Zuurbehandeling van putten: technologieën en apparatuur

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Zuurbehandeling van putten is een van de technologieën die worden gebruikt bij de ontwikkeling van putten en hun werking. Het belangrijkste doel is om het bodemgat te reinigen om de instroom van reservoirvloeistof te stimuleren. Er zijn verschillende modificaties van deze technologie, afhankelijk van de stimulatiemodus van het reservoir en de geologische omstandigheden.

Doel en principe

Zuurbehandeling wordt gebruikt bij het boren, bedienen en onderhouden van olieproductiefaciliteiten om de volgende problemen op te lossen:

• behandeling van het bodemgat tijdens de ontwikkeling van de put (voor de instroom van reservoirvloeistof na voltooiing van de constructie);
• intensivering (debetverhoging);
• reiniging van het filter en bodemgat van verontreinigingen die zich ophopen tijdens bedrijf, na waterinjectie of putreparatie;
• verwijder afzettingen in omhulselstrengen en andere ondergrondse apparatuur.

Zuren die in de put worden gepompt, lossen calciumbevattende rotsen (kalksteen, dolomiet en andere) op, evenals deeltjes van cementsamenstellingen die in het bodemgat achterblijven na het cementeren van de annulus.

Verwerkingstypes

In de praktijk van de exploitatie en het onderhoud van olieproductiefaciliteiten worden de volgende soorten zuurbehandeling onderscheiden:

• matrix (injectie van een reagens onder druk waarvan de waarde kleiner is dan hydrofracturering);
• in-situ zuurbaden (eenvoudige behandeling);
• onder hoge druk (zuurbreuk, terwijl breuk optreedt);
• intervalbelichting;
• thermische zuurbehandeling.

Het laatste type technologie wordt gebruikt in situaties waar de reservoirporiën in de bodem van het gat verstopt zijn met paraffineafzettingen, teer en koolwaterstoffen met een hoog molecuulgewicht.

Zuurbaden worden voornamelijk uitgevoerd in de volgende gevallen:

• primaire ontwikkeling (ingebruikname van putten);
• open filters schoonmaken;
• reiniging van het filter geblokkeerd door mantelbuizen van in zuur oplosbare materialen.

Soorten reagentia

De basisstoffen die worden gebruikt bij de zuurbehandeling van putten zijn zoutzuur HCl en fluorwaterstof HF-zuren, evenals hun mengsel (kleizuur). Minder vaak gebruikte andere zuren:

• azijn;
• sulfamine;
• mier;
• zwavelzuur;
• mengsels van organische zuren.

Als de geologische formatie zich in hoge temperaturen bevindt, wordt azijn of mierenzuur in de formatie gepompt. Het gebruik van sulfaminezuur is gerechtvaardigd in gevallen waarin de reservoirs bestaan uit sulfaat en ijzerhoudende carbonaatgesteenten, aangezienhun reactie met zoutzuur resulteert in precipitatie van gips of watervrij calciumsulfaat.

De werkoplossing van het reagens wordt bereid op commerciële zuurbases en vervoerd in weg- of spoortankers, van binnen geverfd met een resistente email-, rubber- of ebonietcoating.

Zuurbehandeling wordt niet alleen uitgevoerd in oliebronnen, maar ook in waterinjectieputten (om de druk in het reservoir te handhaven), evenals in artesische putten. Werk in Abessijnse putten, op ondiepe diepten, kan worden gedaan met een hoosvat om de putten schoon te maken.

Hoofdparameters

De volgende factoren beïnvloeden de keuze van de reagenssamenstelling:

• Braking van de rots. Bij een hoge waarde van deze indicator is het aan te raden verdikte zuren en schuimen te gebruiken. Dit helpt om de dekking van de formatie te vergroten. Om het zuur te verdikken, wordt carboxymethylcellulose (CMC) toegevoegd.
• Verontreiniging van het onderste gat met minerale suspensies en lage doorlaatbaarheid van het poreuze reservoir. In dit geval verdienen koolzuurhoudende zuren de voorkeur, om de penetratie van het reagens te verbeteren, waarbij de oppervlaktespanning op de grens met het gesteente wordt verlaagd. Lucht, stikstof en koolstofdioxide worden gebruikt om vloeistoffen te beluchten.
• Minerale samenstelling van rotsen. Naden bestaande uit zand, zandsteen en siltsteen worden behandeld met kleizuur.
• Bodemgattemperatuur. Het gebruik van sulfaminezuur wordt dus beperkt door het feit dat het bij verhitting tot 80 ° C met water voor 43% ontleedt. Bij temperaturen boven 115°C, geconcentreerdzoutzuur.

