Čistenie studní kyselinou: technológie a vybavenie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Kyselná úprava studní je jednou z technológií používaných pri vývoji studní a ich prevádzke. Jeho hlavným účelom je vyčistiť spodný otvor, aby sa stimuloval prítok tekutiny zo zásobníka. Existuje niekoľko modifikácií tejto technológie v závislosti od režimu stimulácie nádrže a geologických podmienok.

Účel a princíp

Úprava kyselinou sa používa pri vŕtaní, prevádzke a údržbe zariadení na výrobu ropy na vyriešenie nasledujúcich problémov:

• úprava zóny dna počas vývoja vrtu (na prítok kvapaliny zo zásobníka po dokončení jeho výstavby);
• intenzifikácia (zvýšenie debetu);
• čistenie filtra a spodného otvoru od nečistôt nahromadených počas prevádzky, po vstrekovaní vody alebo oprave studne;
• odstráňte usadeniny z pažníc a iných podzemných zariadení.

Kyseliny čerpané do vrtu rozpúšťajú horniny s obsahom vápnika (vápenec, dolomit a iné), ako aj častice cementových kompozícií, ktoré zostávajú na dne po zacementovaní medzikružia.

Typy spracovania

V praxi prevádzky a údržby zariadení na výrobu ropy sa rozlišujú tieto typy úpravy kyselinou:

• matrix (vstrekovanie činidla pod tlakom, ktorého hodnota je menšia ako hydraulické štiepenie);
• in-situ kyslé kúpele (jednoduchá liečba);
• pod vysokým tlakom (kyselinové lámanie, pričom dochádza k lámaniu);
• intervalová expozícia;
• tepelné ošetrenie kyselinou.

Posledný typ technológie sa používa v situáciách, keď sú póry zásobníka v zóne dna upchaté parafínovými usadeninami, dechtom a uhľovodíkmi s vysokou molekulovou hmotnosťou.

Kyselné kúpele sa vykonávajú najmä v nasledujúcich prípadoch:

• primárny vývoj (uvedenie vrtov do prevádzky);
• čistenie otvorených filtrov;
• čistenie filtra upchatého plášťovým potrubím od materiálov rozpustných v kyseline.

Typy činidiel

Základnými látkami používanými pri úprave studní kyselinou sú chlorovodíková HCl a fluorovodíková kyselina HF, ako aj ich zmes (ílová kyselina). Menej bežne používané iné kyseliny:

• acetic;
• sulfamic;
• ant;
• sírová;
• zmesi organických kyselín.

Ak je geologická formácia v podmienkach vysokej teploty, potom sa do formácie čerpá kyselina octová alebo mravčia. Použitie kyseliny sulfámovej je opodstatnené v prípadoch, keď zásobníky pozostávajú zo síranových a železnatých uhličitanových hornín, pretožeich reakcia s kyselinou chlorovodíkovou vedie k vyzrážaniu sadry alebo bezvodého síranu vápenatého.

Pracovný roztok činidla sa pripravuje na komerčných kyslých zásadách a prepravuje sa v cestných alebo železničných cisternách, vo vnútri je natretý odolným emailom, gumou alebo ebonitovým náterom.

Čistenie kyselinou sa vykonáva nielen v ropných vrtoch, ale aj vo vrtoch so vstrekovaním vody (na udržanie tlaku v nádrži), ako aj v artézskych vrtoch. Práce v habešských studniach v malých hĺbkach môžu byť vykonávané pomocou bailera na čistenie studní.

Hlavné parametre

Výber zloženia činidla ovplyvňujú nasledujúce faktory:

• Rozlomenie horniny. Pri vysokej hodnote tohto ukazovateľa je vhodné použiť zahustené kyseliny a peny. To pomáha zvýšiť pokrytie formácie. Na zahustenie kyseliny sa pridáva karboxymetylcelulóza (CMC).
• Kontaminácia spodného otvoru minerálnymi suspenziami a nízka priepustnosť poréznej nádržky. V tomto prípade, aby sa zlepšila penetrácia činidla, sú výhodné sýtené kyseliny, v ktorých je povrchové napätie na hranici s horninou znížené. Vzduch, dusík, oxid uhličitý sa používajú na prevzdušňovanie tekutín.
• Minerálne zloženie hornín. Švy pozostávajúce z piesku, pieskovcov a prachovcov sú ošetrené ílovou kyselinou.
• Teplota v spodnej dierke. Použitie kyseliny sulfámovej je teda obmedzené skutočnosťou, že pri zahriatí na 80 ° C sa rozkladá s vodou o 43%. Pri teplotách nad 115 °C sa koncentrujekyselina chlorovodíková.

Požadovaný objem kyseliny sa vypočíta podľa vzorca a závisí od nasledujúcich faktorov:

• hrúbka intervalu okyslenej tvorby;
• pórovitosť hornín;
• hĺbka spracovania;
• polomer studne.

