Кислотное воздействие на горные породы (стр. 14 )

При закачке кислота заполняет выкидную линию диаметром 0,062 м, длиной 100 м от насосного агрегата (объем ее составит 0,00302*100=0,3 м3), промывочные трубы диаметром 0,062 м, длиной 163 м (объем их равен 0,00302*1630=4,96 м3) и нижнюю часть скважины от подошвы до кровли пласта (объем ее составит 0,018*20=0,36 м3), всего 5,58 м3. После этого устье герметизируют (закрывают затрубное пространство) и остаток рабочего солянокислотного раствора продавливают в призабойную зону скважин. Для вытеснения соляной кислоты из труб требуется 5,58 м3 нефти.

Норма расхода кислотного раствора vp составляет 1-1,2 м3 на один метр обрабатываемой толщины пласта [2]. Тогда объем кислотного раствора

Vp= vph,                                                (3.7),

где h - обрабатываемый кислотным раствором интервал продуктивного пласта, м.

Объем товарной кислоты (в м3)

Vк=Vpxp(5.09xp+999)/[xk(5.09xk+999)]                                (3.8),

где xp, xk – соответственно объемные доли (концентрации) кислотного раствора и товарной кислоты, %.

Если в процессе хранения и транспорта концентрация кислоты изменяется, то с учетом этого изменения объем товарной кислоты (в м3) V’k рассчитывают по формуле

V’k =Vp5,09xp(5,09xp+999)/[?k15(?k15-999)],                        (3.9),

где ?k15 - плотность товарной кислоты при 15 ?С, кг/м3:

?k15= ?kt+(2,67*10-3 ?kt-2,5)(t-15),                        (3.10),

где ?kt - плотность кислоты при температуре t.

В качестве химических реагентов при солянокислотной обработке используют стабилизаторы (замедлители реакции), ингибиторы коррозии и интенсификаторы. Как правило, в технической соляной кислоте содержится до 0,4% серной кислоты, которую нейтрализуют давкой хлористого бария, количество которого Gхб рассчитывают по формуле (кг)

Gxб = 2l,3Vp(axp/xк-0,02),                                        (3.11),

где а - объемная доля серной кислоты в товарной соляной кислоте, % (а ? 0,4%).

Объем хлористого бария

Vхб = Gхб /?хб,                                        (3.12),

где ?хб - плотность раствора хлористого бария, кг/м3 (?хб =4000 кг/м3).

В качестве стабилизатора используют уксусную кислоту, объем которой рассчитывают по формуле

Vук = bукVр /cук,                                        (3.13),

где bук - норма добавки 100%-ной уксусной кислоты (bук =3%); сук - объемная доля товарной уксусной кислоты (сук = 80%).

Объем ингибитора

Vн = bнVр /cн,                                        (3.14),

где bн - норма добавки ингибитора, %. Если в качестве ингибитора используют реагент В-2, то bн = 0,2%; сн - объемная доля товарного ингибитора, % (сн = 100%). Объем интенсификатора

Vнн = bннVр /100,                                        (3.15),

где bнн - норма добавки интенсификатора, %.

Если в качестве интенсификатора используют Марвелан-К, то bнн= 0,3%

Объем воды для приготовления кислотного раствора

Vв = Vр-Vк–(Vхб+Vук+Vи+Vин)                                (3.16),

Порядок приготовления кислотного раствора следующий: наливают в емкость воду, добавляют к воде расчетные объемы ингибитора Vин, уксусной кислоты Vук, а затем расчетное количество товарной соляной кислоты, тщательно перемешивая. Затем добавляют хлористый барий Vхб и интенсификатор Vи. Перемешивают раствор и оставляют для реакции и осветления.

Пример. Рассчитать необходимое количество реагентов для приготовления кислотного раствора при обработке карбонатного продуктивного горизонта, вскрытая толщина которого h = 11,5 м. Техническая соляная кислота имеет концентрацию 27,5%, температура приготовления кислоты 15 °С. Плотность соляной кислоты при 25 °С составляет ?к25=1134 кг/м3. Кислотный раствор должен иметь концентрацию 13,5%.

Решение. Рассчитываем по (2.7) объем кислотного раствора

Vp = 1,1 • 11,5 = 12,65 м3.

В соответствии с условиями задачи хк = 27,5%, хр = 13,5%. По формуле (3.7) вычисляем объем товарной кислоты

Vк = 12 65 • 13,5 (5,09 • 13,5 + 999) / [27,5 (5,09 • 27,5 + 999) ] = 182339,02/31321,812 = 5,82 м3.

Рассчитываем плотность кислоты при t=15 °С:

?k15=1134+(2,67 •10-3 •1134 – 2,52)(25-15)=1139,08 кг/м3.

При данной температуре объем товарной кислоты

V’к = 12.65 • 5.09 • 13.5(5.09 • 13.5+999)/1139.08(1139.08-999) = 928105,61/159562,32 = 5,82 м3.

Рассчитываем количество хлористого бария по:

Gхб=21,3 • 12,65(0,4 •13,5/17,5-0,02) = 47,52 кг

или его объем

Vxб =47,52/4000= 1,19*10-2 м3.

