Kiselinska obrada bušotina: tehnologije i oprema

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Kiselinska obrada bušotina jedna je od tehnologija koje se koriste u razvoju bušotina i njihovom radu. Njegova glavna svrha je čišćenje donje rupe kako bi se potaknuo dotok tekućine u ležište. Postoji nekoliko modifikacija ove tehnologije, ovisno o načinu stimulacije ležišta i geološkim uvjetima.

Svrha i princip

Kiselinska obrada koristi se u bušenju, radu i održavanju postrojenja za proizvodnju nafte za rješavanje sljedećih problema:

• tretman zone dna rupe tijekom razvoja bušotine (za dotok tekućine u ležište nakon završetka izgradnje);
• pojačavanje (povećanje zaduženja);
• čišćenje filtera i dna rupe od onečišćenja koji se nakuplja tijekom rada, nakon ubrizgavanja vode ili popravka bušotine;
• uklonite naslage u strunama i drugoj podzemnoj opremi.

Kiseline upumpane u bušotinu otapaju stijene koje sadrže kalcij (vapnenac, dolomit i druge), kao i čestice cementnih smjesa koje ostaju na dnu rupe nakon cementiranja prstena.

Vrste obrade

U praksi rada i održavanja postrojenja za proizvodnju nafte razlikuju se sljedeće vrste kiselinske obrade:

• matrica (ubrizgavanje reagensa pod pritiskom, čija je vrijednost manja od hidrauličkog frakturiranja);
• in-situ kisele kupke (jednostavan tretman);
• pod visokim tlakom (kiselinsko frakturiranje, dok dolazi do loma);
• intervalna izloženost;
• tretman termalnom kiselinom.

Potonji tip tehnologije koristi se u situacijama kada su pore ležišta u zoni dna rupe začepljene naslagama parafina, katrana i ugljikovodika visoke molekularne težine.

Kisele kupke u bunarima uglavnom se izvode u sljedećim slučajevima:

• primarni razvoj (puštanje u rad bušotina);
• čišćenje otvorenih filtera;
• čišćenje filtera blokiranog cijevima kućišta od materijala topivih u kiselinama.

Vrste reagensa

Osnovne tvari koje se koriste u kiseloj obradi bušotina su klorovodična HCl i fluorovodična HF kiseline, kao i njihova smjesa (glinena kiselina). Manje često korištene druge kiseline:

• octena;
• sulfamic;
• ant;
• sumporni;
• mješavine organskih kiselina.

Ako je geološka formacija u uvjetima visoke temperature, tada se octena ili mravlja kiselina pumpa u formaciju. Upotreba sulfaminske kiseline opravdana je u slučajevima kada se rezervoari sastoje od sulfatnih i željeznih karbonatnih stijena, jernjihova reakcija s klorovodičnom kiselinom rezultira taloženjem gipsa ili bezvodnog kalcijevog sulfata.

Radna otopina reagensa priprema se na komercijalnim kiselinskim bazama i prevozi u cestovnim ili željezničkim cisternama, iznutra obojena otpornim premazom od emajla, gume ili ebonita.

Kiselinska obrada provodi se ne samo u naftnim bušotinama, već iu bušotinama za ubrizgavanje vode (za održavanje ležišnog tlaka), kao i u arteškim bušotinama. Rad u abesinskim bušotinama, na malim dubinama, može se obaviti s bailerom za čišćenje bunara.

Glavni parametri

Sljedeći čimbenici utječu na izbor sastava reagensa:

• Fracturing of the rock. Uz visoku vrijednost ovog pokazatelja, preporučljivo je koristiti zgusnute kiseline i pjene. To pomaže povećati pokrivenost formacije. Za zgušnjavanje kiseline dodaje se karboksimetilceluloza (CMC).
• Kontaminacija donje rupe mineralnim suspenzijama i niska propusnost poroznog ležišta. U ovom slučaju, za poboljšanje prodiranja reagensa, poželjne su gazirane kiseline u kojima je smanjena površinska napetost na granici sa stijenom. Zrak, dušik, ugljični dioksid koriste se za prozračivanje tekućina.
• Mineralni sastav stijena. Šavovi koji se sastoje od pijeska, pješčenjaka i glinenog kamena tretiraju se glinenom kiselinom.
• Temperatura u dnu rupe. Dakle, upotreba sulfaminske kiseline ograničena je činjenicom da se kada se zagrije na 80 ° C, razgrađuje s vodom za 43%. Na temperaturama iznad 115°C, koncentriranklorovodična kiselina.

