Составы на основе сульфаминовой кислоты

Применяемое оборудование

Пенокислотная обработка

Для наиболее глубокого проникновения соляной кислоты в пласт применяют пенокислотные обработки. При этом в скважину закачи­вают аэрированный раствор поверхностно-активных веществ в виде пены.

Применение кислотных пен имеет следующие преимущества пе­ред обычной кислотной обработкой:

1) замедляется растворение карбонатного материала в кислотной пене, что способствует более глубокому проникновению активной кислоты в пласт — в результате приобщаются к дренированию уда­ленные от скважины участки пласта, ранее не охваченные процес­сом фильтрации;

2) малая плотность кислотных пен (около 400 кг/м³) и их повышен­ная вязкость позволяют существенно увеличить площадь воздей­ствия кислотой на всю вскрытую продуктивную мощность пласта;

3) улучшаются условия очистки ПЗП пласта от продуктов реакции: присутствие поверхностно-активных веществ снижает поверхно­стное натяжение как активной, так и отработавшей соляной кис­лоты на границе с нефтью, а наличие сжатого воздуха в отреагиро­вавшем растворе, расширяющегося во много раз при освоении скважин (при снижении забойного давления), улучшает условия и качество освоения.

Аэратор — устройство, в котором происходит активное перемеши­вание раствора кислоты с воздухом (азотом) и образование пены. Сте­пень аэрации, или объем воздуха на 1 м³ кислотного раствора обычно принимается в пределах 10—15 м³.

При пенокислотных обработках, в зависимости от того, на нагне­тательной или добывающей скважине они проводятся, применяют, соответственно, ПАВ типа Неонол или Сульфанол в концентрации 0,5-1%.

В качестве кислотного агрегата и компрессора используют агрегат BJ-344, предназначеный для подогрева и закачки жидкостей в пласт и оборудованный компрессором, развивающим давление до 70 атм. Сам агрегат способен развивать давление до 700 атм.

Обработку начинают с подачи в скважину при открытой затруб-ной задвижке раствора кислоты заданной концентрации, содержащей ПАВ, на небольшой скорости. Затем начинают подачу воздуха (азо­та), выводя компрессор на заданную производительность.

Объем закаченной композиции оценивают по объему вытеснен­ной через затрубье жидкости. Когда пена заполнит весь объем НКТ, затрубная задвижка закрывается, начинается продавка пенокислоты в пласт оставшейся соляной кислотой и продавочной жидкостью.

Широкое распространение метода кислотных обработок при ис­пытании скважин на отдаленных месторождениях сдерживается из-за невозможности транспортировки кислотных растворов. В извест­ной мере эти трудности можно преодолеть, если для обработки плас­та использовать порошкообразные кислоты и их окиси. В связи с выше изложенным, целесообразно остановиться на применении сульфами­новой кислоты для обработки карбонатных пород-коллекторов и сме­си сульфаминовой кислоты с БФА - для обработки терригенных кол­лекторов.

Положительным свойством сульфаминовой кислоты является ее слабая коррозионная активность по отношению к черным и цветным металлам, по сравнению с другими минеральными кислотами. Резу­льтаты экспериментальных исследований, проведенных во ВНИИ- нефти, показали, что коррозионная активность сульфаминовой кис­лоты в отношении стали в 4,2 раза меньше, чем активность соляной кислоты.

Воздействие водных растворов сульфаминовой кислоты на карбо­натные породы (известняки и доломиты) аналогично вохдействию соляной кислоты. Растворение кальцита и доломита в HS0₃NH₂ идет согласно следующим уравнениям реакции:

2HS0₃NH₂ + СаСОз - (NH₂C0₃)₂ Са + Н₂0 + С0₂!;

4HS0₃NH₂ + CaMg (С0₃)₂ = =(NH₂S0₃)₂ Са + (NH₂S0₃)₂ Mg + 2Н₂0 + 2С0₂!.

Кальциевые и магниевые соли, образующиеся в результате реак­ции сульфаминовой кислоты, хорошо растворимы в воде (даже в боль­шей степени, чем кристаллы самой кислоты). Отсюда следует вывод, что нет оснований опасаться вторичного закупоривания этими соля­ми образующихся фильтрационных каналов.

Растворимость кристаллов сульфаминовой кислоты в воде огра­ничена (в 1 м² воды растворяется 147 кг при 0 °С) и зависит от темпе­ратуры.

Скорость растворения карбонатных пород в сульфаминовой кис­лоте примерно в 5 раз ниже, чем в соответствующих растворах соля­ной кислоты. С этим связана возможность более глубокого проник-

новения в пласт в активном состоянии и, вследствие этого, - увели­чение радиуса обрабатываемой зоны.

Необходимое количество Р (в тоннах) порошкообразной HS03NH2 для приготовления заданного объема водного раствора соответствующей концентрации определяется, исходя из следующей зависимости:

P=cV/ 96, (8.1.3)

где с - массовая доля раствора сульфаминовой кислоты, %; V— за­данный объем кислотного раствора, м³; 96 — концентрация HS0₃NH₂ в порошке, %.

Применение ПАВ при обработках пласта сульфаминовой кис­лотой обосновывается необходимостью наиболее полной очистки призабойной зоны скважины от продуктов реакции после обработ­ки, а также уменьшением коррозионного износа скважинного обору­дования.

Одним из свойств сульфаминовой кислоты является ее склонность к гидролизу при повышении температуры окружающей среды. Вод­ные растворы сульфаминовой кислоты устойчивы в условиях комнат­ной температуры, а при повышении ее, начиная с +40 °С, возникает гидролиз:

HS0₃NH₂ + Н₂0 - HS0₄NH₄.

В процессе гидролиза, как это следует из течения реакции, из ра­створа HS0₃NH₂ выпадает белый рыхлый нерастворимый осадок и снижается растворимость карбонатной составляющей породы.

Лабораторные исследования показывают, что нарастание скорос­ти гидролиза происходит прямо пропорционально времени выдержки раствора сульфаминовой кислоты в условиях повышенной (по отно­шению к пороговому значению) температуры, а также по мере нарас­тания последней. Так, полный (100%) гидролиз HS0₃NH₂ происходит после 8-9-часовой выдержки кислоты при температуре 75-80 °С.

Исходя из этого, невозможно применение сульфаминовой кисло­ты для кислотных ванн. При закачке же в пласт время реагирования кислоты значительно меньше времени ее гидролиза.

На практике применяют сульфаминовую кислоту не в чистом виде, а в составе сухой кислотной композиции СХК (ХИМЕКО-ГАНГ).