Syrebehandling av brønner: teknologier og utstyr

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Syrebehandling av brønner er en av teknologiene som brukes i utviklingen av brønner og deres drift. Hovedformålet er å rense bunnhullet for å stimulere tilstrømningen av reservoarvæske. Det er flere modifikasjoner av denne teknologien, avhengig av reservoarstimuleringsmodus og geologiske forhold.

Formål og prinsipp

Syrebehandling brukes i boring, drift og vedlikehold av oljeproduksjonsanlegg for å løse følgende problemer:

• behandling av bunnhullssonen under utviklingen av brønnen (for innstrømning av reservoarvæske etter fullført konstruksjon);
• intensivering (debetøkning);
• rengjøring av filter og bunnhull fra forurensninger som samler seg under drift, etter vanninjeksjon eller brønnreparasjon;
• fjern avleiringer i foringsrørstrenger og annet underjordisk utstyr.

Syrer pumpet inn i brønnen løser opp kalsiumholdige bergarter (kalkstein, dolomitt og andre), samt partikler av sementsammensetninger som blir igjen i bunnhullet etter sementering av ringrommet.

Behandlingstyper

I praksis med drift og vedlikehold av oljeproduksjonsanlegg skilles følgende typer syrebehandling ut:

• matrise (injeksjon av en reagens under trykk, hvis verdi er mindre enn hydraulisk frakturering);
• in-situ syrebad (enkel behandling);
• under høyt trykk (syrefrakturering, mens frakturering forekommer);
• intervalleksponering;
• termisk syrebehandling.

Sistnevnte type teknologi brukes i situasjoner der reservoarporene i bunnhullssonen er tilstoppet med parafinavsetninger, tjære og høymolekylære hydrokarboner.

Syrebrønnbad utføres hovedsakelig i følgende tilfeller:

• primær utbygging (igangkjøring av brønner);
• rengjøring av åpne filtre;
• rengjøring av filteret blokkert av foringsrør fra syreløselige materialer.

Typer reagenser

De grunnleggende stoffene som brukes i syrebehandling av brønner er s alt-HCl og flus-HF-syrer, samt deres blanding (leiresyre). Mindre vanlig brukte andre syrer:

• eddiksyre;
• sulfamic;
• ant;
• sulfuric;
• blandinger av organiske syrer.

Hvis den geologiske formasjonen er under høye temperaturforhold, pumpes eddik eller maursyre inn i formasjonen. Bruk av sulfaminsyre er berettiget i tilfeller der reservoarene består av sulfat- og jernholdige karbonatbergarter, sidenderes reaksjon med s altsyre resulterer i utfelling av gips eller vannfritt kalsiumsulfat.

Arbeidsløsningen til reagensen tilberedes på kommersielle syrebaser og transporteres i vei- eller jernbanetankbiler, m alt innvendig med motstandsdyktig emalje-, gummi- eller ebonittbelegg.

Syrebehandling utføres ikke bare i oljebrønner, men også i vanninjeksjonsbrønner (for å opprettholde reservoartrykket), samt i artesiske brønner. Arbeid i abessiniske brønner, på grunne dybder, kan gjøres med en bailer for å rense brønnene.

Hovedparametere

Følgende faktorer påvirker valget av reagenssammensetning:

• Brukking av fjellet. Med en høy verdi av denne indikatoren, er det tilrådelig å bruke fortykkede syrer og skum. Dette bidrar til å øke dekningen av formasjonen. For å tykne syren tilsettes karboksymetylcellulose (CMC).
• Forurensning av bunnhullet med mineralsuspensjoner og lav permeabilitet i det porøse reservoaret. I dette tilfellet, for å forbedre gjennomtrengningen av reagenset, er karbonerte syrer å foretrekke, hvor overflatespenningen ved grensen til bergarten reduseres. Luft, nitrogen, karbondioksid brukes til å lufte væsker.
• Mineralsammensetning av bergarter. Sømmer bestående av sand, sandstein og siltstein er behandlet med leiresyre.
• Bunnhullstemperatur. Dermed er bruken av sulfaminsyre begrenset av det faktum at når den varmes opp til 80 ° C, sp altes den med vann med 43%. Ved temperaturer over 115 ° C, konsentrerts altsyre.

