Кислотное воздействие на горные породы (стр. 21 )

Продолжительность нейтрализации кислоты HCl устанавливалась по времени выделения углекислого газа. Отношение массы растворенной породы ко времени нейтрализации характеризует скорость реакции. Нагретый до 60 0С образец известняка и приготовленный кислотный раствор помещались в термостат. Выдерживалось соотношение масс карбонатной породы и раствора кислоты равное 50% на 50%.

Результаты оценки скорости реакции имевшие место во время испытаний приведены в табл. 4.10.

В продуктивных отложениях месторождения Парсанкуль не содержатся примеси глинистых материалов, нерастворимый остаток представлен ангидритами, кварцем, целестином, объемное содержание которых не превышает 2,5 %. Тем не менее, оказалось, что скорость реакции этих образцов при кислотном воздействии ниже, чем с использованными пробами месторождения Кандым. Наиболее вероятно, что причиной такого положения дел является большее содержание доломитов в продуктивных коллекторах месторождения Парсанкуль, чем в составе аналогичных отложений месторождения Кандым.

В экспериментах с образцами пород месторождения Кандым исследовалась скорость реакции в зависимости от их пористости. Оказалось, что при концентрации HCl в растворе – 15 %, скорость реакции практически не зависит от этого параметра. При снижении концентрации кислоты до 10 % удалось уловить как зависит скорость нейтрализации раствора (табл. 4.10). Эта зависимость носит линейный характер, с увеличением значения пористости скорость реакции возрастает.

При добавлении реагента Componex 21.v-3 в кислотные растворы с различной концентрацией HCl отмечено заметное снижение реакции с карбонатными породами, причем темп снижения реакции нейтрализации зависит от концентрации исходного кислотного раствора. Добавление Componex 21.v-3 в объеме 6 % в раствор 10-% ной соляной кислоты позволило снизить скорость реакции от 1,5 до 4,9 раза (в среднем 2,4). Та же операция (15%-ный раствор соляной кислоты, Componex 21.v-3 – 6%) позволила зафиксировать снижение скорости реакции от 4,6 до 6,4 раза (в среднем 5,7).

В ходе опытов по растворению образцов известняков и доломитов с различной пористостью в 12% растворе соляной кислоты с добавкой исследованного реагента была установлена количественная разница в объемах и скорости растворения представителей горных пород (известняка и доломита).

Одной из наиболее важных характеристик пласта-коллектора, которую необходимо изучить перед проведением кислотного воздействия является его проницаемость.

Таблица 4.10

Результаты определения скорости реакции карбонатной породы с различными кислотными составами

№ п/п	№ скв.	№ образца	Скорость реакции при различных составах и концентрациях кислотного раствора
10 % HCl	15 % HCl	10 % HCl + 6 % Componex	15 % HCl + 6 % Componex	100 % Componex	25 % Componex
Месторождение Кандым
1	215	10	0,53	1,09	0,34	0,18	0,032	0,013
2	1090	11	0,51	1,21	0,21	0,19	0,037	0,014
3	1090	18	0,37	0,82	0,24	0,14	0,034	0,016
4	1043	19	0,59	0,65	0,28	0,14	0,049	0,011
5	215	80	0,66	1,27	0,4	0,08	0,044	0,012
6	215	17	0,23	-	-	-	-	0,031
7	1090	35	0,6	-	-	-	0,03	-
8	1043	39	0,42	-	0,085	-	-	-
9	1090	56	0,34	0,77	-	-	-	-
Месторождение Парсанкуль
10	8	10	0,27	0,42	0,02		0,01	0,01
11	8	103	0,32	0,4	0,02		0,01	0,01
12	8	108	0,25	0,26	0,01		0,01	0,01
13	10	36	0,34	0,54	0,02		0,004	0,01
14	10	76	0,31	0,4	0,02		0,01	0,01

Таблица 4.11

Объем и скорость растворения карбонатов различного минерального состава в соляной кислоте и в «Componex-21 v.3»