Potreban volumen kiseline izračunava se po formuli i ovisi o sljedećim čimbenicima:

• debljina intervala zakiseljene formacije;
• poroznost stijene;
• dubina obrade;
• radijus bunara.

Maksimalni tlak ubrizgavanja određuje se prema sljedećim kriterijima:

• svrhe i način obrade;
• čvrstoća proizvodnog kućišta;
• debljina mosta između radnog i susjednog formacijskog intervala.

Trajanje izloženosti kiselini određuje se empirijski - mjerenjem njezine koncentracije u otopini istisnute na vrhu bušotine kroz cijev. Prosječna vrijednost ovog parametra je unutar 16-24 sata.

Dodaci

U svom čistom obliku, kiseline se rijetko koriste. Sljedeće tvari se koriste kao aditivi za njih u industriji nafte:

• inhibitori korozije - za sprječavanje oštećenja kućišta, cijevi i druge opreme;
• kompleksirajuće spojeve koji sprječavaju stvaranje gela ili željezovog hidroksida koji začepljuju pore kolektora;
• kalijev nitrat za liječenje anhidrita (sulfata);
• stabilizatori za održavanje produkta reakcije u otopljenom stanju;
• limunska ili octena kiselina za obradu karbonatnih stijena koje sadrže željezo;
• surfaktanti ili pojačivači (OP-10, OP-7 i drugi) za poboljšanjevlaženje stijena i olakšava uklanjanje produkta reakcije iz donje rupe.

Klorovodonična kiselina

Prilikom zakiseljavanja bunara upotrebom HCl, njegova optimalna koncentracija je 10-16%. Zasićenije otopine se ne koriste iz sljedećih razloga:

• smanjena stopa otapanja;
• povećanje korozivnosti;
• povećavanje sposobnosti emulgiranja;
• povećanje taloženja soli kada se pomiješa sa slanom vodom.

Prilikom obrade stijena koje sadrže sulfat, u radnu tekućinu se unose dodaci kuhinjske soli, kalij ili magnezij sulfati i kalcijev klorid. Potonja tvar također služi kao usporivač neutralizacije kiseline pri povišenim temperaturama u dnu rupe.

Fluorovodonična kiselina

Fluorna kiselina je vrlo moćna i koristi se za otapanje sljedećih materijala:

• silikatni spojevi u terigenskim formacijama;
• glinena ili cementna suspenzija apsorbirana tijekom bušenja ili remonta bušotine;
• cementna kora na dnu rupe.

Amonijev fluorid-bifluorid se također koristi kao zamjena za ovaj reagens čija je potrošnja 1,5 puta manja.

Jednostavno liječenje klorovodičnom kiselinom

Jednostavni tretmani se izvode s jednom jedinicom pumpe. Prije ubrizgavanja kiseline, bušotina se ispire vodom kako bi se preliminarno uklonile čestice mulja i druga onečišćenja. Ako postoje naslage parafina ili smole na dnu rupe i u cijevi (tubing), tada ukao tekućina za ispiranje koriste se organska otapala - kerozin, ukapljena propan-butanska frakcija i druga. Obrada na osiromašenim poljima može se obaviti s bailerom za čišćenje bunara.

Preliminarne aktivnosti također uključuju sljedeće operacije:

• instalacija jedinice za podzemni popravak na izvorištu;
• uklanjanje bušotinske opreme (za operativne bušotine);
• spuštanje cijevi do donjih perforacija tretiranog intervala:
• oprema na glavi bušotine s priključcima za cjevovode i nepovratni ventil;
• cijev crpne jedinice s cijevi, nosač kiseline, kamioni cisterne s tekućinom za istiskivanje;
• hidrotestiranje cjevovoda za ubrizgavanje pod tlakom 1,5 puta većim od radnog.

Dalje, kiselina se pumpa u bunar u volumenu jednakom šupljini cijevi, nakon čega se prstenasti ventil zatvara. Zatim se ubrizgava ostatak reagensa i tekućina za istiskivanje. Sirova degazirana nafta koristi se kao potonja u proizvodnim bušotinama. Kako izgleda proces kiselinske obrade možete vidjeti na slici ispod.

Nakon pumpanja punog volumena, zatvorite tampon ventil, odspojite pumpu i drugu opremu. Kiselina ostaje u bušotini potrebno vrijeme za otapanje, nakon čega se proizvodi kemijske reakcije vraćaju pumpom povratnim ispiranjem.

Tehnologija intervala

Prilikom otvaranja ležišta nafte i plina sa slojevima s različitimpropusnost, jednostavna obrada bušotina kiselinom dovodi do činjenice da utječe samo na najpropusniji sloj. U takvim je slučajevima preporučljivo koristiti intervalnu tehnologiju.