Maximálny vstrekovací tlak je určený nasledujúcimi kritériami:

• účely a spôsob spracovania;
• pevnosť výrobného plášťa;
• hrúbka mosta medzi pracovným a susedným intervalom formovania.

Trvanie expozície kyseline sa určuje empiricky - meraním jej koncentrácie v roztoku vytlačenom z ústia vrtu cez hadičku. Priemerná hodnota tohto parametra je v rozmedzí 16 – 24 hodín.

Doplnky

V čistej forme sa kyseliny používajú len zriedka. Nasledujúce látky sa do nich používajú ako prísady v ropnom priemysle:

• inhibítory korózie – zabraňujú poškodeniu plášťa, hadičiek a iných zariadení;
• komplexujúce zlúčeniny, ktoré zabraňujú tvorbe gélu alebo hydroxidu železa, ktorý upcháva póry kolektora;
• dusičnan draselný na úpravu anhydritov (síranov);
• stabilizátory na udržanie reakčných produktov v rozpustenom stave;
• kyselina citrónová alebo octová na úpravu uhličitanových hornín obsahujúcich železo;
• povrchovo aktívne látky alebo zosilňovače (OP-10, OP-7 a iné) na zlepšeniezmáčavosť horniny a uľahčenie odstraňovania produktov reakcie zo spodného otvoru.

Kyselina chlorovodíková

Pri okysľovaní jamiek pomocou HCl je jej optimálna koncentrácia 10-16%. Viac nasýtených roztokov sa nepoužíva z nasledujúcich dôvodov:

• znížená rýchlosť rozpúšťania;
• zvýšenie korozívnosti;
• zvýšenie emulgačnej schopnosti;
• zvýšenie zrážania solí pri zmiešaní so slanou vodou.

Pri spracovaní hornín s obsahom síranu sa do pracovnej tekutiny zavádzajú prísady z kuchynskej soli, síran draselný alebo horečnatý a chlorid vápenatý. Posledná uvedená látka slúži aj ako spomaľovač neutralizácie kyseliny pri zvýšených teplotách spodného otvoru.

Kyselina fluorovodíková

Kyselina fluórová je vysoko účinná a používa sa na rozpúšťanie nasledujúcich materiálov:

• silikátové zlúčeniny v terigénnych formáciách;
• íl alebo cementový kal absorbovaný počas vŕtania alebo práce na studni;
• cementová kôra na dne.

Ako náhrada tohto činidla sa používa aj fluorid-bifluorid amónny, ktorého spotreba je 1,5-krát menšia.

Jednoduché ošetrenie kyselinou chlorovodíkovou

Jednoduché ošetrenie sa vykonáva pomocou jedinej pumpy. Pred vstreknutím kyseliny sa studňa prepláchne vodou, aby sa predbežne odstránili častice kalu a iné nečistoty. Ak sú na dne a v hadičke (hadici) usadeniny parafínu alebo živíc, potom vako preplachovacia kvapalina sa používajú organické rozpúšťadlá - petrolej, skvapalnená propán-butánová frakcia a iné. Spracovanie na vyčerpaných poliach je možné vykonať pomocou dobre čistiaceho bailera.

Predbežné aktivity zahŕňajú aj nasledujúce operácie:

• inštalácia podzemnej opravnej jednotky na ústí vrtu;
• odstránenie vrtného zariadenia (na prevádzkovanie vrtov);
• zostupná hadička k dolným perforáciám ošetrovaného intervalu:
• zariadenie ústia studne s armatúrami pre potrubie a spätným ventilom;
• potrubie čerpacej jednotky s hadičkami, nosič kyseliny, cisterny s výtlačnou kvapalinou;
• hydrotestovanie vstrekovacích potrubí pod tlakom 1,5-krát vyšším ako je pracovný.

Potom sa do vrtu prečerpá kyselina v objeme rovnajúcom sa dutine hadičky, potom sa prstencový ventil uzavrie. Potom sa vstrekne zvyšok činidla a vytesňovacia kvapalina. Surová odplynená ropa sa používa ako druhá v ťažobných vrtoch. Ako vyzerá proces úpravy kyselinou, môžete vidieť na obrázku nižšie.

Po prečerpaní celého objemu zatvorte tlmivý ventil, odpojte čerpadlo a ostatné vybavenie. Kyselina zostáva vo studni potrebný čas na rozpustenie, po ktorom sú produkty chemickej reakcie regenerované čerpadlom spätným preplachom.

Intervalová technológia

Pri otváraní zásobníka ropy a plynu s rôznymi vrstvamipriepustnosť, jednoduché kyslé ošetrenie studní vedie k tomu, že postihuje len najpriepustnejšiu vrstvu. V takýchto prípadoch je vhodné použiť intervalovú technológiu.

