Trattamento acido dei pozzi: tecnologie e attrezzature

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Il trattamento acido dei pozzi è una delle tecnologie utilizzate nello sviluppo dei pozzi e nel loro funzionamento. Il suo scopo principale è pulire il fondo per stimolare l'afflusso del fluido del serbatoio. Ci sono diverse modifiche a questa tecnologia, a seconda della modalità di stimolazione del serbatoio e delle condizioni geologiche.

Scopo e principio

Il trattamento acido viene utilizzato nella perforazione, nel funzionamento e nella manutenzione degli impianti di produzione di petrolio per risolvere i seguenti problemi:

• trattamento della zona bottomhole durante lo sviluppo del pozzo (per l'afflusso del fluido di giacimento dopo il completamento della sua costruzione);
• intensificazione (aumento del debito);
• Pulizia del filtro e del fondo dai contaminanti che si accumulano durante il funzionamento, dopo l'iniezione di acqua o la riparazione del pozzo;
• rimuovere i depositi nelle stringhe di rivestimento e altre apparecchiature sotterranee.

Gli acidi pompati nel pozzo dissolvono le rocce contenenti calcio (calcare, dolomite e altri), così come le particelle di composizioni cementizie che rimangono sul fondo dopo aver cementato l'anello.

Tipi di elaborazione

Nella pratica di esercizio e manutenzione degli impianti di produzione di petrolio, si distinguono i seguenti tipi di trattamento acido:

• matrice (iniezione di un reagente sotto pressione, il cui valore è inferiore alla fratturazione idraulica);
• bagni acidi in situ (trattamento semplice);
• ad alta pressione (frattura acida, durante la frattura);
• esposizione a intervalli;
• trattamento con acido termico.

Quest'ultimo tipo di tecnologia viene utilizzato in situazioni in cui i pori del serbatoio nella zona del fondo pozzo sono ostruiti da depositi di paraffina, catrame e idrocarburi ad alto peso molecolare.

I bagni di pozzo acido vengono eseguiti principalmente nei seguenti casi:

• sviluppo primario (commissioning di pozzi);
• pulizia filtri aperti;
• pulizia del filtro otturato dai tubi di rivestimento da materiali solubili in acido.

Tipi di reagenti

Le sostanze di base utilizzate nel trattamento acido dei pozzi sono acido cloridrico HCl e acido fluoridrico HF, nonché la loro miscela (acido argilloso). Altri acidi meno comunemente usati:

• acetico;
• sulfamico;
• ant;
• solforico;
• miscele di acidi organici.

Se la formazione geologica si trova in condizioni di alta temperatura, l'acido acetico o formico viene pompato nella formazione. L'uso dell'acido solfammico è giustificato nei casi in cui i serbatoi siano costituiti da rocce solfate e carbonatiche ferrose, poichéla loro reazione con l'acido cloridrico provoca la precipitazione di gesso o solfato di calcio anidro.

La soluzione di lavoro del reagente viene preparata su basi acide commerciali e trasportata in autocisterne stradali o ferroviarie, verniciate all'interno con sm alto resistente, rivestimento in gomma o ebanite.

Il trattamento acido viene effettuato non solo nei pozzi petroliferi, ma anche nei pozzi di iniezione d'acqua (per mantenere la pressione del giacimento), nonché nei pozzi artesiani. Il lavoro nei pozzi abissini, a basse profondità, può essere eseguito con un baier per pulire i pozzi.

Parametri principali

I seguenti fattori influenzano la scelta della composizione del reagente:

• Frattura della roccia. Con un valore elevato di questo indicatore, si consiglia di utilizzare acidi addensati e schiume. Questo aiuta ad aumentare la copertura della formazione. Per addensare l'acido si aggiunge carbossimetilcellulosa (CMC).
• Contaminazione del foro di fondo con sospensioni minerali e bassa permeabilità del giacimento poroso. In questo caso, per migliorare la penetrazione del reagente, sono preferibili gli acidi carbonati, nei quali si riduce la tensione superficiale al confine con la roccia. Aria, azoto, anidride carbonica vengono utilizzati per aerare i liquidi.
• Composizione minerale delle rocce. Le cuciture composte da sabbia, arenarie e siltiti sono trattate con acido argilloso.
• Temperatura del fondo. Pertanto, l'uso dell'acido solfammico è limitato dal fatto che, riscaldato a 80 ° C, si decompone con acqua del 43%. A temperature superiori a 115°C, concentratoacido cloridrico.

