Syrebehandling af brønde: teknologier og udstyr

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Syrebehandling af brønde er en af de teknologier, der bruges til udvikling af brønde og deres drift. Dens hovedformål er at rense bundhullet for at stimulere tilstrømningen af reservoirvæske. Der er flere modifikationer af denne teknologi, afhængigt af reservoirstimuleringstilstanden og geologiske forhold.

Formål og princip

Syrebehandling bruges til boring, drift og vedligeholdelse af olieproduktionsfaciliteter for at løse følgende problemer:

• behandling af bundhulszonen under udviklingen af brønden (til indstrømning af reservoirvæske efter færdiggørelse af dens konstruktion);
• intensivering (forøgelse af debet);
• rengøring af filteret og bundhullet fra forurenende stoffer, der samler sig under drift, efter vandinjektion eller reparation af brønd;
• fjern aflejringer i foringsstrenge og andet underjordisk udstyr.

Syrer pumpet ind i brønden opløser calciumholdige bjergarter (kalksten, dolomit og andre), såvel som partikler af cementsammensætninger, der forbliver i bundhullet efter cementering af annulus.

Behandlingstyper

I praksis med drift og vedligeholdelse af olieproduktionsanlæg skelnes der mellem følgende typer syrebehandling:

• matrix (injektion af et reagens under tryk, hvis værdi er mindre end hydraulisk frakturering);
• in-situ syrebade (simpel behandling);
• under højt tryk (syrefrakturering, mens frakturering forekommer);
• intervaleksponering;
• termisk syrebehandling.

Den sidstnævnte type teknologi bruges i situationer, hvor reservoirporerne i bundhulszonen er tilstoppet med paraffinaflejringer, tjære og kulbrinter med høj molekylvægt.

Bade med syrebrønde udføres hovedsageligt i følgende tilfælde:

• primær udvikling (idriftsættelse af brønde);
• rengøring af åbne filtre;
• rengøring af filteret blokeret af kapperør fra syreopløselige materialer.

Typer af reagenser

De basiske stoffer, der anvendes til syrebehandling af brønde, er s alt-HCl og flus-HF-syrer samt deres blanding (lersyre). Mindre almindeligt anvendte andre syrer:

• eddikesyre;
• sulfamin;
• ant;
• svovlsyre;
• blandinger af organiske syrer.

Hvis den geologiske formation er under høje temperaturforhold, pumpes eddikesyre eller myresyre ind i formationen. Anvendelsen af sulfaminsyre er berettiget i tilfælde, hvor reservoirerne består af sulfat- og jernholdige karbonatsten, daderes reaktion med s altsyre resulterer i udfældning af gips eller vandfrit calciumsulfat.

Reagensets arbejdsopløsning fremstilles på kommercielle syrebaser og transporteres i vej- eller jernbanetankvogne, malet indvendigt med modstandsdygtig emalje, gummi eller ebonitbelægning.

Syrebehandling udføres ikke kun i oliebrønde, men også i vandinjektionsbrønde (for at opretholde reservoirtrykket) såvel som i artesiske brønde. Arbejde i abessiniske brønde, på lave dybder, kan udføres med en bailer for at rense brøndene.

Hovedparametre

Følgende faktorer påvirker valget af reagenssammensætning:

• Brukning af klippen. Med en høj værdi af denne indikator er det tilrådeligt at bruge fortykkede syrer og skum. Dette er med til at øge dækningen af formationen. For at fortykke syren tilsættes carboxymethylcellulose (CMC).
• Forurening af bundhullet med mineralsuspensioner og lav permeabilitet af det porøse reservoir. I dette tilfælde foretrækkes kulsyreholdige syrer for at forbedre gennemtrængningen af reagenset, hvor overfladespændingen ved grænsen til klippen reduceres. Luft, nitrogen, kuldioxid bruges til at belufte væsker.
• Mineralsammensætning af sten. Sømme bestående af sand, sandsten og siltsten er behandlet med lersyre.
• Bundhulstemperatur. Således er brugen af sulfaminsyre begrænset af det faktum, at når den opvarmes til 80 ° C, nedbrydes den med vand med 43%. Ved temperaturer over 115 ° C, koncentrerets altsyre.