Het benodigde zuurvolume wordt berekend met de formule en is afhankelijk van de volgende factoren:

• dikte van het verzuurde vormingsinterval;
• steenporositeit;
• verwerkingsdiepte;
• putradius.

Maximale injectiedruk wordt bepaald door de volgende criteria:

• doeleinden en verwerkingsmethode;
• sterkte van productieomhulsel;
• dikte van de brug tussen het werkende en aangrenzende formatie-interval.

De duur van de blootstelling aan zuur wordt empirisch bepaald - door de concentratie ervan te meten in de oplossing die via buizen naar de putmond wordt verplaatst. De gemiddelde waarde van deze parameter is binnen 16-24 uur.

Supplementen

In pure vorm worden zuren zelden gebruikt. In de olie-industrie worden de volgende stoffen als additieven gebruikt:

• corrosieremmers - om schade aan de behuizing, slangen en andere apparatuur te voorkomen;
• complexvormende verbindingen die de vorming van een gel of ijzerhydroxide voorkomen die de poriën van de collector verstopt;
• kaliumnitraat voor de behandeling van anhydrieten (sulfaten);
• stabilisatoren om reactieproducten in opgeloste toestand te houden;
• citroen- of azijnzuur voor de behandeling van ijzerhoudende carbonaatgesteenten;
• surfactants, of versterkers (OP-10, OP-7 en andere) om te verbeterenrotsbevochtigbaarheid en vergemakkelijken de verwijdering van reactieproducten uit het bodemgat.

Hydrochloorzuur

Bij het aanzuren van putten met HCl is de optimale concentratie 10-16%. Meer verzadigde oplossingen worden om de volgende redenen niet gebruikt:

• verlaagde oplossnelheid;
• verhoging in corrosiviteit;
• verhoging van het emulgeervermogen;
• toename van zoutneerslag bij vermenging met zoutvormingswater.

Bij het verwerken van sulfaathoudend gesteente worden additieven uit keukenzout, kalium- of magnesiumsulfaten en calciumchloride in de werkvloeistof gebracht. De laatstgenoemde stof dient ook als zuurneutralisatievertrager bij verhoogde bodemgattemperaturen.

Hydrofluoric acid

Fluorzuur is zeer krachtig en wordt gebruikt om de volgende materialen op te lossen:

• silicaatverbindingen in terrigene formaties;
• klei- of cementslurry geabsorbeerd tijdens het boren of putreparatie;
• cementkorst bij bodemgat.

Ammoniumfluoride-bifluoride wordt ook gebruikt als vervanging voor dit reagens, waarvan het verbruik 1,5 keer lager is.

Eenvoudige zoutzuurbehandeling

Eenvoudige behandelingen worden gedaan met een enkele pompeenheid. Voordat zuur wordt geïnjecteerd, wordt de put gespoeld met water om voorlopig slibdeeltjes en andere verontreinigingen te verwijderen. Als er zich paraffine- of harsafzettingen in het bodemgat en in de slang (slangen) bevinden, moet uals spoelvloeistof worden organische oplosmiddelen gebruikt - kerosine, vloeibaar gemaakte propaan-butaanfractie en andere. Verwerking in lege velden kan worden gedaan met een goed reinigende hoosvat.

Voorbereidende activiteiten omvatten ook de volgende operaties:

• installatie van de ondergrondse reparatie-eenheid bij de putmond;
• verwijdering van apparatuur in het boorgat (voor het bedienen van putten);
• afdalingsslang naar de onderste perforaties van het behandelde interval:
• putkopapparatuur met fittingen voor leidingen en keerklep;
• leidingen van de pompeenheid met slangen, zuurdrager, tankwagens met verdringingsvloeistof;
• hydrotesting van injectieleidingen onder druk die 1,5 keer hoger is dan de werkende.

Vervolgens wordt zuur in de put gepompt in een volume gelijk aan de buisholte, waarna de ringvormige klep wordt gesloten. Vervolgens worden de rest van het reagens en de verdringingsvloeistof geïnjecteerd. Ruwe ontgaste olie wordt als laatste gebruikt in productieputten. U kunt zien hoe het zuurbehandelingsproces eruitziet in de onderstaande afbeelding.

Nadat het volledige volume is gepompt, sluit u de bufferklep, koppelt u de pomp en andere apparatuur los. Het zuur blijft in de put gedurende de benodigde tijd om op te lossen, waarna de producten van de chemische reactie door de pomp worden teruggewonnen door terugspoelen.

Interv altechnologie

Bij het openen van een olie- en gasreservoir met lagen met verschillendepermeabiliteit, een eenvoudige zuurbehandeling van putten leidt ertoe dat het alleen de meest permeabele laag aantast. In dergelijke gevallen is het raadzaam om interv altechnologie te gebruiken.

