18.1.Кислотна обробка пласта

Для обробки свердловин застосовують соляну HCl, сірчану H₂SO₄, фтористоводневу HF та інші кислоти. Основна задача кислотної обробки – утворення глибоко проникаючих у пласт каналів роз’їдання, що з’єднують вибій свердловини з насиченими нафтою і газом участками пласта.

Солянокислотний вплив на привибійну зону пласта використовують при вмісті в породі карбонатів кальцію, магнію та інших мінералів, які активно реагують з кислотою. Іноді в процесі кислотного впливу очищається поверхня вибою від глинистої кірки (кислотні ванни) або в привибійній зоні утворюються камери-порожнини для накопичення нафти.

Для боротьби з корозією і для запобігання утворення в порових каналах висококонцентрованих продуктів реакції (СаС1₂ в суміші з СО₂) підвищеної в’язкості застосовують соляну кислоту концентрацією 10 – 15 %. При цьому для розчинення значних за об’ємом порожнин необхідно використовувати десятки кубометрів кислоти. Під час звичайних кислотних обробок на кожен 1 м товщини оброблюваного пласта нагнітається від 0,4 до 1,5 м³ розчину кислоти залежно від проникності порід, будови пласта і черговості обробок. При повторному процесі об’єм закачуваної кислоти збільшується. У малопроникні пласти з низьким тиском нагнітають менші об’єми кислоти з концентрацією НСl 8 –10 %, щоб полегшити видалення продуктів реакції з пор.

Соляна кислота навіть незначної концентрації агресивна по відношенню до металу. Для боротьби з корозією в неї додають інгібітори (до 1 %), що захищають метал від дії кислоти (унікол, формалін, реагент И-1-А, ПБ-5, катапін А та ін.). При концентрації до 0,1 % за об’ємом катапін А здатний знижувати корозійну активність кислоти в кілька десятків разів. Для видалення шкідливих домішок, що погіршують результати обробок (хлорне залізо, сірчана кислота), в кислоту додають 2 – 3 % стабілізаторів (хлористий барій, оцтова кислота), які переводять ці речовини в розчинні солі. Інакше сірчана кислота, реагуючи з вапняком, утворює нерозчинний у воді гіпс СаSO₄ х 2Н₂О, що забиває пори, а солі заліза в результаті гідролізу дають гідрати окису заліза Fе(ОН₃), що випадають у вигляді об’ємистого осаду.

Для боротьби з утворенням осадів гелю із з’єднань кремнію при взаємодії НС1 з глинами в соляну кислоту вводять 1 – 2 %-ої фтористоводневої (плавикової) кислоти. Видалення із пор пласта продуктів реакції в значній мірі полегшується після введення інтенсифікаторів, як які використовують різні поверхнево-активні речовини, що знижують капілярні сили і сприяють поліпшенню фільтраційних властивостей порід (ОП-10, 44-11 та ін.).

Залежно від призначення технологія кислотних обробок може бути різною (рис. 18.1). Якщо необхідно очистити поверхню відкритого (не закріпленого обсадними трубами) вибою від глинистої кірки, цементу і бурового бруду, застосовують кислотну ванну.

Для цього стовбур свердловини в зоні пласта від підошви до покрівлі заповнюється кислотою підвищеної концентрації (15 – 20 %), яку закачують по НКТ. Продавлювальною рідиною як правило служить нафта або водні розчини ПАР (для нагнітальних свердловин). Кислоту витримують (переважно добу) для здійснення реакції, а потім свердловину пускають в роботу. Як правило кислотний розчин заливається в пласт насосами. Для боротьби з проникненням кислоти в пласт по добре проникних пропластках використовують різні прийоми. При значній товщині пласта проводять поінтервальні обробки шляхом відділення оброблюваної ділянки від інших зон пласта пакерами. Щоб знизити поглинальну здатність високопроникних пластів, в них попередньо нагнітають водонафтову емульсію з підвищеною в’язкістю. В результаті під час наступної обробки кислота проникає в малопроникні пропластки (кислотні обробки під тиском).