Det nødvendige volumen syre beregnes ved hjælp af formlen og afhænger af følgende faktorer:

• tykkelsen af det syrnede formationsinterval;
• stenporøsitet;
• behandlingsdybde;
• brøndradius.

Maksim alt indsprøjtningstryk bestemmes af følgende kriterier:

• formål og behandlingsmetode;
• styrke af produktionskabinet;
• tykkelsen af broen mellem arbejds- og tilstødende formationsinterval.

Varigheden af syreeksponering bestemmes empirisk - ved at måle dens koncentration i opløsningen forskudt ved brøndhovedet gennem rør. Den gennemsnitlige værdi af denne parameter er inden for 16-24 timer.

Supplements

I sin rene form bruges syrer sjældent. Følgende stoffer bruges som tilsætningsstoffer til dem i olieindustrien:

• korrosionsinhibitorer - for at forhindre beskadigelse af foringsrør, slanger og andet udstyr;
• kompleksdannende forbindelser, der forhindrer dannelsen af en gel eller jernhydroxid, der tilstopper porerne i opsamleren;
• kaliumnitrat til behandling af anhydritter (sulfater);
• stabilisatorer til at holde reaktionsprodukter i en opløst tilstand;
• citron- eller eddikesyre til behandling af jernholdige carbonatsten;
• overfladeaktive midler eller forstærkere (OP-10, OP-7 og andre) for at forbedrestenens fugtighedsevne og lette fjernelse af reaktionsprodukter fra bundhullet.

Hydrochloric acid

Når brønde surgøres med HCl, er dens optimale koncentration 10-16%. Mere mættede løsninger bruges ikke af følgende årsager:

• reduceret opløsningshastighed;
• stigning i korrosivitet;
• forøgelse af emulgerende evne;
• stigning i s altudfældning, når det blandes med s altvand.

Ved bearbejdning af sulfatholdige sten tilsættes tilsætningsstoffer fra bords alt, kalium- eller magnesiumsulfater og calciumchlorid i arbejdsvæsken. Sidstnævnte stof tjener også som syreneutraliseringsretarder ved forhøjede temperaturer i bundhullet.

Hydrofluoric acid

Fluorsyre er en meget potent og bruges til at opløse følgende materialer:

• silikatforbindelser i frygtelige formationer;
• ler- eller cementgylle absorberet under boring eller brøndarbejde;
• cementskorpe ved bundhul.

Ammoniumfluorid-bifluorid bruges også som erstatning for dette reagens, hvis forbrug er 1,5 gange mindre.

Simpel s altsyrebehandling

Enkle behandlinger udføres med en enkelt pumpeenhed. Inden syre injiceres, skylles brønden med vand for foreløbig at fjerne slampartikler og andre forurenende stoffer. Hvis der er aflejringer af paraffin eller harpiks ved bundhullet og i slangen (slangen), så indsom skyllevæske anvendes organiske opløsningsmidler - petroleum, flydende propan-butanfraktion og andre. Bearbejdning i udtømte marker kan udføres med en brøndrensende bailer.

Foreløbige aktiviteter omfatter også følgende operationer:

• installation af den underjordiske reparationsenhed ved brøndhovedet;
• fjernelse af borehulsudstyr (til drift af brønde);
• nedstigningsslange til de nederste perforeringer af det behandlede interval:
• brøndhovedudstyr med fittings til rør og kontraventil;
• rør af pumpeenheden med slanger, syrebærer, tankbiler med fortrængningsvæske;
• hydrotestning af injektionsrørledninger under tryk 1,5 gange højere end den fungerende.

Dernæst pumpes syre ind i brønden i et volumen svarende til slangehulrummet, hvorefter den ringformede ventil lukkes. Derefter injiceres resten af reagenset og fortrængningsvæsken. Rå afgasset olie anvendes som sidstnævnte i produktionsbrønde. Du kan se, hvordan syrebehandlingsprocessen ser ud på billedet nedenfor.

Når du har pumpet hele volumen, skal du lukke bufferventilen, frakoble pumpen og andet udstyr. Syren forbliver i brønden i den nødvendige tid til opløsning, hvorefter produkterne fra den kemiske reaktion genvindes af pumpen ved tilbageskylning.

Interv alteknologi

Når du åbner et olie- og gasreservoir med lag med forskelligepermeabilitet, en simpel syrebehandling af brønde fører til, at det kun påvirker det mest permeable lag. I sådanne tilfælde er det tilrådeligt at bruge interv alteknologi.