Обра-зец	Агент воздей-ствия	Начальный вес известняка	Вес известняка после воздействия реагентом, г	Изменение веса от первона-чального, %	Время активной реакции, мин	Время затухающей реакции, мин	Общее время реакции, мин
1	Componex	10,4782	0	-100	25	67	92
2	12 % водный раствор HCl	11,46898	5,5489	-51,61	37	73	110
Обра-зец	Агент воздей-ствия	Начальный вес доломита, г	Вес доломита после воздействия реагентом, г	Изменение веса от первона-чального, %	Общее время реакции, мин	Примечание
1	12 % водный раствор HCl	8,67822	5,2919	-39	4,5 часа	Бурная реакция вскипания в первые 0,5 ч. и затухающая в последующие 4,0 ч.
4	Componex	7,73766	2,07676	-73,2	37 часов	Равномерная средняя скорость реакции до полной нейтрализации кислоты

Изучение кинематики процесса реакции реагента Componex 21.v-3 с карбонатными породами при проведении солянокислотного воздействия показало, что он является достаточно эффективным замедлителем скорости реакции, а растворяющие способности используемых растворов практически сохраняются. При этом показатели процесса растворения образцов известняков и доломитов 12 % раствором соляной кислоты с добавкой реагента заметно разнятся (таблица 4.4). Отдельная серия экспериментов посвящена оценке влияния кислотного воздействия на проницаемость карбонатных пород. Тестовые испытания проводились на установке имитирующей высокие давления и температуры, что позволяет моделировать внутрискважинные процессы. Исследования проводились в несколько циклов поочередно до завершения испытания со всеми запланированными кислотными составами:

Цикл I – проницаемость по воде;

Цикл II – проницаемость после воздействия раствора 100% Componex 21.v-3;

Цикл III – проницаемость после воздействия раствором 10% HCl + 6 % Componex 21.v-3;

Цикл IV – проницаемость после воздействия раствором 15% HCl + 6 % реагента Componex 21.v-3.

После получения значительного эффекта за счет образования “червоточин” или раскрытия микротрещин после любого цикла испытания с этим образцом прекращались, в противном же случае тестовые испытания продолжались со следующим составом. Время выдержки после нагнетания кислоты в образец определялось с учетом скорости реакции, исходя из полученных результатов.

Проницаемость рассчитывалась по формуле Дюпюи:

                                               (4.1),

где kв - проницаемость по воде, 10-3 мкм2;

µ - вязкость воды;

Q – расход воды, см3/сек;

Rк – радиус образца, см;

rc – радиус мини скважины, см;

L – длина мини скважины, см;

?Р – перепад давления, МПа.

Динамика проницаемости после проведения испытаний кислотными свойствами различного состава приведена на рис. 4.1. В 9 случаях из протестированных 14 наблюдался положительный эффект от проведенного кислотного воздействия. Однако имеются и случаи ухудшения проницаемости. Так в одном образце (№ 19) открытая пористость (Rп) которого равна 10,8 %, проницаемость по газу – 13,5*10-3 мкм2, а проницаемость по воде – 8,4*10-3 мкм2, после воздействия 10% раствором соляной кислоты проницаемость оказалась равной 7,4*10-3 мкм2. Относительное уменьшение проницаемости составило 11,9 %. Как было установлено, ухудшение проницаемости связано с образованием желеобразной жидкости, образовавшейся в результате реакции кислоты с образцом, закупорившей часть проводящих каналов пористой среды [6].

Анализ результатов проведенных исследований свидетельствует, что эффективность кислотных обработок, в основном, связана с раскрытием микротрещин за счет растворения содержащегося в них наполнителей и образованием «червоточин». Эффект кислотного воздействия значительно возрастает в случае использования реагента Componex 21.v-3. Например после обработки одного из образцов кислотным составом: 15% HCl + 6% реагента в нем образовалась «червоточина», а проницаемость возросла с 1,0*10-3 мкм2 до 371,57,4*10-3 мкм2.