Syrabehandling av brunnar: teknik och utrustning

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Syrabehandling av brunnar är en av de tekniker som används vid utveckling av brunnar och deras drift. Dess huvudsakliga syfte är att rengöra bottenhålet för att stimulera inflödet av reservoarvätska. Det finns flera modifieringar av denna teknik, beroende på reservoarstimuleringsläge och geologiska förhållanden.

Syfte och princip

Syrabehandling används vid borrning, drift och underhåll av oljeproduktionsanläggningar för att lösa följande problem:

• behandling av bottenhålszonen under utvecklingen av brunnen (för inflöde av reservoarvätska efter slutförandet av dess konstruktion);
• intensifiering (debetökning);
• rengöring av filtret och bottenhålet från föroreningar som ansamlas under drift, efter vatteninjektion eller brunnsreparation;
• ta bort avlagringar i höljessträngar och annan underjordisk utrustning.

Syror som pumpas in i brunnen löser upp kalciumh altiga bergarter (kalksten, dolomit och andra), såväl som partiklar av cementkompositioner som finns kvar i bottenhålet efter cementering av ringen.

Bearbetningstyper

I praktiken för drift och underhåll av oljeproduktionsanläggningar särskiljs följande typer av syrabehandling:

• matris (injektion av ett reagens under tryck, vars värde är mindre än hydraulisk frakturering);
• in-situ syrabad (enkel behandling);
• under högt tryck (syrasprickning, medan sprickbildning förekommer);
• intervallexponering;
• termisk syrabehandling.

Den senare typen av teknik används i situationer där reservoarporerna i bottenhålszonen är igensatta av paraffinavlagringar, tjära och högmolekylära kolväten.

Syra brunnsbad utförs huvudsakligen i följande fall:

• primär utveckling (idrifttagning av brunnar);
• rengöring av öppna filter;
• rengöring av filtret blockerat av höljesrör från syralösliga material.

Typer av reagens

De grundläggande substanserna som används vid syrabehandling av brunnar är s altsyra HCl och fluorvätesyra HF-syror samt deras blandning (lersyra). Mindre vanliga andra syror:

• ättiksyra;
• sulfamic;
• ant;
• svavelsyra;
• blandningar av organiska syror.

Om den geologiska formationen är under höga temperaturer, pumpas ättiksyra eller myrsyra in i formationen. Användningen av sulfaminsyra är motiverad i de fall där reservoarerna består av sulfat- och järnh altiga karbonatstenar, eftersomderas reaktion med s altsyra resulterar i utfällning av gips eller vattenfritt kalciumsulfat.

Reagensens arbetslösning framställs på kommersiella syrabaser och transporteras i tankbilar på väg eller järnväg, målad inuti med resistent emalj-, gummi- eller ebonitbeläggning.

Syrabehandling utförs inte bara i oljekällor, utan också i vatteninjektionsbrunnar (för att upprätthålla reservoartrycket), såväl som i artesiska brunnar. Arbete i abessiniska brunnar, på grunt djup, kan utföras med en bailer för att rengöra brunnarna.

Huvudparametrar

Följande faktorer påverkar valet av reagenssammansättning:

• Sprickbildning av berget. Med ett högt värde på denna indikator är det lämpligt att använda förtjockade syror och skum. Detta hjälper till att öka täckningen av formationen. För att tjockna syran tillsätts karboximetylcellulosa (CMC).
• Förorening av bottenhålet med mineralsuspensioner och låg permeabilitet för den porösa reservoaren. I detta fall, för att förbättra penetrationen av reagenset, är kolsyrade syror att föredra, där ytspänningen vid gränsen mot berget reduceras. Luft, kväve, koldioxid används för att lufta vätskor.
• Mineralsammansättning av stenar. Sömar som består av sand, sandsten och siltsten är behandlade med lersyra.
• Temperatur i bottenhålet. Således begränsas användningen av sulfaminsyra av det faktum att när den värms upp till 80 ° C sönderdelas den med vatten med 43%. Vid temperaturer över 115 ° C, koncentrerads altsyra.