Om elke laag te isoleren, worden 2 pakkers in de put geïnstalleerd. De stroom van de zure oplossing door de annulus wordt voorkomen door deze te cementeren. Nadat ze het geselecteerde gedeelte van het reservoir hebben verwerkt, gaan ze door naar het volgende.

Zuur breken en thermische zuurbehandeling

Zuurbehandeling van putten onder hoge druk wordt uitgevoerd tijdens de exploitatie en ontwikkeling van reservoirs met heterogene permeabiliteit. Eenvoudige zuurbaden zijn in dergelijke gevallen niet effectief, omdat het zuur in goed doorlatende lagen "achterblijft", terwijl andere gebieden onbedekt blijven.

Vóór injectie van het reagens worden lagen met een hoge permeabiliteit geïsoleerd met behulp van packers (vergelijkbaar met de vorige technologie). Voorbereidende maatregelen worden uitgevoerd volgens het schema van eenvoudige zuurbehandeling van putten. De mantelstreng wordt beschermd door een verankerde pakker op de buis te installeren.

Als werkend reagens wordt een emulsie gebruikt die is bereid uit een oplossing van zoutzuur en olie. Hoe de lay-out van de Azinmash-30A-eenheid voor zuurinjectie in het reservoir eruitziet, wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Deze unit is uitgerust met horizontale hogedrukpompen met drievoudige plunjer. Soms worden er 2 gemalen gebruikt voor verwerkinginstallatie. De olie-industrie produceert ook andere eenheden - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, vervaardigd op het Kraz- of URAL-chassis. Een typische lay-out van de units omvat een verrijdbaar offroad-chassis, een montageplatform waarop de belangrijkste procesapparatuur is geïnstalleerd, hogedrukpompen, een tank voor het transporteren en toevoeren van een reagens, een zuurbestendig verdeelstuk bestaande uit druk- en zuignap pijpleidingen.

In het geval van thermische zuurbehandeling worden reactietips in de put neergelaten. Hun interne holte is gevuld met magnesium in de vorm van chips of korrels, en het buitenoppervlak heeft geperforeerde gaten. Bij blootstelling aan zuur geeft magnesium een grote hoeveelheid thermische energie af.

Bescherming van apparatuur tegen corrosie

Reagentia die worden gebruikt bij de zuurbehandeling van putten zijn corrosieve omgevingen met betrekking tot metalen. De corrosiesnelheid van onderdelen van St3-staal bij een temperatuur van 20 °C en een concentratie van HCl 10% is 7 g/(m²∙h), en voor een mengsel van 10 % HCl en 5% HF – 43 g/(m^{2∙h). Daarom worden remmers gebruikt om het metaal van de apparatuur te beschermen:}

• formalin;
• catapine;
• urotropine;
• I-1-A-remmer;
• unicol en anderen.

Veiligheid voor het aanzuren van putten

Bij het aanzuren van de formatie worden giftige en brandbare stoffen gebruikt. Bij lekkage of morsen kan grote schade worden aangerichtomgeving.

Er wordt een zuurbehandelingsplan ontwikkeld en goedgekeurd door de hoofdingenieur van de OGPD. De werken worden uitgevoerd volgens de vergunnings- en technologische voorschriften. De volgende beveiligingsmaatregelen zijn van toepassing:

• Restanten van chemicaliën en wasvloeistoffen worden verzameld in speciale containers voor latere verwijdering.
• De concentratie van zure damp wordt gecontroleerd met behulp van een gasanalysator.
• Pompapparatuur en tanks zijn geïnstalleerd op een afstand van ten minste 10 m van de putmond, autocabines bevinden zich in de tegenovergestelde richting.
• Tijdens de injectie van zuren blijven alleen die werknemers wiens activiteiten direct verband houden met het onderhoud van apparatuur in de buurt van de eenheden; alle andere personen worden op veilige afstand verwijderd.
• Het is verboden om werkzaamheden uit te voeren bij harde wind, mist en 's nachts.
• Reparatie- en installatiewerkzaamheden aan pijpleidingen en procesapparatuur worden pas uitgevoerd als de druk in het systeem is opgeheven.
• Om te beschermen tegen de effecten van zuren, wordt persoonlijke beschermingsmiddelen gebruikt - speciale kleding (rubberen schorten, laarzen), rubberen handschoenen, brillen, maskers, gasmaskers.

Het veld moet ook een noodvoorraad hebben van overalls en chemicaliën om zuren te neutraliseren (kalk, krijt, chlooramine en andere). Al het operationele en technische personeel moet periodieke training en certificering ondergaan voor kennis van veiligheidsvoorschriften volgens een schema dat is goedgekeurd door het hoofd van de onderneming.