Za izolaciju svakog sloja, u bušotinu se ugrađuju 2 pakera. Protok kiselinske otopine kroz prsten spriječen je cementiranjem. Nakon obrade odabranog dijela akumulacije, oni prelaze na sljedeći.

Kiselinsko frakturiranje i termička obrada kiselinom

Kiselinska obrada bušotina pod visokim tlakom provodi se tijekom rada i razvoja ležišta heterogene propusnosti. Jednostavne kisele kupke su u takvim slučajevima neučinkovite, jer kiselina "ostaje" u dobro propusnim slojevima, dok ostala područja ostaju nepokrivena.

Prije ubrizgavanja reagensa, slojevi visoke propusnosti se izoliraju pomoću pakera (slično prethodnoj tehnologiji). Pripremne mjere provode se prema shemi jednostavne kiselinske obrade bušotina. Cijev omotača zaštićena je ugradnjom usidrenog pakera na cijev.

Kao radni reagens koristi se emulzija pripremljena od otopine klorovodične kiseline i ulja. Kako izgleda raspored jedinice Azinmash-30A za ubrizgavanje kiseline u rezervoar prikazan je na donjoj slici.

Ova jedinica je opremljena visokotlačnim horizontalnim pumpama s trostrukim klipom. Ponekad se za obradu koriste 2 crpne stanicemontaža. Naftna industrija proizvodi i druge jedinice - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, proizvedene na šasiji KrAZ ili URAL. Tipičan raspored jedinica uključuje terensku šasiju na kotačima, montažnu platformu na kojoj je ugrađena glavna procesna oprema, visokotlačne pumpe, spremnik za transport i dovod reagensa, razdjelnik otporan na kiseline koji se sastoji od tlačnog i usisnog cjevovodi.

U slučaju termičke obrade kiselinom, reakcijski vrhovi se spuštaju u bunar. Njihova unutarnja šupljina ispunjena je magnezijem u obliku čipsa ili granula, a vanjska površina ima perforirane rupe. Kada je izložen kiselini, magnezij oslobađa veliku količinu toplinske energije.

Zaštita opreme od korozije

Reagensi koji se koriste u kiseloj obradi bušotina su korozivna okruženja u odnosu na metale. Stopa korozije dijelova izrađenih od čelika St3 na temperaturi od 20 °C i koncentraciji HCl 10% iznosi 7 g/(m²∙h), a za smjesu od 10 % HCl i 5% HF – 43 g/(m^{2∙h). Stoga se inhibitori koriste za zaštitu metala opreme:}

• formalin;
• katapin;
• urotropin;
• I-1-A inhibitor;
• unicol i drugi.

Sigurnost za zakiseljavanje bunara

Otrovne i zapaljive tvari koriste se prilikom zakiseljavanja formacije. U slučaju curenja ili izlijevanja može se napraviti velika štetaokruženje.

Plan tretmana kiselinom se razvija i odobrava od strane glavnog inženjera OGPD-a. Radovi se izvode prema dozvoli i tehnološkim propisima. Primjenjuju se sljedeće sigurnosne mjere:

• Ostatci kemikalija i tekućina za pranje skupljaju se u posebne posude za naknadno odlaganje.
• Koncentracija kiselih para prati se pomoću plinskog analizatora.
• Oprema za crpljenje i spremnici postavljeni su na udaljenosti od najmanje 10 m od izvora bušotine, kabine automobila se nalaze u suprotnom smjeru.
• Tijekom ubrizgavanja kiselina u blizini jedinica ostaju samo oni radnici čije su aktivnosti izravno povezane s održavanjem opreme; sve ostale osobe se uklanjaju na sigurnu udaljenost.
• Zabranjeno je obavljanje radova po jakom vjetru, magli i noću.
• Popravci i instalacijski radovi na cjevovodima i procesnoj opremi ne izvode se dok se tlak u sustavu ne oslobodi.
• Za zaštitu od djelovanja kiselina koristi se osobna zaštitna oprema - posebna odjeća (gumene pregače, čizme), gumene rukavice, naočale, maske, gas maske.

Polje bi također trebalo imati zalihe kombinezona i kemikalija za hitne slučajeve za neutralizaciju kiselina (vapno, kreda, kloramin i druge). Svo operativno i inženjersko osoblje mora proći periodičnu obuku i certificiranje za poznavanje sigurnosnih propisa prema rasporedu koji je odobrio čelnik poduzeća.