Химические методы интенсификации притока в газовых скважинах
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
стость) скважины. Глубина проникновения кислоты в пласт зависит от скорости реакции. В свою очередь, скорость реакции зависит от вещественного (химического) состава породы, удельного объема кислотного раствора (м3/м2 поверхности породы), от температуры, давления и концентрации кислоты (кислотного раствора).
Скорость реакции кислоты (кислотного раствора) характеризуется временем ее нейтрализации при взаимодействии с породой и зависит от температуры следующим образом: в зависимости от вещественного состава карбонатной породы скорость реакции возрастает от 1,5 до 8 раз при повьш1ении температуры от 20 до 60С. При этом изменение концентрации кислотного раствора от 5 до 15% НСl не оказывает практического влияния на скорость реакции даже при температуре 60С [2].
Для обработки ПЗС используются, как правило, кислотные растворы с концентрацией 8-15% в зависимости от вещественного состава пласта.
При низких концентрациях раствора глубина его проникновения в пласт увеличивается, но при этом возрастают потребные объемы кислотного раствора, что в определенной степени осложняет процесс освоения скважины после СКО из-за большого количества продуктов реакции. Применение высококонцентрированных растворов НС1 приводит к образованию насыщенных с повышенной вязкостью растворов CaCl2 и MgCl2, которые трудно извлекаются из пласта при освоении. Кроме того, существенно возрастает коррозия оборудования и труб. С другой стороны, кислотные растворы с концентрацией более 15% HCl хорошо растворяют гипс и ангидрит, образуя твердый осадок, выпадающий в ПЗС и снижая ее проницаемость. Обычно высококонцентрированные растворы НС1 можно применять при охлаждении их, например, жидким азотом, что способствует увеличению глубины их проникновения в пласт.
Повышение давления приводит к снижению скорости реакции. Экспериментально установлено, что время нейтрализации 75% объема кислотного раствора увеличивается в 7-10 раз при повышении давления с 0,1 МПа до 0,7 МПа; при увеличении давления от 0,7 до 1 МПа время нейтрализации увеличивается в 30-35 раз, а при увеличении давления с 2 до 6 МПа скорость реакции снижается в 70 раз. На рис. 1 показаны качественные зависимости влияния на время нейтрализации кислотного раствора Тн, давления Р и температуры t.
Рис. 1. Влияние давления и температуры на время нейтрализации кислотного раствора:
Р0, - атмосферное давление;
tc - стандартная температура (tc = 20С)
Особенности концентрированной соляной кислоты
Концентрированная соляная кислота содержит 27,5-31% НС1. Как правило, концентрированная кислота не используется для обычных СКО, т.к. она чрезвычайно активна по отношению к металлам и вызывает их интенсивную коррозию. Кроме того, концентрированная соляная кислота растворяет содержащийся в карбонатных породах ангидрит (CaSO4) и гипс (CaSO4•2Н2О) по следующим реакциям:
- ангидрит4 + 2НС1 = H2SO4 + CaCl2,2SO4 + CaCl2 = CaS04 + 2HC1.
v
гипс4•2H2O + HC1= H2SO4 + CaCl2 + 2H2O,
H2SO4 + CaCl2 + 2H2O = CaS04•2H20 + 2HC1. (1.3)
v
Таким образом, ангидрит и гипс, содержащиеся в скелете породы, после взаимодействия с концентрированной HC1вьшадают в осадок в поровом пространстве, снижая проницаемость ПЗС вплоть до ее закупорки.
Именно поэтому для проведения СКО необходимо применять кислотные растворы, концентрация которых была бы такой, чтобы предотвратить интенсивную коррозию металлов и растворение из скелета породы ангидрита и гипса, но в то же время, чтобы они хорошо растворяли карбонатные породы. Рациональной считается концентрация кислотных растворов от 6 до 15%.
По условиям производства соляной кислоты в концентрированной кислоте содержатся определенные примеси, способные при реакции с карбонатными породами (продуктами основной реакции) давать твердые осадки. К таким примесям относятся:
. Серная кислота H2SO4, которая взаимодействуя с продуктами основной реакции (см. зависимости (1.1) и (1.2)), образует гипс, выпадающий в осадок:
H2SO4+ CaCl2 + 2Н20 = CaS04 • 2Н20 + 2НС1. (1.4)
v
. Хлорное железо FeCl3,
Fe + 2НС1 = FeCl2 + Н2 ^. (1.5)
FeCl2 преобразуется в FeCl3, выпадающий в осадок.
. Фтористый водород и фосфорная кислота, образующие с продуктами основной реакции нерастворимые осадки фтористого кальция (CaF2) и фосфорнокислого кальция (Са3(Р04) 2)
HF + CaCl2 = CaF2 + 2НС1, (1.6)
v
Н3Р04 + 3CaCl2 = Са3 (РО4) 2 + 6НС1. (1.7)
Исходя из вышеизложенного, для получения качественного раствора соляной кислоты необходимо использовать специальные химические реагенты, устраняющие из соляной кислоты вредные примеси.
Химические реагенты, применяемые при солянокислотных обработках
1. Выделение H2SO2 осуществляется при приготовлении кислотного раствора. Обычно доводят концентрацию концентрированной соляной кислоты до 15%, затем добавляют хлористый барий BaCl2 (в концентрированной кислоте хлористый барий плохо растворим):
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2НС1. (1.8)
v
После реакции кислотный раствор отстаивается, а осадок BaSO4 удаляется.
В противном случае:
H2SO4 + СаСОз + 2Н2О = CaSO4• 2H20 + Н2О + СО2 ^, (1.9)
v
H2SO4 + СаСОз = CaSO4•Н2О + СО2 ^, (1.10)
v
т.е. призабойная зона скважины в процессе СКО может быть закупорена гипсом и ангидритом.
. Соляная кислота хорошо реагирует с алюминием А1 и железом Fe
Al + 2НС1 = AlCl3 + H2 ^, (1.11)
AICI2 + 2HC1 = 2AICI3 + H2 ^, (1.12)
v
т.е. AlCl3 после нейтрализации HCl выпадает в осадок,
Fe +2НС1 =FeCl2 + H2 ^,
FeCl2 + 2НС1 = 2FeCl3 + H2 ^, (1.13)
v
т.е. FeCl, выпадает в осадок после нейтрализ