Det nødvendige volumet av syre beregnes ved hjelp av formelen og avhenger av følgende faktorer:

• tykkelsen på det forsurede formasjonsintervallet;
• bergporøsitet;
• behandlingsdybde;
• brønnradius.

Maksim alt injeksjonstrykk bestemmes av følgende kriterier:

• formål og behandlingsmetode;
• styrke på produksjonshylster;
• tykkelsen på broen mellom arbeids- og tilstøtende formasjonsintervall.

Varigheten av syreeksponering bestemmes empirisk - ved å måle konsentrasjonen i løsningen fortrengt ved brønnhodet gjennom røret. Gjennomsnittsverdien for denne parameteren er innen 16–24 timer.

Supplements

I sin rene form brukes syrer sjelden. Følgende stoffer brukes som tilsetningsstoffer til dem i oljeindustrien:

• korrosjonsinhibitorer - for å forhindre skade på foringsrør, rør og annet utstyr;
• kompleksdannende forbindelser som forhindrer dannelsen av en gel eller jernhydroksid som tetter til porene i oppsamleren;
• kaliumnitrat for behandling av anhydritter (sulfater);
• stabilisatorer for å holde reaksjonsprodukter i oppløst tilstand;
• sitron- eller eddiksyre for behandling av jernholdige karbonatbergarter;
• overflateaktive midler eller forsterkere (OP-10, OP-7 og andre) for å forbedresteinfuktbarhet og lette fjerning av reaksjonsprodukter fra bunnhullet.

S altsyre

Når brønner surgjøres med HCl, er den optimale konsentrasjonen 10-16 %. Mer mettede løsninger brukes ikke av følgende årsaker:

• redusert oppløsningsrate;
• økning i korrosivitet;
• økning i emulgeringsevne;
• økning i s altutfelling når det blandes med s altvann.

Ved bearbeiding av sulfatholdige bergarter tilsettes tilsetningsstoffer fra bords alt, kalium- eller magnesiumsulfater og kalsiumklorid i arbeidsvæsken. Det sistnevnte stoffet fungerer også som en syrenøytraliseringsretarder ved forhøyede bunnhullstemperaturer.

Hydrofluoric acid

Fluorsyre er en svært potent og brukes til å løse opp følgende materialer:

• silikatforbindelser i fryktelige formasjoner;
• leire eller sementslurry absorbert under boring eller brønnarbeid;
• sementskorpe ved bunnhull.

Ammoniumfluorid-bifluorid brukes også som erstatning for denne reagensen, og forbruket av dette er 1,5 ganger mindre.

Enkel s altsyrebehandling

Enkle behandlinger utføres med en enkelt pumpeenhet. Før syre injiseres, spyles brønnen med vann for å foreløpig fjerne slampartikler og andre forurensninger. Hvis det er avleiringer av parafin eller harpiks ved bunnhullet og i slangen (slangen), så innsom skyllevæske brukes organiske løsningsmidler - parafin, flytende propan-butanfraksjon og andre. Bearbeiding i uttømte felt kan gjøres med en brønnrensende bailer.

Foreløpige aktiviteter inkluderer også følgende operasjoner:

• installasjon av den underjordiske reparasjonsenheten ved brønnhodet;
• fjerning av nedihullsutstyr (for drift av brønner);
• nedstigningsslange til de nedre perforeringene i det behandlede intervallet:
• brønnhodeutstyr med beslag for rør og tilbakeslagsventil;
• rør for pumpeenheten med slange, syrebærer, tankbiler med fortrengningsvæske;
• hydrotesting av injeksjonsrørledninger under trykk 1,5 ganger høyere enn den fungerende.

Deretter pumpes syre inn i brønnen i et volum lik rørhulen, hvoretter den ringformede ventilen lukkes. Deretter injiseres resten av reagenset og fortrengningsvæsken. Råavgasset olje brukes som sistnevnte i produksjonsbrønner. Du kan se hvordan syrebehandlingsprosessen ser ut på bildet nedenfor.

Etter å ha pumpet hele volumet, lukk bufferventilen, koble fra pumpen og annet utstyr. Syren forblir i brønnen i den nødvendige tiden for oppløsning, hvoretter produktene fra den kjemiske reaksjonen gjenvinnes av pumpen ved tilbakespyling.

Intervallteknologi

Ved åpning av et olje- og gassreservoar med lag med forskjelligepermeabilitet, en enkel syrebehandling av brønner fører til at det kun påvirker det mest permeable laget. I slike tilfeller er det tilrådelig å bruke intervallteknologi.

