выбор метода воздействия Причины снижения проницаемости ПЗП могут быть определены только после проведения соответствующих термо - и гидродинамических исследований Методики проведения таких исследований широко освещены в печати Данные этих исследований по мере их пополнения могут служить источником информации навесь период эксплуатации месторождения Прежде всего, исследованию подлежат пластовая нефть на состав и наличие АСПО , пластовая вода, газ определяются давление, температура, газовый фактор, вязкости и температуры выпадения парафина, асфальтенов , смола также состав горных пород в ПЗП , радиус и степень снижения проницаемости пласта в эксплуатаци - онной скважине БУЛАТОВСКИЕ ЧТЕНИЯ СБОРНИК СТАТЕЙ – 2018 120 Таким образом, задача воздействия на призабойную зону пласта может свестись практически к трём перечисленным выше причинам 1) воздействию нагорные породы 2) воздействию на флюиды в ПЗП ; 3) удалению продуктов коррозии Первая задача может решаться путём воздействия на ПЗП кислотами , вторая – растворителями, третья – комбинированным воздействием первых двух Могут быть при этом выбраны комбинированные методы воздействия и для решения первой задачи, например, растворитель – соляная кислота, растворитель – ПАВ – соляная кислота. В этом случае обработка ПЗП предварительно растворителем очищает и увеличивает контактную поверхность породы, занятой АСПО , для дальнейшего кислотного воздействия В нагнетательных и добывающих скважинах при применении технологии повышения нефтеотдачи пластов закачкой сточных вод, СО, ШФЛУ снижение характеристик ПЗП в большой степени связано с отложением асфальто - смоло - парафиновых отложений Эта же причина проявляется и при длительной закачке сточных вод, в которых остаточные химреагенты играют роль различных внешних источников воздействия на остаточную нефть и приводят к значительным изменениям физико- химических свойств не только нефти и воды , но и характеристики породы в ПЗП Технологии реагентной обработки призабойной зоны пласта Для облегчения притока нефти и газа к забоям эксплуатационных скважин и поглощения воды нагнетательными скважинами применяют методы реагентной обработки призабойной зоны с целью увеличения их проницаемости В большинстве случаев приходится искусственно увеличивать число поровых каналов на забое и удлинять их протяжённость По характеру воздействия на призабойную зону скважин методы увеличения проницаемости пород могут быть условно разбиты на химические , механические, тепловые и физические Применение химических методов воздействия на продуктивные пласты основано на происходящих реакциях взаимодействия закачиваемых химических веществ (в основном, различных кислот) с некоторыми породами, которые растворяются, тем самым увеличивая размеры поровых каналов и повышая пластовую проницаемость Метод кислотного воздействия основан на реагировании водного раствора кислот с минерала - ми, образующими породу коллектора, и привнесёнными твёрдыми минеральными веществами, блокирующими призабойную зону Кислотное воздействие впервые было применено для увеличения дебитов нефтяных скважин на месторождениях с карбонатными коллекторами Для проведения кислотной обработки использовалась соляная кислота, и метод получил название солянокислотной обработки Затем область применения кислотной обработки и ассортимент кислотных растворов, используемых при этом методе, значительно расширились В настоящее время в нефтедобывающей промышленности кислотное воздействие используется для обработки призабойной зоны в нефтедобывающих и водонагнетательных скважинах в пери - од их освоения или ввода в эксплуатацию ; обработки призабойной зоны этих скважин при повышении (интенсификации) их производительности очистки фильтра и призабойной зоны скважин от образований, обусловленных процессами добычи нефти и закачки воды очистки фильтра в призабойной зоне скважин от образований, обусловленных процессами ремонта скважин удаления образований на обсадных колоннах ив подземном оборудовании, обусловленных процессами эксплуатации скважин инициирования других методов воздействия на призабойную зону К базовым реагентам, используемым при кислотном воздействии, относятся соляная (хлористоводородная НС) и плавиковая ( фтористоводородная HF) кислоты При освоении скважин и интен - сификации притоков и закачки применяют также другие органические и неорганические кислоты и их смеси уксусную СН 3 СООН , сульфаминовую NH 2 SO 3 H, серную Н 2 SO 4 , глинокислоту (HCl + HF) и т п Карбонатные коллекторы , не содержащие в своём составе осадкообразующих включений ( сульфаты , соединения железа и другие ), предпочтительно обрабатывать соляной кислотой . Вместе с тем соляная кислота без добавок используется сравнительно редко , а на практике