Yt Framework

Физические и химические характеристики пластовых пород часто влияют на результаты интенсификации скважины с помощью химической обработки. В некоторых случаях специальные добавки улучшают действие кислоты или предупреждают осложнения, связанные с ^очисткой при извлечении отработанной или старой кислоты по окончании работы.

Ингибиторы

Ингибиторы вводят в раствор кислоты для замедления скорости ее реакции с металлами. Они нужны во избежание повреждений обсадной и насосно-компрессорной колонн, насосов, клапанов и другого оборудования. Ингибиторы не прекращают реакцию между металлом и кислотой полностью, но сокращают потери металла на 95—98%. Эти химикаты не влияют на скорость реакции с известняком, доломитом или растворимыми в кислоте сланцами. В настоящее время кислота, применяемая для такой обработки, всегда смешивается с каким-либо ингибитором. Один из видов ингибиторов — органические, такие как азот - или серосодержащие органические вещества, второй — неорганические, главным образом на основе меди. Раньше пользовались мышьяком, но сейчас от него отказались.

Активирующие добавки

Активированная кислота представляет собой ингиби-рованную смесь соляной и плавиковой (фтористоводородной) кислот. Фторид ускоряет реакцию кислоты и позволяет кислоте растворять минералы, встречающиеся в доломите, которые иначе не растворяются. В кристаллических структурах доломита часто присутствуют межкристаллические пленки оксида кремния, не растворимые в соляной кислоте. В таком случае кислота не может вступить в контакт с растворимыми участками породы. Плавиковая кислота растворяет оксид кремния и дает соляной кислоте возможность проникнуть к растворимым участкам.

Поверхностно-активные вещества

Поверхностно-активные вещества (детергенты) — это химические добавки, снижающие поверхностное натяжение раствора. Эффективность кислотного раствора улучшается при добавке необходимого детергента.

Введение детергента помогает кислоте проникать в микроскопические поры горной породы. Повышенная проникающая способность кислоты приводит к большей глубине проникновения в пласт и улучшенному дренированию после обработки. Помимо этого детергенты позволяют кислоте проникать в пленки, окружающие породу и выстилающие поры, обеспечивая контакт кислоты с породой и ее растворение. Детергенты облегчают возвращение отработанной кислоты после обработки. Важно, чтобы не оставалась кислота, которая закупоривает протоки. Детергент обеспечивает более полное смачивание, он также снижает сопротивление продвижения кислоты. Отработанная кислота обычно возвращается сквозь обработанный участок. Эта операция особенно важна в скважинах с низким давлением.

Преимущество от использования детергентов также заключается в их деэмульгирующем действии. Детергенты ингибируют возникновение эмульсий или разрушают уже образовавшиеся. Применение детергентов в кислотных растворах приводит к удалению значительных количеств рассола вместе с отработанной кислотой. Таким образом пласт освобождается от загрязнений, которые могли бы ограничить продуктивность скважины.

Деэмульгаторы

Многие из компонентов, встречающихся в природной сырой нефти, обладают эмульгирующими и стабилизирующими свойствами. Когда сырая нефть перемешивается с кислотой (или отработанной кислотой), могут образовываться эмульсии. В некоторых случаях они закупоривают пласт, снижая или даже полностью прекращая добычу из скважины. Деэмульгаторы, добавляемые^ раствор кислоты, являются химическими агентами, препятствующими естественному эмульгированию сырой нефти.

Контроль силикатов

Силикатные компоненты — глины и илистые отложения — содержатся в большинстве известняков и доломитов. Для силикатов характерно набухание в отработанной кислоте. Естественно, эта реакция нежелательна. Набухшие частицы могут закупорить протоки в пласте и снизить скорость добычи. Добавки для контроля силикатов представляют собой химикаты, предназначенные для предотвращения поглощения воды свободными частицами силикатов. Некоторые вещества препятствуют расходованию растворов кислоты за пределами интервала рН, в котором частицы силикатов занимают наименьший возможный объем. Другие химические добавки заставляют частицы силикатов сжиматься, так как вытесняют поглощенную ими жидкость, заменяя ее водоотталкивающей органической пленкой. Подбор правильных добавок для контроля силикатов позволяет регулировать закупоривание пласта, применять более низкие давления обработки, сокращать время очистки и уменьшать возникновение эмульсий, стабилизированных частицами.

Горячая кислота

Горячие растворы кислоты благотворно влияют на скважины, где пластовые породы или отложения в стволе скважины растворяются медленно и с трудом удаляются. При нагревании кислоты время реакции сокращается и достигается большая эффективность обработки. Такая обработка особенно ценна на скважинах, где минеральные отложения на фильтрах и оборудовании скважины мешают добыче. Она также эффективна для повышения нефтеотдачи скважин, частично закупоренных малорастворимыми минералами.

