Obdelava vrtin s kislino: tehnologije in oprema

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Obdelava vrtin s kislino je ena od tehnologij, ki se uporabljajo pri razvoju vrtin in njihovem delovanju. Njegov glavni namen je čiščenje dna, da se spodbudi dotok tekočine iz rezervoarja. Obstaja več modifikacij te tehnologije, odvisno od načina stimulacije rezervoarja in geoloških razmer.

Namen in načelo

Obdelava s kislino se uporablja pri vrtanju, delovanju in vzdrževanju obratov za proizvodnjo nafte za reševanje naslednjih težav:

• obdelava območja dna med razvojem vrtine (za dotok rezervoarske tekočine po zaključku gradnje);
• intenziviranje (povečanje bremenitve);
• čiščenje filtra in dna pred onesnaževalci, ki se kopičijo med delovanjem, po vbrizgavanju vode ali popravilu vrtine;
• odstranite usedline v strunah in drugi podzemni opremi.

Kisline, ki se črpajo v vrtino, raztopijo kamnine, ki vsebujejo kalcij (apnenec, dolomit in druge), kot tudi delce cementnih sestavkov, ki ostanejo na dnu luknje po cementiranju obroča.

Vrste obdelave

V praksi obratovanja in vzdrževanja obratov za proizvodnjo nafte ločimo naslednje vrste kislinske obdelave:

• matriks (injekcija reagenta pod tlakom, katerega vrednost je manjša od vrednosti hidravličnega lomljenja);
• kislinske kopeli in situ (preprosto zdravljenje);
• pod visokim pritiskom (kislinsko lomljenje, medtem ko pride do lomljenja);
• intervalna izpostavljenost;
• obdelava s toplotno kislino.

Zadnja vrsta tehnologije se uporablja v primerih, ko so pore rezervoarja v območju dna luknje zamašene s parafinskimi usedlinami, katranom in ogljikovodiki z visoko molekulsko maso.

Kislinske vodnjake se izvajajo predvsem v naslednjih primerih:

• primarni razvoj (zagon vrtin);
• čiščenje odprtih filtrov;
• čiščenje filtra, blokiranega z ohišnimi cevmi, iz materialov, topnih v kislini.

Vrste reagentov

Osnovne snovi, ki se uporabljajo pri kislinski obdelavi vrtin, so klorovodikova HCl in fluorovodikova HF kisline ter njune mešanice (glinena kislina). Manj pogosto uporabljene druge kisline:

• ocetna;
• sulfamični;
• ant;
• žveplo;
• mešanice organskih kislin.

Če je geološka formacija v pogojih visoke temperature, se v formacijo črpa ocetna ali mravljinčna kislina. Uporaba sulfaminske kisline je upravičena v primerih, ko so rezervoarji sestavljeni iz sulfatnih in železonosnih karbonatnih kamnin, sajnjihova reakcija s klorovodikovo kislino povzroči obarjanje mavca ali brezvodnega kalcijevega sulfata.

Delovna raztopina reagenta je pripravljena na komercialnih kislinskih bazah in prevažana v cestnih ali železniških cisternah, notranjost pobarvana z odpornim emajlom, gumo ali ebonitnim premazom.

Obdelava s kislino se izvaja ne samo v naftnih vrtinah, ampak tudi v vrtinah za vbrizgavanje vode (za vzdrževanje rezervoarskega tlaka), pa tudi v arteških vrtinah. Delo v abesinskih vodnjakih, na majhnih globinah, je mogoče opraviti z bailnikom za čiščenje vodnjakov.

Glavni parametri

Na izbiro sestave reagenta vplivajo naslednji dejavniki:

• Fracturing of the rock. Z visoko vrednostjo tega indikatorja je priporočljivo uporabljati zgoščene kisline in pene. To pomaga povečati pokritost formacije. Za zgostitev kisline se doda karboksimetilceluloza (CMC).
• Kontaminacija spodnje luknje z mineralnimi suspenzijami in nizka prepustnost poroznega rezervoarja. V tem primeru so za izboljšanje prodiranja reagenta prednostne gazirane kisline, pri katerih se površinska napetost na meji s kamnino zmanjša. Zrak, dušik, ogljikov dioksid se uporabljajo za prezračevanje tekočin.
• Mineralna sestava kamnin. Šivi, ki so sestavljeni iz peska, peščenjakov in meljevcev, so obdelani z glineno kislino.
• temperatura v dnu. Tako je uporaba sulfaminske kisline omejena z dejstvom, da se pri segrevanju na 80 ° C z vodo razgradi za 43%. Pri temperaturah nad 115 °C koncentriranoklorovodikova kislina.