Na izoláciu každej vrstvy sú v studni nainštalované 2 pakry. Prúdeniu roztoku kyseliny cez prstenec sa zabráni jeho cementovaním. Po spracovaní vybranej časti nádrže pokračujú k ďalšej.

Kyselinové štiepenie a tepelné spracovanie kyselinou

Kyselná úprava studní pod vysokým tlakom sa vykonáva počas prevádzky a výstavby nádrží s heterogénnou priepustnosťou. Jednoduché kyslé kúpele sú v takýchto prípadoch neúčinné, pretože kyselina "odíde" v dobre priepustných vrstvách, zatiaľ čo ostatné oblasti zostávajú nepokryté.

Pred vstreknutím činidla sa vrstvy s vysokou priepustnosťou izolujú pomocou pakrov (podobne ako pri predchádzajúcej technológii). Prípravné opatrenia sa vykonávajú podľa schémy jednoduchého kyslého spracovania studní. Plášťová šnúra je chránená inštaláciou ukotveného pakru na hadičku.

Ako pracovné činidlo sa používa emulzia pripravená z roztoku kyseliny chlorovodíkovej a oleja. Ako vyzerá usporiadanie jednotky Azinmash-30A na vstrekovanie kyseliny do zásobníka je znázornené na obrázku nižšie.

Táto jednotka je vybavená vysokotlakovými horizontálnymi čerpadlami s tromi piestami. Niekedy sa na spracovanie používajú 2 čerpacie staniceinštalácia. Ropný priemysel vyrába aj ďalšie jednotky - UNT-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, vyrábané na podvozku KrAZ alebo URAL. Typické usporiadanie jednotiek zahŕňa kolesový terénny podvozok, montážnu plošinu, na ktorej je inštalované hlavné technologické zariadenie, vysokotlakové čerpadlá, nádrž na prepravu a dodávku činidla, kyselinovzdorné potrubie pozostávajúce z tlaku a sania. potrubia.

V prípade tepelného spracovania kyselinou sa reakčné hroty spúšťajú do jamky. Ich vnútorná dutina je vyplnená horčíkom vo forme triesok alebo granúl a vonkajší povrch má perforované otvory. Keď je horčík vystavený kyselinám, uvoľňuje veľké množstvo tepelnej energie.

Ochrana zariadenia pred koróziou

Činidlá používané pri úprave jamiek kyselinou sú korozívne prostredie s ohľadom na kovy. Rýchlosť korózie dielov vyrobených z ocele St3 pri teplote 20 °C a koncentrácii HCl 10 % je 7 g/(m²∙h) a pre zmes 10 % HCl a 5 % HF – 43 g/(m^{2∙h). Preto sa na ochranu kovu zariadenia používajú inhibítory:}

• formalin;
• catapine;
• urotropine;
• I-1-A inhibítor;
• unicol a ďalšie.

Bezpečnosť pre okysľovanie studní

Pri okysľovaní útvaru sa používajú toxické a horľavé látky. V prípade úniku alebo rozliatia môže dôjsť k veľkým škodámprostredie.

Vyvíja sa plán úpravy kyselinou a schvaľuje ho hlavný inžinier OGPD. Práce sa vykonávajú podľa povolení a technologických predpisov. Platia nasledujúce bezpečnostné opatrenia:

• Zbytky chemikálií a pracích kvapalín sa zhromažďujú v špeciálnych nádobách na následnú likvidáciu.
• Koncentrácia kyslých pár sa monitoruje pomocou analyzátora plynu.
• Čerpacie zariadenia a nádrže sú inštalované vo vzdialenosti minimálne 10 m od ústia vrtu, kabíny áut sú umiestnené v opačnom smere.
• Počas vstrekovania kyselín sa v blízkosti jednotiek zdržiavajú len pracovníci, ktorých činnosti priamo súvisia s údržbou zariadení; všetky ostatné osoby sú odstránené do bezpečnej vzdialenosti.
• Je zakázané vykonávať práce v silnom vetre, hmle a v noci.
• Opravy a inštalačné práce na potrubiach a technologických zariadeniach sa nevykonávajú, kým sa neuvoľní tlak v systéme.
• Na ochranu pred účinkami kyselín sa používajú osobné ochranné prostriedky - špeciálne oblečenie (gumené zástery, čižmy), gumené rukavice, okuliare, masky, plynové masky.

Pole by malo mať aj núdzovú zásobu kombinéz a chemikálií na neutralizáciu kyselín (vápno, krieda, chlóramín a iné). Od všetkých prevádzkových a technických pracovníkov sa vyžaduje pravidelné školenie a certifikácia znalosti bezpečnostných predpisov podľa harmonogramu schváleného vedúcim podniku.