Иногда одновременно с горячей кислотой применяются органические и углеводородные растворители. Сочетание высокой температуры и действия растворителей эффективно, когда существенные отложения, затрудняющие добычу, накапливаются в протоках пластов. Сначала в продуктивную зону закачивается загущенное масло с суспендированными крупинками магния. Затем подается обычный раствор соляной кислоты, содержащий все необходимые добавки. После протекания реакции кислоты и магния температура пласта может повыситься до 200—300°F (95—150°С). Пласт обычно быстро промывается благодаря комбинированному действию кислоты на минеральные отложения и тепла вместе с растворителем на отложения парафина, асфальта и смол. Кроме того, водород, образовавшийся при реакции магния с кислотой, вызывает турбулентность, выбивающую частицы, застрявшие в протоках, что тоже способствует очистке.

Замедленная кислота

В некоторых высокореакционнослособных породах скорость реакции кислоты замедляют, чтобы увеличить проникающую способность, вместо того чтобы тратить большую ее часть в непосредственной близости от ствола скважины. Разнообразные смолы, загустители и другие ингибиторы замедляют реакцию кислоты и обеспечивают более глубокое проникновение в пласт.

Некоторые замедленные кислоты содержат вещества, образующие на породе пленку после протекания первичной реакции между кислотой и породой. В других случаях высокая вязкость загущенной кислоты дает искомый результат. Кислотно-нефтяные эмульсии с контролируемой стабильностью (гарантирующей разрушение по истечении заданного времени) также применялись для достижения замедленного действия кислоты. Во многих случаях кислота не попадает в поры малых размеров и под давлением проникает только в самые крупные. В результате поверхность контакта с кислотой ограничивается и достигается большая глубина проникновения до полного расходования кислоты.

Часто доза замедленной кислоты используется для создания протоков, расходящихся от ствола скважины. За такой обработкой следует дополнительная порция соляной кислоты для увеличения новообразованных протоков. Достоинство использования замедленной кислоты состоит в том, что область, непосредственно дренируемая скважиной, сильно увеличивается и достигается максимальный положительный эффект. Кроме того, для удаления продуктов реакции после обработки требуется меньшее пластовое давление.

Удержание железа

В нагнетательных скважинах для вторичной добычи и повышения нефтеотдачи пластов (подробнее см. главы XIV и XV) или для утилизации рассола часто происходит закупоривание пластовых протоков. Для предотвращения этого используют соляную кислоту. Однако растворенные соединения железа после выработки кислоты оседают в виде объемистого гелеобразного гидроксида. Если не предпринимать защитных мер, может произойти серьезное закупоривание.
Химикаты, называемые комплексообразователями, химически связывают железо в комплексные ионы. В большинстве случаев осаждение растворенного железа в форме гидроксида полностью прекращается.

Кислота для удаления бурового раствора

Кислота, используемая для удаления бурового раствора, представляет собой смесь соляной и плавиковой кислот, содержащую соответствующие ингибиторы, детергенты и деэмульгаторы. Такая кислота называется растворной кислотой, она растворяет глины, обычно применяемые в буровых растворах.

Растворная кислота удаляет корку бурового раствора с поверхности продуктивного горизонта в процессе заканчивания или перед капитальным ремонтом. Она также удаляет просочившийся буровой раствор, который может заблокировать протоки в пласте. Кислота разрушает отложения глины, оставляя поверхность продуктивной зоны свободной и чистой. Кроме того, растворная кислота увеличивает проницаемость песчаников. Если лабораторные испытания показывают, что растворимость породы в растворной кислоте выше, чем в других видах кислоты, рекомендуется этот тип обработки.

Обработке растворной кислотой может предшествовать промывка 15-процентной соляной кислотой с ингибитором, детергентом и деэмульгатором. При этой операции с поверхности продуктивной зоны удаляются все легкорастворимые материалы. Это гарантирует, что обработка растворной кислотой воздействует именно на малорастворимые участки породы.

Очищающие растворы

Очищающие растворы применяют перед гидроразрывом пласта, цементированием и кислотной обработкой. Операция очистки обеспечивает равномерность распределения воздействия при интенсификации пласта по всей высоте продуктивной зоны. Очищающие растворы представляют собой кислотные смеси, не содержащие фторидов.

Безводная кислота

Для обработки маслорастворимой безводной кислотой используют безводную уксусную кислоту. Уксусная кислота смешивается с углеводородным растворителем и вводится в горную породу так же, как и другие кислоты. Она не вступает в реакцию с породой до тех пор, пока в породе не встретится вода. Малое количество реликтовой воды в порах камня позволяет уксусной кислоте вступить в реакцию с карбонатами в пласте.