Обработка скважин соляной кислотой

В нефтесодержащих породах нередко присутствуют известняки, доломиты или карбонатные цементирующие вещества. Такие породы соляная кислота хорошо растворяет, при этом происходят следующие химические основные реакции. При воздействии на известняк:

2HCl + CaCO₃ = CaCl₂ + H₂O + CO₂

При воздействии на доломит

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

Хлористый кальций (CaCl₂) и хлористый магний (MgCl₂) - это соли, хорошо растворимые в воде - носителе кислоты. Углекислый газ также легко удаляется из скважины, либо при давлении свыше 7,5 МПа растворяется в той же воде.

Однако в кислоте всегда присутствуют примеси, которые при взаимодействии с ней могут образовывать нерастворимые в растворе нейтрализованной кислоты осадки. Выпадение этих осадков в порах пласта снижает проницаемость ПЗС. К числу таких примесей относятся:

1. Хлорное железо FeCl₃, образующее в результате гидролиза гидрат окиси железа Fe(OH)₃, выпадающего в виде осадка.

2. Серная кислота H₂SO₄, в растворе при ее взаимодействии с хлористым кальцием образует гипс (СaSO₄ + 2HCl), который выпадает в осадок в виде волокнистой массы игольчатых кристаллов.

3. Некоторые реагенты, вводимые в раствор кислоты в качестве антикоррозионных добавок (например ингибитор ПБ - 5)

Для обработки скважин обычно готовится раствор HCl в пределах 10 - 15% её содержания. Температура замерзания 15% раствора HCl равна -32,8^оС.

К раствору HCl добавляются реагенты:

1. Ингибиторы - вещества, снижающие коррозионное воздействие кислоты на оборудование (трубы, емкости и насосы). Обычно ингибиторы добавляются в количестве 1% в зависимости от его типа:

а) формалин (0,6%), снижающий корозионную активность в 7- 8 раз;

б) уникол - липкая темно-коричневая жидкость (уникол ПБ - 5) (0,25 - 0,5%), снижающий коррозионную активность в 30 - 42 раза. Однако, поскольку уникол не растворяется в воде, то из нейтрализованной кислоты он выпадает в осадок, поэтому его концентрацию уменьшают до 0,1%, что снижает коррозионную активность до 15 раз;

в) для высоких температур и давлении разработан ингибитор И-1-А (0,4%) в смеси с уротропином (0,8%), снижающий коррозионную активность до 20раз (при t = 87^оС и Р= 38 МПа).

г) ингибитор катапин А считается одним из лучших. При дозировке 0,1% от объема рабочего кислотного раствора он в 55-65 раз снижает коррозионную активность раствора, при 0,025% - в45 раз. Однако его защитные свойства сильно ухудшаются при высоких температурах. Поэтому при t = 80 -100^оС его дозировка увеличивается до 0,2% с добавкой 0,2% уротропина.

2. Интенсификаторы - поверхностно - активные вещества, снижающие в 3-5 раз поверхностное натяжение на границе нефть- нейтрализованная кислота, ускоряющие и облегчающие очистку призабойной зоны от продуктов реакции и от отреагировавшей кислоты.

Добавка ПАВ увеличивает эффективность кислотных обработок. Некоторые ингибиторы, такие как катапин А, катамин А, мервелан К, одновременно выполняют роль нитенсификаторов (ПАВ). Используются также такие ПАВы, как ОП -10, ОП - 7, 44 - 11, 44 - 22 и другие. Концентрацию реагента доводят в 2-3 раза большую, чем при ингибировании.

3. Стабилизаторы - вещества, необходимые для удерживания в растворенном состоянии продуктов реакции и примесей раствора HCl с железом, цементом и песчаниками, а также удаления из раствора HCl вредной примеси H₂SO₄ и превращение ее в растворимую соль бария.

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2HCl

Соляная кислота, взаимодействуя с глинами, образует соли алюминия, а с цементом и песчаником - гель кремниевой кислоты, выпадающие в осадок. Для устранения этого используют стабилизаторы - уксусную(CH₃COOH) и плавиковую(HF) кислоты, а также ряд других (лимонная, винная и др.)

Добавление плавиковой кислоты в количестве 1-2% предупреждает образование геля кремниевой кислоты, закупоривающей поры коллектора. Уксусная кислота(0,8 - 1,6%) удерживает в растворенном состоянии соли железа и алюминия и сильно замедляет реакцию раствора HCl с породой, что позволяет закачивать концентрированную HCl в более глубокие участки пласта.