Термокислотная обработка скважин

В скважинах с отложениями в призабойной зоне парафиновых или асфальто- смолистых веществ (АСВ), кислотная обработка будет более эффективной, если забой скважины предварительно подогреть, чтобы расплавить эти вещества. Для этого скважину предварительно промывают горячей нефтью или производят термокислотную обработку. Это комбинированный процесс: в первой фазе осуществляется тепловая обработка забоя скважины раствором горячей соляной кислоты за счет экзотермической реакции кислоты с каким- либо веществом; Во второй фазе, следующей без перерыва за первой, производится обычная кислотная обработка.

Известно много веществ, вступающих в экзотермическую реакцию с HCl (карбид кальция, алюминий и др.) Однако наилучшим признан магний, так как при реакции с ним выделяется большое количество тепла, а продукты реакции полностью растворяются.

При взаимодействии соляной кислоты с алюминием, хотя и выделяется тепла больше, чем при реакции с магнием, продукты её в виде гидрата окиси алюминия выпадают в осадок и закупоривают поры пласта.

Mg + 2HCl + H₂O = MgCl₂ + H₂O + H₂ + 461 кДж

24,3+2(1+35,5)+(2+16) = (24,3+2×35,5)+(2+16)+2 - в грамм-молекулах.

Таким образом, при взаимодействии 73г чистой HCl с 24,3 грамм магния происходит полная нейтрализация раствора, при которой выделяется 461,4 кДж тепловой энергии. Очевидно, что при взаимодействии 1000г Mg выделится 18987 кДж тепла.

Определим количество 15% раствора HCl для растворения 1 кг магния.

х = 73× 1000/ 24,3 = 3004г чистой HCl

Для растворения 1кг магния потребуется:

V = 3004/ 161,2 = 18,61литров 15% раствора HCl,

где 161,2 г содержание чистой HCl в 1л 15% раствора.

Необходимое количество 15% соляной кислоты на 1 кг Mg для получения различных температур дано в таблице.

Таблица 5.1

Из уравнения баланса теплоты

Q = V C_v Dt (5.1)

следует, что при реализации всей выделившейся теплоты Q на нагрев V л. раствора, имеющего теплоемкость C_v (кДж / л ^оС) нагрев раствора составит:

Dt = Q/(VC_v) (5.1¹)

Принимая теплоемкость 15% раствора HCl равной теплоемкости воды C_v = 4,187 кДж/ л^оС получим:

Dt= 18987/(18,61 4,187) = 243,2^оС

На столько градусов увеличится температура раствора при полном использовании теплоты на нагрев только продуктов реакции.

Чтобы сохранить активность раствора кислоты для взаимодействия с породой, его количество на 1 кг магния надо брать больше, чем 18,61 литра. Однако и температура при этом получится ниже в соответствии с таблицей 6.1.

Существует два вида обработки.

1) Термохимическая обработка ПЗС - обработка горячей кислотой, при которой для растворения магния подается избыточное количество HCl для сохранения концентрации HCl 10-12% и растворения карбонатов породы.

2) Термокислотная обработка ПЗС - сочетание термохимической и непрерывно следующей за ней кислотной обработкой. Причем кислотная обработка может быть как обычной, так и под давлением.

Скорость прокачки раствора HCl должна быть такой, чтобы в течение всего процесса на выходе наконечника была одинаковая запланированная температура и постоянная остаточная кислотность раствора. Это условие трудно выполнимо.

С помощью опытных прокачек в поверхностных условиях определили, что при давлениях более 3 МПа, рекомендуется применять магний в виде стружки, причем чем больше давление, тем магниевая стружка должна быть мельче и тоньше. При давлениях ниже 3 МПа - в виде брусков квадратного и круглого сечения. Причем чем ниже давление, тем площадь поперечного сечения этих брусков может быть больше. Так при давлении до 1МПа используются бруски с площадью 10-15 см². При давлении от1 до 3 МПа площадь поперечного сечения брусков уменьшают до 1-5 см².

Термохимические солянокислотные обработки ПЗС эффективны в скважинах с низкими пластовыми температурами, в призабойной зоне которых наблюдается отложение твердых углеводородов (смолы, парафины, асфальты).

Для проведения термокислотной обработки применяется специальный реакционный наконечник, который спускается на НКТ до забоя скважины. Обычно используются наконечники, вмещающие от 40 до 100 кг магния, через которые прокачивается соответствующее количество HCl.