2. Технологія імпульсної і реагентно – імпульсної обробки свердловин

Реагентно - гідроімпульсно - віброструйная обробка. Технологія реалізується за допомогою віброструйного декольмататора, руйнуючого кольматуючі утворення закачуванням в призабійну зону кислот або інших реагентів шляхом багатократних гідравлічних ударів і винесення на поверхню продуктів реакції. Пристрій дозволяє проводити декілька циклів дії (закачування і виклику притоки) за одну спуско - підйомну операцію. При цьому в кожному новому циклі збільшується радіус обробки, і нова порція реагенту впливає на наступний шар.

Принцип роботи декольмататора заснований на тому, що в підпакерному просторі в інтервалі перфорації періодично створюється імпульсний надмірний тиск, при якому в пласт подається чергова порція закачуємого реагенту (підпакерний простір - внутрішній об'єм свердловини, розташований під пакером, - елементом ущільнювача, що створює герметичний контакт труби з колектором).

Процес відбувається в режимі гідроудару, що полегшує проникнення реагенту в пористе середовище, приводить до руйнування кольматанта і підвищує ефективність дії. У розробленому пристрої величина імпульсу тиску може варіюватися в межах 2,0-10,0 МПа. Потім без проведення спуско - підйомних операцій і без заміни підземного устаткування проводиться запуск струменевого насоса і здійснюється винесення продуктів руйнування і відпрацьованого реагенту з пласта.

Технологія призначена для комбінованої обробки свердловин в низько проникних високо глинистих колекторах, а також колекторах з середньою і навіть високою проникністю, фільтраційні характеристики якої значно - на порядок і більш - понижені в процесі буріння, первинного розтину пласта або експлуатації свердловини.

У період з 2002-го по 2006 рік обробка призабійної зони пласта цим способом проведена на 17 свердловинах. Коефіцієнти їх продуктивності зросли в 2,3-5,9 разів. Прирости дебітів нафти в середньому склали 8,4 т/сутки. Додаткова добича нафти склала в середньому 1129 т на свердловино - обробку, що в 3 рази перевищує результати традиційної обробки призабійної (перфорованої прискваженної) зони.

Реагенти, використовувані для регенерації фільтрів свердловин, розрізняються як по своєму агрегатному стану (рідкі, порошкоподібні і газоподібні ), так і по характеру взаємодії з речовинами кольматанта (нейтралізатори, відновники і комплексо - утворювачі). Найбільш широкого поширення набули так звані реагенти-нейтралізатори. Механізм взаємодії таких хімікатів з кольматантом полягає в протіканні реакцій нейтралізації з переведенням нерозчинних гідроксидів і карбонатів металів в розчинні солі. Найбільш ефективним реагентом даної групи є соляна кислота. Висока ефективність обробки свердловини соляною кислотою пов'язана з хорошою розчинністю у воді хлоридів, що утворюються в результаті взаємодії кислоти з речовинами кольматанта. Для запобігання корозії металевих частин свердловини в ході кислотних обробок в кислоту вводять інгібітори катапін – А, катапін – Б, унікол та інші.

При обробці закольматованих фільтрів реагентами відновниками відбуваються реакції хімічного відновлення речовин кольматанта з перекладом їх в розчинний стан. Наприклад, при взаємодії з'єднань тривалентного заліза з дитионітом натрію (Na₂S₂O₄) відбувається відновлення заліза до розчинних двовалентних форм.

Процес розчинення кольматуючих з'єднань при їх взаємодії з реагентами - комплексо - утворювачами полягає в утворенні комплексних з'єднань заліза і кальцію, які добре розчинні у воді. Як реагенти - комплексо - утворювачі застосовуються триполіфосфат натрію (Na5Р3O10), гексаметафосфат натрію

(Na₆Р₆O₁₈) та інші.

Всі типи реагентів, що використовуються для обробки водозабірних свердловин повинні відповідати наступним вимогам:

· забезпечувати максимальне відновлення проникності фільтрів свердловин;

· повинні бути дозволені до використання в господарсько-питному водопостачанні на території РБ;

· продукти реакції реагентів з кольматантом повинні легко виділятися зі свердловини при післяремонтних відкачуваннях на скидання;

· при взаємодії з підземною водою реагенти не повинні утворювати з'єднаня, здатні погіршувати якість води при подальшій експлуатації свердловини;

· не повинні надавати токсикологічної дії на обслуговуючий свердловину персонал;

· не повинні містити тих домішок, що забруднюють водоносний горизонт і що не віддаляються при післяремонтних відкачуваннях зі свердловин на скидання.

Вибір реагенту повинен здійснюватися на підставі даних обстеження свердловин, лабораторних досліджень кольматуючих речовин, а також даних отриманих при проведенні декольматаційних робіт на свердловинах даного водозабору.

Область застосування окремих реагентів приведена в таблиці 1.