For at isolere hvert lag er der installeret 2 pakkere i brønden. Strømningen af syreopløsningen gennem annulus forhindres ved at cementere den. Efter at have behandlet den valgte del af reservoiret, fortsætter de til den næste.

Syrebrud og termisk syrebehandling

Syrebehandling af brønde under højt tryk udføres under drift og udvikling af reservoirer med heterogen permeabilitet. Simple syrebade er ineffektive i sådanne tilfælde, fordi syren "forlader" i godt gennemtrængelige lag, mens andre områder forbliver udækkede.

Før injektion af reagenset isoleres lag med høj permeabilitet ved hjælp af pakkere (svarende til den tidligere teknologi). Forberedende foranst altninger udføres i henhold til skemaet for simpel syrebehandling af brønde. Foringsrørstrengen er beskyttet ved at installere en forankret pakning på røret.

Som arbejdsreagens anvendes en emulsion fremstillet af en opløsning af s altsyre og olie. Hvordan layoutet af Azinmash-30A-enheden til syreinjektion i reservoiret ser ud er vist i figuren nedenfor.

Denne enhed er udstyret med vandrette højtrykspumper med tredobbelt stempel. Nogle gange bruges 2 pumpestationer til forarbejdninginstallation. Olieindustrien producerer også andre enheder - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, fremstillet på KrAZ- eller URAL-chassiset. Et typisk layout af enhederne omfatter et terrængående chassis på hjul, en montageplatform, hvorpå hovedprocesudstyret er installeret, højtrykspumper, en tank til transport og tilførsel af et reagens, en syrefast manifold bestående af tryk og sug rørledninger.

I tilfælde af termisk syrebehandling sænkes reaktionsspidserne ned i brønden. Deres indre hulrum er fyldt med magnesium i form af chips eller granulat, og den ydre overflade har perforerede huller. Når magnesium udsættes for syre, frigiver en stor mængde termisk energi.

Beskyttelse af udstyr mod korrosion

Reagenser, der bruges til syrebehandling af brønde, er ætsende miljøer med hensyn til metaller. Korrosionshastigheden for dele fremstillet af St3 stål ved en temperatur på 20 °C og en koncentration på 10 % HCl er 7 g/(m²∙h), og for en blanding af 10 % HCl og 5 % HF – 43 g/(m^{2∙h). Derfor bruges inhibitorer til at beskytte udstyrs metal:}

• formalin;
• katapin;
• urotropin;
• I-1-A-hæmmer;
• unicol og andre.

Sikkerhed til at syrne brønde

Toksiske og brandfarlige stoffer bruges til at syrne formationen. Ved lækage eller spild kan der ske stor skademiljø.

En syrebehandlingsplan er ved at blive udviklet og godkendt af chefingeniøren for OGPD. Arbejdet udføres i henhold til tilladelsen og teknologiske forskrifter. Følgende sikkerhedsforanst altninger gælder:

• Rester af kemikalier og vaskevæsker opsamles i specielle beholdere til efterfølgende bortskaffelse.
• Koncentrationen af syredampe overvåges ved hjælp af en gasanalysator.
• Pumpeudstyr og tanke er installeret i en afstand af mindst 10 m fra brøndhovedet, førerhuse er placeret i den modsatte retning.
• Under injektion af syrer forbliver kun de arbejdere, hvis aktiviteter er direkte relateret til vedligeholdelse af udstyr, i nærheden af enhederne; alle andre personer fjernes til sikker afstand.
• Det er forbudt at udføre arbejde i hård vind, tåge og om natten.
• Reparations- og installationsarbejde på rørledninger og procesudstyr udføres ikke, før trykket i systemet er udløst.
• For at beskytte mod virkningerne af syrer bruges personlige værnemidler - specielt tøj (gummiforklæder, støvler), gummihandsker, briller, masker, gasmasker.

Felten bør også have en nødforsyning af overalls og kemikalier til at neutralisere syrer (kalk, kridt, kloramin og andre). Alt drifts- og ingeniørpersonale skal gennemgå periodisk træning og certificering for viden om sikkerhedsbestemmelser i henhold til en tidsplan godkendt af virksomhedens leder.