Potreben volumen kisline se izračuna po formuli in je odvisen od naslednjih dejavnikov:

• debelina intervala zakisanega tvorbe;
• poroznost kamnin;
• globina obdelave;
• polmer vrtine.

Maksimalni tlak vbrizga je določen z naslednjimi merili:

• nameni in način obdelave;
• trdnost proizvodnega ohišja;
• debelina mostu med delovnim in sosednjim formacijskim intervalom.

Trajanje izpostavljenosti kislini se določi empirično - z merjenjem njene koncentracije v raztopini, ki je bila na vrhu vrtine premaknjena skozi cev. Povprečna vrednost tega parametra je v 16-24 urah.

Dopolnila

V svoji čisti obliki se kisline redko uporabljajo. V naftni industriji se jim kot dodatki uporabljajo naslednje snovi:

• zaviralci korozije - za preprečevanje poškodb ohišja, cevi in druge opreme;
• kompleksne spojine, ki preprečujejo nastanek gela ali železovega hidroksida, ki zamaši pore zbiralnika;
• kalijev nitrat za zdravljenje anhidritov (sulfatov);
• stabilizatorji za ohranjanje reakcijskih produktov v raztopljenem stanju;
• citronska ali ocetna kislina za obdelavo železovih karbonatnih kamnin;
• površinsko aktivne snovi ali ojačevalci (OP-10, OP-7 in drugi) za izboljšanjeomočljivost kamnin in olajša odstranjevanje reakcijskih produktov iz spodnje luknje.

klorovodikova kislina

Pri zakisanju vrtin s HCl je njegova optimalna koncentracija 10-16%. Bolj nasičene raztopine se ne uporabljajo iz naslednjih razlogov:

• zmanjšana stopnja raztapljanja;
• povečanje korozivnosti;
• povečanje sposobnosti emulgiranja;
• povečanje padavin soli pri mešanju s slano tvorno vodo.

Pri obdelavi kamnin, ki vsebujejo sulfate, se v delovno tekočino vnašajo dodatki kuhinjske soli, kalijevega ali magnezijevega sulfata ter kalcijevega klorida. Slednja snov služi tudi kot zaviralec nevtralizacije kisline pri povišanih temperaturah na dnu luknje.

fluorovodikova kislina

Fluorna kislina je zelo močna in se uporablja za raztapljanje naslednjih materialov:

• silikatne spojine v terigenskih formacijah;
• glinena ali cementna brozga, ki se absorbira med vrtanjem ali obnovo vrtine;
• cementna skorja na dnu luknje.

Amonijev fluorid-bifluorid se uporablja tudi kot nadomestek za ta reagent, katerega poraba je 1,5-krat manjša.

Preprosto zdravljenje s klorovodikovo kislino

Enostavno zdravljenje se izvaja z eno samo črpalko. Pred vbrizgavanjem kisline se vrtina spere z vodo, da se predhodno odstranijo delci blata in drugi onesnaževalci. Če so na dnu luknje in v cevi (cevi) usedline parafina ali smole, potem vkot splakovalna tekočina se uporabljajo organska topila - kerozin, utekočinjena propan-butanska frakcija in druga. Obdelavo na izčrpanih poljih je mogoče opraviti z vodnjakom za čiščenje.

Preliminarne dejavnosti vključujejo tudi naslednje operacije:

• namestitev enote za podzemno popravilo na vrtini;
• odstranitev opreme iz vrtine (za obratovanje vrtin);
• spustna cev do spodnjih perforacij tretiranega intervala:
• oprema za vrtino s priključki za cevovode in povratni ventil;
• cevovod črpalne enote s cevmi, nosilcem kisline, cisternami s tekočino za izpodrivanje;
• hidrotestiranje injekcijskih cevovodov pod tlakom, ki je 1,5-krat višji od delovnega.

Naprej se kislina črpa v vrtino v prostornini, ki je enaka cevni votlini, po kateri se obročasti ventil zapre. Nato se vbrizga preostanek reagenta in izpodrivna tekočina. Surovo razplinjeno olje se uporablja kot slednje v proizvodnih vrtinah. Kako izgleda postopek obdelave s kislino, si lahko ogledate na spodnji sliki.

Po črpanju celotne prostornine zaprite vmesni ventil, odklopite črpalko in drugo opremo. Kislina ostane v vrtini toliko časa, da se raztopi, po katerem se produkti kemične reakcije pridobijo s črpalko s povratnim izpiranjem.