Характеристики оброблюваних свердловин	Реагенти та їх Композиції	Концентрації вживаних реагентів %
1	2	3
Фільтр свердловини і прифільтрова обсипка кислото - стійкі. Кольматуючі з'єднання представлені Fe(OH)3; FES; FeCO3; CaCO3	HCl + Na5P3O10 N2H4 + 2HCl + Na5P3O10 NH3O3H + Na5P3O10 Na2S2O4 + Na5P3O10 NH2SO3H	20-25 + 0.5-0.8 8-10 + 0.1 5-7 + 0.1 6-8 + 1.0 7-10
Фільтр свердловини і прифільтрова обсипка стійкі до розбавленої кислоти. Кольматуючі з'єднання представлені Fe(OH)3; FES; FeCO3; CaCO3	HCl + Na5P3O10	5-10 + 2.5
Фільтр і прифільтрова обсипка нестійкі до кислоти. (Обсипка містить вапняні включення). Кольматуючі з'єднання представлені Fe(OH)3; FES; FeCO3; CaCO3.	Na5P3O10 (NaPO4)6	5-8 5-8
Фільтр і прифільтрова обсипка нестійкі до кислоти. Кольматуючі з'єднання з переважанням Fe(OH)3.	Na2S2O4 Na5P3O10	5-10 1

Дітіоніт натрію (Na2S2O4) зазвичай застосовується при повторних регенераціях водозабірних свердловин і його використання при первинних обробках не рекомендується.

Не допускається використання бісульфату натрію як реагенту для регенерації фільтрів, закольматованих переважно з'єднаннями кальцію через небезпеку випадання вторинного осаду гіпсу.

Кількість реагенту, потрібного для обробки свердловини визначається на підставі її конструктивних характеристик і даних лабораторних досліджень кінетики розчинення кольматуючих в реагенті по формулі:

Р_р = 1,2К_с Р_к.

де Р_р - маса реагенту, кг;

К_с - коефіцієнт питомої витрати реагенту, потрібного для розчинення 1 кг кольматанта, визначається на підставі даних лабораторних досліджень. Для дітіоніта натрію і соляної кислоти значення коефіцієнта К_с може прийматися по таблиці 2

Таблиця 2. Значення коефіцієнта К_с для соляної кислоти і дітіоніта натрію.

Реагент	Концентрація %	Кс
1	2	3
Соляна кислота	5,0 10,0 20,0 27,0	20,5 10,2 5,1 3,1
Дітіоніт натрію	5,0 8,0	16,3 11,6

Р_к – маса кольматанта, кг, яка розраховується по залежності:

Р_к = К_н W_пор rк

де W_пор – об'єм пір гравієвого обсипання оброблюваної частини прифильтрової зони, м³;

rк - щільність кольматанта, кг/м³.

Щільність кольматанта визначається на підставі даних лабораторних досліджень при їх відсутності значення rк приймається в діапазоні 2100-3700 кг/м³.

К_н - коефіцієнт насиченості пір гравієвого обсипання кольматантом. Коефіцієнт насиченості пір гравієвого обсипання кольматантом визначається по залежності:

К_н = 1- (К₁/К₀)^1/3

де К₀ - коефіцієнт фільтрації гравієвого обсипання (прифильтрової зони радіусом 0,5 м) у момент здачі свердловини в експлуатацію, м/с.

К₁ - коефіцієнт фільтрації гравієвого обсипання (прифильтрової зони радіусом 0,5 м) на момент обстеження свердловини перед проведенням робіт по декольматації, м/с.

За відсутності даних про склад кольматанта і кінетиці його розчинення в реагенті, витрата соляної кислоти для регенерації фільтру може прийматися по таблиці 3

Таблиця 3. Витрата кислоти НСl концентрацією 25% для декольматації 1 м.п. фільтру

Внутрішній діаметр оброблюваного фільтру, мм	Витрата кислоти НСl, л
	Для обробки свердловин що періодично піддавалися реагентним обробкам	Для обробки свердловин що знаходилися тривалий час в експлуатації без декольматації
1	2	3
100 150 200 250 300 350	30 45 60 80 100 150	100 125 150 180 200 250

При обробці водозабірних свердловин, що каптують водоносні горизонти складені вапняками, реагентами з сильною кислотною реакцією повинні передбачатися заходи щодо запобігання газліфтного винесенню розчину реагенту зі свердловини, Оголовки оброблюваних свердловин повинні герметизуватися, на трубопроводах для подачі кислоти в свердловину вмонтовуватися зворотні клапани. При проведенні робіт по реагентної декольматації водопідіймальне устаткування свердловини демонтується. Розчини рідких реагентів повинні подаватися в порожнину фільтру свердловини по спеціальній заливальній трубі або шлангу. При цьому нижній кінець труби, встановлюється в нижній частині фільтру, і в процесі подачі розчину реагенту труби піднімають так, щоб до закінчення подачі розчину реагенту нижній зріз заливальної труби знаходився на відмітці верху фільтру. Після проведення реагентної декольматації фільтру зі свердловини віддаляються продукти реакції реагенту і кольматанта, а також і залишкова кількість реагенту відкачуванням на скидання. Тривалість таких відкачувань після визначається періодом, в течію якою електричний опір у відкачуваній рідині стає рівним (або вище) електричному опору води свердловини до обробки. У разі декольматації свердловини кислотними реагентами час закінчення відкачування може визначатися за значенням активній реакції середовища (рН) відкачуваної води.

Процес розчинення кольматанта при реагентній обробці (особливо при використанні соляної кислоти) прискорюється при підвищенні температури в зоні реакції до 50-60 ^ОС. Розігрівши зони реакції реагенту з кольматантом може здійснюватися різними способами:

• введенням в свердловину додаткових реагентів, при розчиненні яких у воді, виділяється велика кількість теплоти (наприклад, хлористого алюмінію);

• введенням в свердловину додаткових реагентів, які вступають в екзотермічну реакцію з реагентом (наприклад, при обробках соляною кислотою можуть додаватися безводний хлорид алюмінію або магнію);

• розігріванням реагенту в свердловині спеціальними нагрівальними приладами.