Il volume di acido richiesto è calcolato dalla formula e dipende dai seguenti fattori:

• spessore dell'intervallo di formazione acidificato;
• porosità della roccia;
• profondità di elaborazione;
• pozzo raggio.

La pressione di iniezione massima è determinata dai seguenti criteri:

• finalità e modalità di elaborazione;
• forza di produzione dell'involucro;
• spessore del ponte tra l'intervallo di lavoro e quello di formazione adiacente.

La durata dell'esposizione all'acido è determinata empiricamente, misurando la sua concentrazione nella soluzione spostata alla testa del pozzo attraverso il tubo. Il valore medio di questo parametro è entro 16-24 ore.

Supplementi

Nella sua forma pura, gli acidi sono usati raramente. Le seguenti sostanze vengono utilizzate come additivi nell'industria petrolifera:

• inibitori di corrosione - per prevenire danni all'involucro, ai tubi e ad altre apparecchiature;
• composti complessanti che impediscono la formazione di un gel o idrossido di ferro che ostruisce i pori del collettore;
• nitrato di potassio per il trattamento delle anidriti (solfati);
• stabilizzanti per mantenere i prodotti di reazione in uno stato disciolto;
• acido citrico o acetico per il trattamento di rocce carbonatiche ferrose;
• tensioattivi o intensificatori (OP-10, OP-7 e altri) per migliorarebagnabilità delle rocce e facilitare la rimozione dei prodotti di reazione dal fondo pozzo.

Acido cloridrico

Quando si acidificano i pozzi usando HCl, la sua concentrazione ottimale è del 10-16%. Le soluzioni più sature non vengono utilizzate per i seguenti motivi:

• tasso di scioglimento diminuito;
• aumento della corrosività;
• aumento della capacità emulsionante;
• aumento delle precipitazioni saline se miscelato con acqua di formazione salina.

Durante la lavorazione di rocce contenenti solfato, nel fluido di lavoro vengono introdotti additivi da sale da cucina, solfati di potassio o magnesio e cloruro di calcio. Quest'ultima sostanza funge anche da ritardante di neutralizzazione degli acidi a temperature elevate del foro inferiore.

Acido fluoridrico

L'acido fluoridrico è molto potente e viene utilizzato per dissolvere i seguenti materiali:

• composti silicatici in formazioni terrigene;
• impasto di argilla o cemento assorbito durante la perforazione o la lavorazione del pozzo;
• crosta di cemento al fondo.

Il fluoruro di ammonio-bifluoruro viene utilizzato anche come sostituto di questo reagente, il cui consumo è 1,5 volte inferiore.

Trattamento semplice con acido cloridrico

Trattamenti semplici vengono eseguiti con una singola unità pompa. Prima dell'iniezione di acido, il pozzo viene lavato con acqua per rimuovere preliminarmente le particelle di fango e altri contaminanti. Se sono presenti depositi di paraffina o resine sul fondo e nel tubo (tubo), allora entracome liquido di lavaggio vengono utilizzati solventi organici: cherosene, frazione di propano-butano liquefatta e altri. L'elaborazione nei campi esauriti può essere eseguita con un bailer per la pulizia dei pozzi.

Le attività preliminari includono anche le seguenti operazioni:

• installazione dell'unità di riparazione sotterranea alla testa pozzo;
• rimozione di apparecchiature di fondo pozzo (per pozzi operativi);
• tubo di discesa alle perforazioni inferiori dell'intervallo trattato:
• apparecchiature testa pozzo con raccordi per tubazioni e valvola di ritegno;
• tubazioni dell'unità di pompaggio con tubazioni, acido carrier, autocisterne con fluido di spostamento;
• Hydrotesting tubazioni di iniezione sotto pressione 1,5 volte superiore a quella di lavoro.

Successivamente, l'acido viene pompato nel pozzo in un volume pari alla cavità del tubo, dopodiché la valvola anulare viene chiusa. Quindi vengono iniettati il resto del reagente e il fluido di spostamento. Il petrolio greggio degassato viene utilizzato come quest'ultimo nei pozzi di produzione. Puoi vedere come appare il processo di trattamento acido nell'immagine qui sotto.

Dopo aver pompato tutto il volume, chiudere la valvola tampone, scollegare la pompa e altre apparecchiature. L'acido rimane nel pozzo per il tempo necessario alla dissoluzione, dopodiché i prodotti della reazione chimica vengono recuperati dalla pompa mediante controlavaggio.

Tecnologia a intervalli

Quando si apre un giacimento di petrolio e gas con strati diversipermeabilità, un semplice trattamento acido dei pozzi porta al fatto che interessa solo lo strato più permeabile. In questi casi, è consigliabile utilizzare la tecnologia a intervalli.

Per isolare ogni strato, nel pozzo sono installati 2 packer. Il flusso della soluzione acida attraverso l'anulus viene impedito cementandolo. Dopo aver elaborato la sezione selezionata del serbatoio, procedono a quella successiva.

Fratturazione acida e trattamento termico acido

Il trattamento acido dei pozzi ad alta pressione viene effettuato durante il funzionamento e lo sviluppo di giacimenti con permeabilità eterogenea. I bagni acidi semplici sono inefficaci in questi casi, perché l'acido "lascia" in strati ben permeabili, mentre altre aree rimangono scoperte.

Prima dell'iniezione del reagente, gli strati ad alta permeabilità vengono isolati utilizzando packer (simile alla tecnologia precedente). Le misure preparatorie vengono eseguite secondo lo schema del semplice trattamento acido dei pozzi. La stringa dell'involucro è protetta installando un packer ancorato sul tubo.

Come reagente di lavoro viene utilizzata un'emulsione preparata da una soluzione di acido cloridrico e olio. L'aspetto dell'unità Azinmash-30A per l'iniezione di acido nel serbatoio è mostrato nella figura seguente.

Questa unità è dotata di pompe orizzontali a triplo pistone ad alta pressione. A volte per l'elaborazione vengono utilizzate 2 stazioni di pompaggioinstallazione. L'industria petrolifera produce anche altre unità: UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, prodotte sul telaio KrAZ o URAL. Un layout tipico delle unità prevede un telaio fuoristrada su ruote, una piattaforma di assemblaggio su cui sono installate le principali apparecchiature di processo, pompe ad alta pressione, un serbatoio per il trasporto e l'erogazione di un reagente, un collettore resistente agli acidi costituito da pressione e aspirazione condutture.

In caso di trattamento con acido termico, le punte di reazione vengono abbassate nel pozzo. La loro cavità interna è riempita di magnesio sotto forma di trucioli o granuli e la superficie esterna presenta fori perforati. Se esposto all'acido, il magnesio rilascia una grande quantità di energia termica.

Protezione dell'attrezzatura dalla corrosione

I reagenti utilizzati nel trattamento acido dei pozzi sono ambienti corrosivi rispetto ai metalli. Il tasso di corrosione delle parti in acciaio St3 a una temperatura di 20 °C e una concentrazione di HCl 10% è 7 g/(m²∙h), e per una miscela di 10 % HCl e 5% HF – 43 g/(m^{2∙h). Pertanto, gli inibitori vengono utilizzati per proteggere le apparecchiature metalliche:}

• formalina;
• catapina;
• urotropina;
• I-1-A inibitore;
• unicol e altri.

Sicurezza per i pozzi di acidificazione

Le sostanze tossiche e infiammabili vengono utilizzate per acidificare la formazione. In caso di perdite o fuoriuscite, possono verificarsi gravi danniambiente.

Un piano di trattamento acido è stato sviluppato e approvato dall'ingegnere capo dell'OGPD. I lavori sono eseguiti secondo il permesso e le normative tecnologiche. Si applicano le seguenti misure di sicurezza:

• I residui di prodotti chimici e liquidi di lavaggio vengono raccolti in appositi contenitori per il successivo sm altimento.
• La concentrazione di vapore acido viene monitorata utilizzando un analizzatore di gas.
• Le apparecchiature di pompaggio e i serbatoi sono installati a una distanza di almeno 10 m dalla testa pozzo, le cabine delle auto si trovano nella direzione opposta.
• Durante l'iniezione di acidi, rimangono nelle vicinanze delle unità solo i lavoratori le cui attività sono direttamente legate alla manutenzione delle apparecchiature; tutte le altre persone vengono allontanate a distanza di sicurezza.
• È vietato svolgere lavori con vento forte, nebbia e di notte.
• I lavori di riparazione e installazione su tubazioni e apparecchiature di processo non vengono eseguiti fino al rilascio della pressione nel sistema.
• Per proteggersi dagli effetti degli acidi, vengono utilizzati dispositivi di protezione individuale: indumenti speciali (grembiuli di gomma, stivali), guanti di gomma, occhiali, maschere, maschere antigas.

Il campo dovrebbe anche avere una scorta di emergenza di tute e prodotti chimici per neutralizzare gli acidi (calce, gesso, cloramina e altri). Tutto il personale operativo e di ingegneria è tenuto a sottoporsi a formazione e certificazione periodica per la conoscenza delle norme di sicurezza secondo un programma approvato dal capo dell'impresa.