Intervalna tehnologija

Pri odpiranju rezervoarja nafte in plina s plastmi z razlprepustnost, preprosta obdelava vodnjakov s kislino vodi do dejstva, da vpliva le na najbolj prepustno plast. V takih primerih je priporočljiva uporaba intervalne tehnologije.

Za izolacijo vsake plasti sta v vrtino nameščena 2 pakerja. Pretok raztopine kisline skozi obroč preprečimo s cementiranjem. Po obdelavi izbranega odseka rezervoarja nadaljujejo do naslednjega.

Kislinsko lomljenje in termična obdelava s kislino

Kislana obdelava vrtin pod visokim pritiskom se izvaja med obratovanjem in razvojem rezervoarjev s heterogeno prepustnostjo. Enostavne kislinske kopeli so v takih primerih neučinkovite, saj kislina "odide" v dobro prepustnih plasteh, druga področja pa ostanejo nepokrita.

Pred injiciranjem reagenta se plasti z visoko prepustnostjo izolirajo z uporabo pakerjev (podobno kot pri prejšnji tehnologiji). Pripravljalni ukrepi se izvajajo po shemi enostavne kislinske obdelave vrtin. Ogrodje je zaščiteno z vgradnjo zasidranega pakerja na cev.

Kot delovni reagent se uporablja emulzija, pripravljena iz raztopine klorovodikove kisline in olja. Kako izgleda postavitev enote Azinmash-30A za vbrizgavanje kisline v rezervoar je prikazano na spodnji sliki.

Ta enota je opremljena z visokotlačnimi trobatnimi vodoravnimi črpalkami. Včasih se za predelavo uporabljata 2 črpalni postajinamestitev. Naftna industrija proizvaja tudi druge enote - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, izdelane na šasiji KrAZ ali URAL. Tipična postavitev enot vključuje terensko šasijo na kolesih, montažno ploščad, na kateri je nameščena glavna procesna oprema, visokotlačne črpalke, rezervoar za transport in dovod reagenta, kislinsko odporen razdelilnik, sestavljen iz tlačnega in sesanja. cevovodi.

Pri termični obdelavi s kislino se reakcijske konice spustijo v vrtino. Njihova notranja votlina je napolnjena z magnezijem v obliki čipov ali zrnc, zunanja površina pa ima luknjice. Ko je izpostavljen kislini, magnezij sprosti veliko toplotne energije.

Zaščita opreme pred korozijo

Reagenti, ki se uporabljajo pri kislinski obdelavi vrtin, so jedka okolja glede na kovine. Stopnja korozije delov iz jekla St3 pri temperaturi 20 °C in koncentraciji HCl 10 % je 7 g/(m²∙h), za mešanico 10 % HCl in 5 % HF – 43 g/(m^{2∙h). Zato se za zaščito kovine opreme uporabljajo inhibitorji:}

• formalin;
• katapin;
• urotropin;
• I-1-A inhibitor;
• unicol in drugi.

Varnost za zakisljevanje vrtin

Pri zakisanju formacije se uporabljajo strupene in vnetljive snovi. V primeru puščanja ali razlitja se lahko naredi velika škodaokolje.

Načrt obdelave s kislino razvija in odobri glavni inženir OGPD. Dela se izvajajo v skladu z dovoljenjem in tehnološkimi predpisi. Veljajo naslednji varnostni ukrepi:

• Ostanki kemikalij in pralnih tekočin se zbirajo v posebnih posodah za naknadno odlaganje.
• Koncentracija kislinskih hlapov se spremlja s pomočjo plinskega analizatorja.
• Črpalna oprema in rezervoarji so nameščeni na razdalji najmanj 10 m od vrtine, avtomobilske kabine so nameščene v nasprotni smeri.
• Med vbrizgavanjem kislin ostanejo v bližini enot le tisti delavci, katerih dejavnosti so neposredno povezane z vzdrževanjem opreme; vse druge osebe se odstranijo na varno razdaljo.
• Delo v močnem vetru, megli in ponoči je prepovedano.
• Popravila in inštalacijska dela na cevovodih in procesni opremi se ne izvajajo, dokler se tlak v sistemu ne sprosti.
• Za zaščito pred učinki kislin se uporablja osebna zaščitna oprema - posebna oblačila (gumijasti predpasniki, škornji), gumijaste rokavice, očala, maske, plinske maske.

Na polju mora biti tudi zasilna zaloga kombinezonov in kemikalij za nevtralizacijo kislin (apno, kreda, kloramin in druge). Vse operativno in inženirsko osebje mora opraviti redno usposabljanje in certificiranje za poznavanje varnostnih predpisov po urniku, ki ga odobri vodja podjetja.