Den erforderliga volymen syra beräknas med formeln och beror på följande faktorer:

• tjockleken på det försurade formationsintervallet;
• bergporositet;
• bearbetningsdjup;
• brunnsradie.

Maxim alt insprutningstryck bestäms av följande kriterier:

• ändamål och bearbetningsmetod;
• styrka i produktionshölje;
• tjockleken på bryggan mellan arbets- och intilliggande formationsintervall.

Syrornas varaktighet bestäms empiriskt - genom att mäta dess koncentration i lösningen som förskjuts vid brunnshuvudet genom slangen. Medelvärdet för denna parameter ligger inom 16–24 timmar.

tillägg

I sin rena form används syror sällan. Följande ämnen används som tillsatser till dem i oljeindustrin:

• korrosionsinhibitorer - för att förhindra skador på hölje, slangar och annan utrustning;
• komplexbildande föreningar som förhindrar bildandet av en gel eller järnhydroxid som täpper till porerna i uppsamlaren;
• kaliumnitrat för behandling av anhydriter (sulfater);
• stabilisatorer för att hålla reaktionsprodukter i löst tillstånd;
• citron- eller ättiksyra för behandling av järnh altiga karbonatstenar;
• ytaktiva ämnen eller förstärkare (OP-10, OP-7 och andra) för att förbättrabergets vätbarhet och underlätta avlägsnandet av reaktionsprodukter från bottenhålet.

S altsyra

När brunnar surgörs med HCl är den optimala koncentrationen 10-16 %. Mer mättade lösningar används inte av följande skäl:

• minskad upplösningshastighet;
• ökning i korrosivitet;
• ökning i emulgerande förmåga;
• ökning av s altutfällning vid blandning med s altvatten.

Vid bearbetning av sulfath altiga stenar införs tillsatser från bordss alt, kalium- eller magnesiumsulfater och kalciumklorid i arbetsvätskan. Det sistnämnda ämnet fungerar också som en syraneutraliseringsfördröjare vid förhöjda bottenhålstemperaturer.

Fluorvätesyra

Fluorsyra är en mycket potent och används för att lösa upp följande material:

• silikatföreningar i fruktansvärda formationer;
• lera eller cementuppslamning som absorberas under borrning eller borrning;
• cementskorpa vid bottenhålet.

Ammoniumfluorid-bifluorid används också som ersättning för detta reagens, vars förbrukning är 1,5 gånger mindre.

Enkel s altsyrabehandling

Enkla behandlingar görs med en enda pumpenhet. Innan syra injiceras spolas brunnen med vatten för att preliminärt avlägsna slampartiklar och andra föroreningar. Om det finns avlagringar av paraffin eller hartser vid bottenhålet och i slangen (slangen), så insom spolvätska används organiska lösningsmedel - fotogen, flytande propan-butanfraktion och andra. Bearbetning i uttömda fält kan göras med en brunnsrengöringsmedel.

Preliminära aktiviteter inkluderar även följande operationer:

• installation av den underjordiska reparationsenheten vid brunnshuvudet;
• borttagning av borrhålsutrustning (för drift av brunnar);
• nedstigningsslang till de nedre perforeringarna av det behandlade intervallet:
• brunnhuvudsutrustning med kopplingar för rör och backventil;
• rör för pumpenheten med slangar, syrabärare, tankbilar med deplacementvätska;
• hydrotestning av injektionsrörledningar under tryck 1,5 gånger högre än den fungerande.

Nästa pumpas syra in i brunnen i en volym som är lika med slanghåligheten, varefter den ringformade ventilen stängs. Därefter injiceras resten av reagenset och undanträngningsvätskan. Råavgasad olja används som den senare i produktionsbrunnar. Du kan se hur syrabehandlingsprocessen ser ut på bilden nedan.

Efter att ha pumpat hela volymen, stäng buffertventilen, koppla bort pumpen och annan utrustning. Syran förblir i brunnen under den tid som krävs för upplösning, varefter produkterna från den kemiska reaktionen återvinns av pumpen genom backspolning.

