Химические методы

Химические методы воздействия используют для растворения пород на забое скважины, удаления со стенок порового пространства парафина и смол. Эти методы включают обработку разными кислотами, ПАВ, химическими реагентами и растворителями.

Кислотные обработки применяют в тех случаях, когда нужно растворить на забое породы для расширения старых и образования новых пустот и каналов.

Карбонатные породы, известняк и доломит, обрабатывают соляной кислотой концентрацией 8–15 %. Происходят реакции:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂,

CaMg(CO₃)₂ + 4HCl = CaCl₂ + MgCl₂ + 2H₂O + 2CO₂ .

Продукты реакции хорошо растворимы в воде и легко удаляются из скважины промывкой. Чтобы весь запас соляной кислоты не израсходовался сразу же на забое, а успел проникнуть в трещины пласта, в раствор добавляют уксусную кислоту. Она замедляет скорость растворения.

Для повышения эффективности солянокислотной обработки в скважину на специальном наконечнике спускают прутковый магний. Когда капсулы попадают на заданную глубину, начинается экзотермическая реакция магния и кислоты с выделением громадного количество тепла. Температура термокислотной ванны выше, чем у обычной, а реакция протекает интенсивнее и глубже. Количество кислоты и магния подбирают расчетным путем, чтобы раствор имел температуру 75–80 ^оС.

Плавиковую кислоту используют в смеси с соляной при обработке песчаных коллекторов, потому что кварц SiO₂ растворяется именно HF. Плавиковая кислота удаляет также частицы глинистого раствора, засорившего пласт при бурении или промывке.

98-процентную серную кислоту закачивают в скважину для прогрева песчаных коллекторов. Разбавленная кислота разъедает оборудование, поэтому для закачки используют только концентрированную кислоту. На забое она смешивается с водой, а выделяющееся при этом тепло прогревает пласт, растапливает парафинистые вещества и снижает вязкость нефти. Серная кислота не годится для закачки в карбонатные коллекторы, потому что образующийся при реакции гипс CaSO₄ выпадает в трещинном и поровом пространстве и закупоривает его.

Вообще все кислоты в большей или меньшей степени наносят вред насосам, емкостям, трубопроводам, насосно-компрессорым трубам, поэтому к кислотам добавляют другие вещества. Ингибиторы (уникол, катапин, формалин) вводят в солянокислотный раствор в количестве 0,05–0,25 % объема раствора; они уменьшают коррозию в 20–40 раз. Уксусная кислота играет роль стабилизатора; ее добавление в раствор в количестве 0,8–1,6 % удерживают гидроксиды железа в прореагировавшей кислоте во взвешенном состоянии и препятствуют их выпадению в осадок.

Последовательность операций при кислотной обработке показана на рис. 5.8. Сначала скважину заполняют нефтью (положение I), затем в насосно-компрессорные трубы нагнетают заготовленный раствор соляной кислоты. Количество первой порции кислоты, нагнетае­мой в скважину, рассчитывают так, чтобы она заполняла трубы и кольцевое пространство от башмака труб до кровли пласта (II). После этого закрывают задвижку на отводе из затрубного пространства и остатки кислотного раствора под давлением закачивают в скважину. Кислота поступает в пласт (III). Оставшуюся в трубах и в нижней части скважины кислоту продавливают в пласт водой или нефтью (IV). Скважину оставляют на некоторое время в покое для реа­гирования кислоты с породой, а потом пускают сква­жину в эксплуатацию.

Рис. 5.8. Схема кислотной обработки скважин

Поверхностно-активные вещества (катапин-А, ДС, ОП-10, дисолван и др.) снижают поверхностное натяжение на границе порода – вода – нефть. Вода на забое скважин приводит к набуханию глинистых частиц, закупоривает поры и затрудняет приток нефти и газа в скважину. Обработка призабойной зоны ПАВ в концентрации 0,1–0,3 % облегчает отделение воды от породы и улучшает условия смачивания пород нефтью. При кислотных обработках скважины в раствор добавляют ПАВ для более полного удаления продуктов реакции. Многие ПАВ – хорошие ингибиторы коррозии.

Химические реагенты и растворители (СНПХ-7_р-1, толуол, газовый конденсат, газовый бензин и др.) способствуют удалению с забоя смолистых и парафиновых отложений.

5.3.3. Физические методы

Физические методы повышения производительности скважин включают виброобработку и термические методы.

Виброобработка забоев скважин. С помощью вибратора или пульсатора на забое формируются волновые возмущения в виде частых гидравлических импульсов или резких колебаний давления различной частоты и амплитуды. Поскольку поровое пространство насыщено жидкостью, в пласте распространяются искусственно создаваемые колебания и отраженные волны. Подбором частоты колебания давления добиваются резонанса обоих типов волн. Гидравлический вибратор золотникового типа может обеспечить до 30 тыс. гидроударов в минуту. Вибровоздействие повышает проводимость пластовых систем из-за образования новых и расширения старых трещин.

Термические методы позволяют расплавить выпавшие в призабойной зоне, на стенках скважины и подъемных трубах парафины, асфальтены и смолистые вещества. Эти методы используют различные мобильные технические средства: передвижные парогенераторы, газогенераторы, парогазогенераторы, электронагреватели, термохимические заряды, водогрейные установки, высокочастотные электромагнитоакустические приборы.

Тепловую обработку можно вести с остановкой работы эксплуатационной скважины или в процессе ее работы. В первом случае (рис. 5.9) из скважины извлекают насос и нагнетают перегретый водяной пар или на кабелях и тросах опускают к забою нагревательные приборы. Радиус прогрева призабойной зоны составляет от 0,5 м до нескольких метров. После истечения расчетного времени термического воздействия, которое может длиться до нескольких суток, нагревательные приборы меняют на насос и продолжают эксплуатацию.

а б

Рис. 5.9. Схема термической обработки скважины:

а – обработка паром при остановке эксплуатационной скважины;

б – приток разогретой нефти

Закачка теплоносителя с поверхности экономически целесообразна до глубины 300–900 м. Глубже 900 м и в районах развития вечной мерзлоты прогрев скважин производят глубинными парогенераторами и парогазогенераторами, вырабатывающими тепло непосредственно в призабойной зоне.

Без остановки скважинного насоса через затрубное пространство закачивают горячие жидкости – нефть, дизельное топливо и др. Расплавленный парафин и другие смолистые вещества увлекаются струей откачиваемой нефти.