У газових карбонатних пластах поверхня породи безпосередньо контактує з кислотою, що нагнітається. Це збільшує швидкість її нейтралізації. Тому для збільшення глибини її проникнення в пласт спочатку перед кислотою нагнітають вуглеводневу рідину або кислоту у вигляді керосино-кислотних і конденсато-кислотних емульсій, час реагування яких з карбонатами значно більший, ніж у чистих розчинів кислот. Кислотну обробку газових свердловин можна проводити як з глушінням газового фонтану рідиною, так і без глушіння.

У нафтових пластах глибину проникнення активних кислот збільшують, застосовуючи нафтокислотні емульсії і кислотні піни (аеровані кислотні системи з добавками піноутворювачів ПАР). Іноді з цією метою використовують менш активні кислоти (оцтова, мурашина та ін.), які реагують з карбонатами повільно і тому проникають в більш віддалені зони навіть в умовах гарячих пластів.

І – свердловину заповнюють нафтою і створюють циркуляцію рідини;

ІІ – у труби нагнітають заготовлений розчин соляної кислоти до заповнення кільцевого простору від нижнього кінця труб до покрівлі пласта; ІІІ – закривають засувку на відводі із затрубного простору і решту заготовленого кислотного розчину під тиском закачують у пласт;

ІV – кислоту, що залишилася у трубах і в нижній частині свердловини продавлюють у пласт водою або нафтою

Рис. 18.1. Схема проведення кислотної обробки свердловин

Деякі щільні карбонатні породи (наприклад, доломіт) погано розчиняються в холодній соляній кислоті. Для прискорення швидкості реакції застосовують термокислотні обробки пласта, у процесі яких в пласт задавлюється гаряча (80 – 90 ⁰С) соляна кислота. Розігрівається вона як правило на вибої в результаті екзотермічної реакції взаємодії стрижнів магнію, поміщених в реакційний наконечник на вибої (рис. 18.2), з частиною кислоти, що прокачується по НКТ і через наконечник. Швидкість її нагнітання підбирають дослідним шляхом так, щоб при концентрації 15 –16 % після проходження наконечника на реагування з магнієм витратилося 3 – 4 % НС1 і при цьому кислота нагрілася до 80 – 90 ⁰С. При розчиненні 1 кг магнію в кислоті виділяється близько 19 МДж тепла. На одну термохімічну обробку витрачається кілька десятків кілограм магнію.

Т еригенні колектори, що містять невелику кількість карбонатів (3 – 5 %), обробляються сумішшю соляної та плавикової кислот (8 –10 % HCl і 3 – 5 % НF), яку прийнято називати глинокислотою. При цьому відбувається розчинення карбонатного цементу і глинистих речовин, що заповнюють пори привибійної зони пласта.

Для кислотних обробок застосовуються спеціальні агрегати. Агрегат Азінмаш-30, змонтований на шасі КрАЗ-257, складається з гумованої гумою цистерни ємністю 6 м³, додаткової ємності на 6 м³, встановленої на причепі, балона для хімічних реагентів (для плавикової кислоти) і триплунжерного насоса марки 5НК-500 з максимальною подачею 15,8 л/с. Максимально розвиваємий тиск 50 МПа. Агрегат АКПП-500 має цистерну ємністю 3 м³, обладнаний насосом 5НК-500.

1 – муфта; 2 – перехідник; 3 – трубка; 4 – грати; 5 – воронка-газовідбійник; 6 – нижня труба; 7 – нителі; 8 – реєструючий термометр

Рис . 18.2. Реакційний наконечник

Кислоту до свердловин доставляють в автоцистернах, внутрішня поверхня яких гумується. Кислотовоз КП-6,5 оснащений гумованою цистерною ємністю 6 м³ і насосом з подачею від 29 до 60 м³/год. Все обладнання, що використовується при кислотних обробках (мірники, ємності, труби для обв'язки), необхідно захищати спеціальними покриттями або використовувати обладнання з матеріалів, які не взаємодіють з кислотою.

Результативність кислотних обробок визначається за зміною коефіцієнта продуктивності свердловини або за дебітом (при тих же вибійних тисках, що і до обробки).