при - меняют композиции кислотных растворов со специальными присадками Рабочую концентрацию солянокислотного состава определяют с учётом растворяющей способности и скоростей растворения породы и нейтрализации кислоты в составе (коррозионной активности, эмульгирующего свойства (способности образовывать осадки при смешивании с пластовой водой и величины пластового давления. БУЛАТОВСКИЕ ЧТЕНИЯ СБОРНИК СТАТЕЙ – 2018 121 С увеличением концентрации соляной кислоты растворяющая способность её повышается , в то же время скорость растворения при концентрациях более 22 % снижается Возрастают с увеличени - ем концентрации кислоты коррозионная активность и эмульгирующее свойство, а также вероятность выпадения солей в виде осадка при смешивании кислоты с пластовой водой Оптимальная концентрация соляной кислоты принимается равной 10–16 %. Реакция взаимодействия соляной , уксусной и сульфаминовой кислот с основными разностя - ми карбонатного коллектора происходит соответственно по схемам : СаСО 3 + НС = СаС l 2 + H 2 O + CO 2 ; С + 2 С H 3 C ООН = Са ( СН 3 СОО ) 2 + НО + СО 2 с известняками СОН Са (N Н 2 S О 3 ) 2 + НО + СО CaMg(CO 3 ) 2 + НС = CaCl 2 + MgCl 2 + 2H 2 O + с доломитами ; С + 4 СН 3 СООН = Mg( СН 3 СОО ) 2 + Са ( СН 3 СОО ) 2 + 2H 2 O + 2CO 2 ; С + НОН = НО + НО + 2H 2 O + Химический состав породы определяюще влияет на выбор реагента и его компонентов Сульфат - и железосодержащие карбонатные коллекторы предпочтительно обрабатывать уксусной и сульфаминовой кислотами При обработках сульфатсодержащих карбонатных коллекторов растворами соляной кислоты следует в кислотные составы вводить присадки хлористого кальция или поваренной соли, а также сульфатов калия и магния Эти присадки снижают скорость растворения сульфатсодержащих коллекторов и предупреждают выпадение в осадок гипса или безводного сернокислого кальция Их массовое содержание в растворе составляет соответственно, %: поваренная соль 6–7; хлористый кальций 5–10; сульфат калия или магния 3–4. В указанных целях желательно использовать пластовую воду хлоркальциевого типа плотностью не менее 1,18 г / см 3 , разбавляя ею концентрированную соляную кислоту до принятой концентрации Ангидриды предпочтительно обрабатывать солянокислотными растворами с массовым содержанием азотнокислого калия При обработке железосодержащих карбонатных коллекторов растворами соляной кислоты осадкообразование предупреждается присадкой в раствор уксусной или лимонной кислот, массовая доля которых соответственно составляет 3–5 % и 2–3 %. На терригенные коллекторы воздействуют смесью соляной и плавиковой кислот Взаимодействие плавиковой кислоты с силикатными материалами, кварцем и каолином терригенного коллектора происходит последующим реакциям SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O; H 4 Al 2 Si 2 O 3 + 14HF = 2AlF 3 + 2SiF 4 + 9H 2 O. Реакция с кварцем протекает медленно Наиболее бурно реагирует плавиковая кислота с алю - мосиликатами (например, каолином и другими ). К объектам воздействия плавиковой кислоты относятся цементирующие силикатные разности – аморфная кремнекислота , глины и аргиллиты Образовавшийся в результате реакции плавиковой кислоты и терригенной породы фтористый кремний, реагируя с водой , в свою очередь образует гидрат окиси кремния, который по мере снижения кислотности раствора превращается из золя в студнеобразный гель, запечатывающий поровое пространство Для предупреждения образования в поровом пространстве геля кремниевой кислоты плавиковая кислота при обработке терригенных коллекторов применяется только в смеси с соляной Соляная кислота здесь обеспечивает повышенную кислотность среды и предотвращает образование геля из гидрата окиси кремния, так как практически не реагирует с соединениями кремния Взаимодействие плавиковой кислоты с цементирующими материалами и породой иногда сопровождается пескопроявлениями , те разрушением структуры призабойной зоны Дезагрегирование и разрушение терригенного коллектора в зоне обработки глинокислотой предупреждается подбором концентраций HF в смеси кислот и удельного расхода смеси Оптимальным считают содержание в смеси 3–5 % HF и 8–10 % HCl. Удельный объём для первичных обработок глинокислотой ограничивается м 3 на 1 м обрабатываемой толщины пласта При взаимодействии фтористоводородной кислоты с карбонатными разностями породы или цементирующего материала образуются нерастворимые фтористые соединения кальция и магния , поэтому при содержании в терригенной породе более 2 % карбонатов сначала проводят солянокис - лотную обработку призабойной зоны на глубину простирания, равную или большую, чем при глино - кислотном воздействии, с концентрацией соляной кислоты на 2–4 % выше, чем в смеси с плавиковой БУЛАТОВСКИЕ ЧТЕНИЯ СБОРНИК СТАТЕЙ – 2018 122 Температурный режим пластов обусловливает скорость реакции кислот с породой , а повышен - ные температуры (более 60 С) определяют требование по применению для обработок скважин реагентов и составов с замедленными сроками нейтрализации, что повышает охват пластов обработкой по его простиранию Наибольший эффект замедления скорости нейтрализации кислот обеспечивает применение кислотных эмульсий с регулируемым сроком стабильности, в которых кислота представляет дисперсную фазу, а дисперсионную среду – нефть или нефтепродукты Они обволакивают капли кислоты и предотвращают её взаимодействие с породой и металлом нефтепромыслового оборудования на период стабильности Эмульсии , являясь вязкоупругими составами, повышают и охват воздействием по толщине пласта Их проникающая способность определяется степенью дисперсности, но вместе стем область применения эмульсий вследствие повышенной вязкости ограничивается в основном трещиноватыми и трещиновато - пористыми коллекторами Такие эмульсии имеют следующий состав 50–70 % кислотного раствора и 30–50 % нефтепродукта В эмульсии добавляют присадки – эмульгаторы и деэмульгаторы , а также другие ПАВ , регулирующие их стабильность, дисперсность и сроки разрушения Для увеличения времени нейтрализации соляной кислоты в качестве замедлителя используют хлористый кальций, с вводом которого в раствор замедляется реакция С увеличением концентрации хлористого кальция возрастают вязкость и плотность раствора, в результате также снижается скорость нейтрализации кислотного раствора, затворённого на хлористом кальции или пластовой воде хлоркальциевого типа плотностью 1,18 г / см 3 и выше Суммарный эффект замедления скорости нейтрализации при этом достигает 2,5 раза Смеси сильных и слабых кислот нейтрализуются медленнее, чем раствор сильной кислоты такой же концентрации При этом сильная кислота в растворе со слабыми кислотами подавляет их диссоциацию, на чем основано замедленное вступление в реакцию молекул слабой кислоты, так как её молекулы , не подвергшиеся диссоциации, не реагируют с породой практически до полной нейтрализации сильной кислоты В качестве присадок к сильным кислотам используют органические кислоты – уксусную и лимонную Скорость нейтрализации составов замедляется в 4,5 раза при добавке 3–5 % уксусной кислоты или 2–3 % лимонной Ещё медленнее нейтрализуются растворы уксусной кислоты, так как имеют малую степень диссоциации Встадии опытно- промышленных работ для повышения производительности скважин и их освоения находит применение оксидант – продукт жидкофазного окисления углеводородов, содержащий в своём составе уксусную и другие органические кислоты, растворители и воду При температурах 115–165 ° С для увеличения глубины охвата по простиранию пористых пластов низкой проницаемости применяют концентрированную соляную кислоту (25–35 % НС, ингибированную реагентом В -2. Снижение скорости нейтрализации при использовании концентрированной соляной кислоты объясняется уменьшением диссоциации при содержании хлористого водорода более 22 %. Тип коллектора и гидродинамические характеристики скважины в призабойной и удалённой зонах определяют требования к реологическим характеристиками способности рабочих жидкостей В трещиноватых и трещиновато - пористых коллекторах предпочтительно использовать вязкие и вязкоупругие системы – кислотные эмульсии и пены , а также загущенные кислотные составы Применение этих реагентов повышает охват пласта по простиранию и по толщине, так как при их продвижении в трещинах создаются значительные сопротивления, а рост давления способствует проникновению кислот в поры и микротрещины Замедление взаимодействия кислоты с карбонатной породой в пенах обусловлено прилипанием газовых или воздушных пузырьков к поверхности породы Прилипшие пузырьки уменьшают доступ кислоты к породе , вследствие чего снижается скорость её нейтрализации и увеличивается охват обрабатываемой зоны Поверхностно - активное вещество, вводимое в пены , помимо того, что само адсорбируется на породе, оно предупреждает также коалесценцию пузырьков, создавая условия для их прилипания к породе В нейтрализованном растворе оно снижает межфазное натяжение и тем самым улучшает вынос отработанного раствора продуктами реакции из зоны обработки Пены , являясь структурированными упругими системами, характеризуются наличием начального градиента давления, что благоприятно для их применения с целью повышения охвата воздействием по толщине пласта Вместе стем применение кислотных пен пока что ограничивается температурным режимом обработки, пеногасящими свойствами нефтей и содержанием вводе хлоридов При содержании вводе хлоридов 5 % и более и температурах 60–85 ° С устойчивость пен мала В условиях фильтрации через пористые