По формуле (2.13) рассчитываем объем уксусной кислоты

Vук =3 • 12,65/80 = 4,74 • 10-1 м3.

Затем по формулам рассчитываем соответственно объем ингибитора и интенсификатора:

Vн=0,2• 12,65/100=2,53• 10-2 м3;

Vин=0,3 • 12,65/100 = 3,795 • 10-2 м3.

Наконец по формуле рассчитываем объем воды Vв = 12,65-5,82-(0,0119+0,474+0,0253+0,03795)=6,28 м3.

Расчет давления и времени закачки кислотного раствора для конкретного агрегата ведется по известным формулам.

3.2 Расчеты показателей процесса установки кислотных ванн

Для очистки продуктивного карбонатного пласта от глинистой и цементной корки, продуктов коррозии и т. д. можно применять в скважинах с открытым забоем кислотные ванны.

Основной вопрос при проектировании кислотной ванны - расчет объема кислотного раствора, который должен быть равен объему скважины в интервале от подошвы до кровли обрабатываемого интервала.

Если обозначить через гс радиус скважины на этом интервале, то объем кислотного раствора (в м3)

Vp=?rс2h,                                                (3.17),

где h - толщина обрабатываемого пласта, м.

При проектировании кислотной ванны концентрация кислотного раствора принимается хp = 15 - 20%.

Количество химических реагентов рассчитывают точно так же, как и для простой солянокислотной обработки.

Задача. Рассчитать необходимое количество кислотного раствора для проведения кислотной ванны, а также химических реагентов и воды, если радиус скважины гс = 0,18 м, а толщина обрабатываемого пласта h = 28,3 м. Концентрация кислоты хк = 27,5%, а концентрация кислотного раствора хр =20%.

Решение. Вычисляем по объем кислотного раствора

Vp=3,14 (0,18)2 .28,3= 2,88 м3.

Рассчитываем объем кислоты

Vк=2,88•20(5.09•20+999)/[27.5(5.09•27.5+999)]= 63406.08/31321 = 2.03 м3.

Количество хлористого бария

Gxб = 21,3 • 2,88 (0,4 • 20/27,5 - 0 02) =16,62 кг или его объем

Vхб = 16,62/4000 = 4,153. 10-3 м3.

Объем уксусной кислоты

Vук =3 • 2,88/80=1,08* 10-1 м3.

Объем ингибитора

Vн = 0,2 • 2,88/100 = 5,76 • 10-3 м3.

Объем интенсификатора

Vин = 0,3 • 2,88/100 = 8,64 • 10-3 м3.

Объем воды

Vв =2,88 - 2,03 - (0,004153+ 0,108+ 0,00576+ 0,00864) = 0,724 м3.

Полученный раствор закачивают в скважину и оставляют для реакции на 16-24 ч.

3.3 Расчеты параметров термокислотной обработки

С целью повышения производительности скважин путем очистки призабойной зоны от отложений парафина и смол проводят термокислотную обработку, состоящую из двух фаз; 1) термохимическая обработка, при которой солянокислотный раствор и поверхность забоя нагреваются до температуры 75-90 °С; 2) обычная солянокислотная обработка призабойной зоны, но более эффективная вследствие высокой температуры нагретой соляной кислоты.

Задача. Определить необходимое количество товарной соляной кислоты и химических реагентов, потребных для термокислотной обработки скважины, эксплуатирующейся штанговым насосом, имеющей следующую характеристику: глубина скважины 1000 м, эффективная толщина пласта 10 м, внутренний диаметр эксплуатационной колонны 0,15 м; диаметр НКТ 60 мм, температура на забое скважины - 35 °С, текущий дебит нефти Q=5 т/сут.

Вода в продукции отсутствует, коллектор представлен рыхлыми песчаниками (содержание карбонатов 12%), в призабойной зоне происходит отложение парафина и смол.

Решение. Определим количество и концентрацию соляной кислоты, необходимой для обработки.

В качестве химического реагента для экзотермической реакции и повышения температуры забоя скважины принимаем металлический магний. Для первой фазы обработки рекомендуется 15%-ный раствор соляной кислоты в количестве 0,1 м3 на 1 кг магния, который в результате реакции его с НСl выделяет 4520 Дж тепла.

При первичной обработке принимаем 0,8 м3 солянокислотного раствора на 1 м эффективной толщины пласта. В данном случае для толщины пласта в 10 м потребуется 8,0 м3 соляной кислоты, из которых 4 м3 примем для первой фазы обработки и 4 м3 — для второй фазы.

Определим необходимое количество металлического магния. При температуре плавления парафина Тпл = 55 °С совершенно достаточно подогреть солянокислотный раствор и поверхность забоя скважины до температуры ТК=80°С.

Пусть начальная температура солянокислотного раствора Тн=20 °С. Тогда необходимое количество магния (Qм) для повышения температуры кислотного раствора объемом W=4 м3 от 20 до 80 °С можно определить по формуле:

                       (3.18),

где 6,03=4520/1000*0,75 – числовой коэффициент (4520 Дж – количество тепла, выделяемое 1 кг металического магния; 0,75 – теплоемкость водного раствора хлористого магния, Дж/°С; 1000 – коэффициент перевода размерности).