For å isolere hvert lag er det installert 2 pakkere i brønnen. Strømmen av syreløsningen gjennom ringrommet forhindres ved å sementere den. Etter å ha behandlet den valgte delen av reservoaret, fortsetter de til neste.

Syrebrudd og termisk syrebehandling

Syrebehandling av brønner under høyt trykk utføres under drift og utbygging av reservoarer med heterogen permeabilitet. Enkle syrebad er ineffektive i slike tilfeller, fordi syren "etterlater" seg i godt gjennomtrengelige lag, mens andre områder forblir utildekket.

Før injeksjon av reagenset isoleres lag med høy permeabilitet ved hjelp av pakkere (lik tidligere teknologi). Forberedende tiltak utføres i henhold til skjemaet for enkel syrebehandling av brønner. Foringsrørstrengen er beskyttet ved å installere en forankret pakning på røret.

Som arbeidsreagens brukes en emulsjon fremstilt fra en løsning av s altsyre og olje. Hvordan utformingen av Azinmash-30A-enheten for syreinjeksjon i reservoaret ser ut er vist i figuren nedenfor.

Denne enheten er utstyrt med horisontale høytrykkspumper med trippelstempel. Noen ganger brukes 2 pumpestasjoner for prosesseringinstallasjon. Oljeindustrien produserer også andre enheter - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, produsert på KrAZ- eller URAL-chassiset. En typisk utforming av enhetene inkluderer et terreng-chassis med hjul, en monteringsplattform som hovedprosessutstyret er installert på, høytrykkspumper, en tank for transport og tilførsel av en reagens, en syrefast manifold bestående av trykk og sug. rørledninger.

Ved termisk syrebehandling senkes reaksjonsspisser ned i brønnen. Deres indre hulrom er fylt med magnesium i form av flis eller granulat, og den ytre overflaten har perforerte hull. Når magnesium utsettes for syre frigjør det en stor mengde termisk energi.

Beskytte utstyr mot korrosjon

Reagenser som brukes i syrebehandling av brønner er etsende miljøer med hensyn til metaller. Korrosjonshastigheten for deler laget av St3-stål ved en temperatur på 20 °C og en konsentrasjon på 10 % HCl er 7 g/(m²∙h), og for en blanding av 10 % HCl og 5 % HF – 43 g/(m^{2∙h). Derfor brukes inhibitorer for å beskytte utstyrsmetall:}

• formalin;
• katapin;
• urotropine;
• I-1-A-hemmer;
• unicol og andre.

Sikkerhet for surgjøring av brønner

Det brukes giftige og brennbare stoffer ved surgjøring av formasjonen. Ved lekkasje eller søl kan det oppstå store skadermiljø.

En syrebehandlingsplan utvikles og godkjennes av sjefsingeniøren i OGPD. Arbeidene utføres i henhold til tillatelsen og teknologiske forskrifter. Følgende sikkerhetstiltak gjelder:

• Rester av kjemikalier og vaskevæsker samles i spesielle beholdere for senere avhending.
• Konsentrasjonen av syredamp overvåkes ved hjelp av en gassanalysator.
• Pumpeutstyr og tanker er installert i en avstand på minst 10 m fra brønnhodet, førerhusene er plassert i motsatt retning.
• Under injeksjon av syrer forblir bare de arbeidere hvis aktiviteter er direkte relatert til vedlikehold av utstyr i nærheten av enhetene; alle andre personer fjernes til trygg avstand.
• Det er forbudt å utføre arbeid i sterk vind, tåke og om natten.
• Reparasjons- og installasjonsarbeid på rørledninger og prosessutstyr utføres ikke før trykket i systemet er utløst.
• For å beskytte mot påvirkning av syrer brukes personlig verneutstyr - spesialklær (gummiforklær, støvler), gummihansker, briller, masker, gassmasker.

Feltet bør også ha en nødforsyning av kjeledresser og kjemikalier for å nøytralisere syrer (kalk, kritt, kloramin og andre). Alt drifts- og ingeniørpersonell er pålagt å gjennomgå periodisk opplæring og sertifisering for kunnskap om sikkerhetsbestemmelser i henhold til en tidsplan godkjent av lederen av virksomheten.