Intervallteknologi

När man öppnar en olje- och gasreservoar med lager med olikapermeabilitet, en enkel syrabehandling av brunnar leder till att det endast påverkar det mest permeabla lagret. I sådana fall är det lämpligt att använda intervallteknik.

För att isolera varje lager installeras 2 packare i brunnen. Flödet av den sura lösningen genom ringen förhindras genom att cementera den. Efter att ha bearbetat den valda delen av reservoaren fortsätter de till nästa.

Syrornas frakturering och termisk syrabehandling

Syrabehandling av brunnar under högt tryck utförs under drift och utveckling av reservoarer med heterogen permeabilitet. Enkla syrabad är ineffektiva i sådana fall, eftersom syran "lämnar" sig i välgenomsläppliga lager, medan andra områden förblir oskyddade.

Före injektion av reagenset isoleras skikt med hög permeabilitet med hjälp av packare (liknande den tidigare tekniken). Förberedande åtgärder utförs enligt schemat för enkel syrabehandling av brunnar. Höljesträngen skyddas genom att installera en förankrad packare på slangen.

Som arbetsreagens används en emulsion framställd av en lösning av s altsyra och olja. Hur layouten på Azinmash-30A-enheten för syrainjektion i reservoaren ser ut visas i figuren nedan.

Denna enhet är utrustad med horisontella högtryckspumpar med trippelkolv. Ibland används 2 pumpstationer för bearbetninginstallation. Oljeindustrin producerar också andra enheter - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, tillverkade på KrAZ- eller URAL-chassit. En typisk layout av enheterna inkluderar ett hjulförsett terrängchassi, en monteringsplattform på vilken huvudprocessutrustningen är installerad, högtryckspumpar, en tank för transport och tillförsel av ett reagens, ett syrabeständigt grenrör bestående av tryck och sug pipelines.

Vid termisk syrabehandling sänks reaktionsspetsarna ner i brunnen. Deras inre hålighet är fylld med magnesium i form av chips eller granulat, och den yttre ytan har perforerade hål. När magnesium utsätts för syra frigörs en stor mängd värmeenergi.

Skydda utrustning från korrosion

Reagenser som används vid syrabehandling av brunnar är korrosiva miljöer med avseende på metaller. Korrosionshastigheten för delar gjorda av St3-stål vid en temperatur på 20 °C och en koncentration av HCl 10 % är 7 g/(m²∙h), och för en blandning av 10 % HCl och 5 % HF – 43 g/(m^{2∙h). Därför används inhibitorer för att skydda utrustningens metall:}

• formalin;
• katapin;
• urotropine;
• I-1-A-hämmare;
• unicol och andra.

Säkerhet för att surgöra brunnar

Giftiska och brandfarliga ämnen används vid försurning av formationen. Vid läckage eller spill kan stor skada skemiljö.

En syrabehandlingsplan håller på att utvecklas och godkänns av chefsingenjören för OGPD. Arbetena utförs enligt tillstånd och tekniska föreskrifter. Följande säkerhetsåtgärder gäller:

• Rester av kemikalier och tvättvätskor samlas i speciella behållare för efterföljande kassering.
• Koncentrationen av syraånga övervakas med en gasanalysator.
• Pumputrustning och tankar installeras på ett avstånd av minst 10 m från brunnshuvudet, bilhytterna är placerade i motsatt riktning.
• Under injektionen av syror finns endast de arbetare vars aktiviteter är direkt relaterade till underhåll av utrustning kvar i närheten av enheterna; alla andra personer avlägsnas på säkert avstånd.
• Det är förbjudet att utföra arbete i hård vind, dimma och nattetid.
• Reparations- och installationsarbeten på rörledningar och processutrustning utförs inte förrän trycket i systemet släppts.
• För att skydda mot effekterna av syror används personlig skyddsutrustning - speciella kläder (gummiförkläden, stövlar), gummihandskar, glasögon, masker, gasmasker.

Fältet bör också ha en nödförsörjning av overaller och kemikalier för att neutralisera syror (kalk, krita, kloramin och andra). All drift- och ingenjörspersonal måste genomgå periodisk utbildning och certifiering för kunskap om säkerhetsföreskrifter enligt ett schema som godkänts av företagets chef.