среды при наличии слоя нефти над пеной она разрушается В силу указанных свойств пен их желательно применять в трещиноватых и трещиновато - пористых коллекторах при невысоких пластовых давлениях ив водонагнетательных скважинах Кислота , загущенная 0,3–0,5 % карбоксиметилцеллюлозой ( КМЦ ), имеет вязкость до 20 мПа∙с , что снижает скорость нейтрализации Кроме того, КМЦ , адсорбируясь на породе, уменьшает площадь контакта кислоты с породой , а также снижает скорость её нейтрализации Совокупное действие ука - БУЛАТОВСКИЕ ЧТЕНИЯ СБОРНИК СТАТЕЙ – 2018 123 занных факторов приводит к увеличению глубины обработок, а создаваемые сопротивления при движении загущенной кислоты способствуют увеличению охвата пласта по толщине Вместе с тем КМЦ марок 500 и 600 подвергаются деструкции при температуре 60 ° С В пористых коллекторах низкой проницаемости и при загрязнении призабойной зоны минеральной взвесью лучше использовать кислотные составы повышенной проникающей способности, к кото - рым относят газированные кислоты и кислоту улучшенной фильтруемости Газированные кислоты по содержанию в них газовой фазы подразделяются на газированные жидкости и аэрозоли , при этом в аэрозолях преобладает газовая фаза, а в газированной кислоте – жидкая По мере насыщения газа парами кислоты её проникающая способность возрастает, так как снижается поверхностное натяжение на границе с породой Поэтому кислотные золи проникают в самые мельчайшие трещины и поро - вые каналы, куда кислоты и водные растворы неспособны попасть из- за противодействия капиллярных сил Газовой фазой в газированных кислотах служат воздух, азот и углекислый газ Применение азота снижает коррозионную активность и взрывобезопасность , а применение углекислого газа повышает растворяющую способность системы Кислоты , используемые для освоения скважин и повышения их производительности, представляют по отношению к металлу коррозионно - активные среды При 20 Си концентрации кислот 10 % скорость коррозии стали марки Ст 3 в них составляет ( г /( м 2 ∙ч )): соляная кислота 7,0; уксусная кислота 2,97; ● сульфаминовая кислота 2,18; ● глинокислота (10 % HCl + 5 % HF) 43,1. С увеличением концентрации кислоты и температуры коррозионная активность кислот по стали возрастает Для защиты металла наземного и подземного оборудования, фильтра скважин, обсадных и насосно - компрессорных труб от кислотной коррозии используют ингибиторы В частности , для соляной и глинокислоты ингибиторами служат формалин, катапин , уротропин, уникол , ингибиторы В -1 и В -2 и др К реагентам , используемым в качестве ингибиторов коррозии, предъявляют следующие требования эффективность ингибитора должна обеспечивать снижение скорости коррозии металла враз и более при малых концентрациях и невысокой стоимости растворимость в используемых кислотах должна быть хорошей допускается только слабая замутнённость раствора, заметно не отражающаяся на его фильтрации после нейтрализации кислоты карбонатами ингибитор не должен выпадать в осадок (высаливаться ингибитор или композиционные добавки, входящие в его состав, не должны образовывать осадков с продуктами реакции Кислотное воздействие разделяют на следующие виды : 1) кислотные ванны 2) внутрипластовые и поинтервальные кислотные обработки 3) кислотный гидроразрыв пласта или кислотные обработки при высоком давлении 4) кислотно- гидромониторное и термокислотное воздействия Кислотные ванны целесообразны при первичном освоении скважин в период ввода их в экс - плуатацию или в процессе эксплуатации для удаления с фильтра загрязняющих кислоторастворимых материалов Кислотные ванны предпочтительно применять для очистки необсаженных фильтров скважин Для обработки скважин, фильтр которых перекрыт обсадными трубами, используют кислотные составы пониженной коррозионной активности Потребное количество кислотного раствора на кислотную ванну равно объёму ствола скважины в интервале обработки Под внутрипластовой кислотной обработкой понимается воздействие кислотным раствором с закачкой его в призабойную зону Потребный объём кислотного составам) для внутрипластовой обработки ( ) 2 2 скв об кс r R m h V − ⋅ ⋅ ⋅ π = , где h – толщина обрабатываемого интервалам т – пористость (эффективная) пород, доли ед об – радиус (глубина) обработки, м скв r – радиус скважины, м Если радиус обработки достаточно велика продолжительность нейтрализации кислотного состава мала и недостаточна для закачки активного раствора на всю глубину обработки по простиранию пласта, то применяют поэтапную внутрипластовую обработку Сущность этой обработки заключается в поочерёдной закачке кислотных составов и специальных жидкостей, которые как бы блокируют обработанные кислотным составом поверхности от дальнейшего взаимодействия с ним Такими |