Химические методы воздействия

К этой группе методов относятся технологии очистки кислотными растворами непосредственно ПЗП и зон большего радиуса. Основным реагентом является соляная кислота. Один объем воды при 0 С растворяет около 500 объемов НСl с выделением 72,8 кДж/моль теплоты. В кислотные растворы вводят различные присадки: ингибиторы коррозии, замедлители реакции, смешанные составы кислот и поверхностно-активных веществ. Все технологические варианты кислотной обработки: простая, селективная, с вибрацией, кислотная ванна, обработка под давлением, пенокислотная, кислотоструйная, термокислотная и др. — применяются для воздействия на ПЗП с целью увеличения проницаемости, очистки забоя и стенок скважины от цементной и глинистой корки, кальциевых отложений пластовых вод, смолистых веществ, продуктов коррозии. Процесс ведется с обязательным задавливанием кислоты в пласт. Кислотный раствор эффективно действует на карбонат кальция и магния, образуя растворимые и легко удаляемые хлориды, вследствие чего в призабойной зоне расширяются поры, микротрещины и трещины в карбонатсодержащих породах коллектора. Известно, что 1 м³ раствора НСl растворяет 220 кг известняка, при этом образуется 245 кг СаСl₂, 0,040 м³ Н₂О и 49 м³ СО₂. Истощенный (прореагировавший) кислотный раствор представляет собой раствор 20-процентного СаСl₂.

Поверхностно-активный кислотный раствор повышает эффективность кислотной обработки, так как дает возможность кислоте проникать в тонкие каналы продуктивного пласта. Такой вид обработки изменяет также смачиваемость пород коллектора, удаляя нефть с поверхности породы и обеспечивая хороший контакт между кислотой и породой.

Пенокислотная обработка (ПКО) применяется при значительной толщине пласта и низких пластовых давлениях. В ПЗП вводят аэрированный раствор кислоты и ПАВ в виде пены. Кислотная пена, обладая повышенной вязкостью при плотности 400−700 кг/м³, обеспечивает охват воздействием всей продуктивной толщи пласта. Растворение карбонатного материала замедляется, что способствует более глубокому проникновению активной кислоты в пласт и увеличивает проницаемость удаленных от скважин зон.

Для удаления тонких частиц глины, отделившихся от пласта или бурового раствора и удерживающихся в дисперсном состоянии в ПЗП, применяются глинокислоты — варианты кислотных растворов НСl и НFe в сочетании с органическими кислотами. Плавиковая фтористо-водородная кислота НF — это бесцветный газ с острым запахом, который вызывает трудноизлечимые ожоги, раздражающе действует на глаза и дыхательные пути, поэтому с раствором НF необходимо работать в защитном снаряжении. Известно, что 1 м³ 3-процентной НF и 12-процентной НСl растворяет 60 кг глинозема и 650 кг СаСО₃. При обработке песчаников с повышенным содержанием кремния (50−80% SiO₂) образуется большое количество четырехфтористого кремния SiF₄. Этот растворимый газ может порождать в дальнейшем новые реакции. Для снижения коррозионной активности НСl + НF в смесь добавляют муравьиную кислоту НСООН.

Кислотоструйная обработка ПЗП способствует механическому разрушению горной породы струей большого напора через сопла, при этом одновременно стенки скважины очищаются от цементной и глинистой корки.

При кислотной обработке вибрацией раствор закачивается через вибратор, установленный в башмаке насосно-компрессорных труб (НКТ). Вибрации, усиленные колебаниями столба жидкости в кольцевом канале, создают в продуктивном пласте сеть микротрещин, в которые проникает кислотный раствор, повышая эффективность и глубину обработки.

Термокислотная обработка состоит в комбинированном тепловом и химическом воздействии на ПЗП и применяется для удаления асфальтосмолистых, парафиновых, солевых и других отложений. теплота, которая выделяется при химической реакции 15-процентного раствора НСl с едким натром (NaOH), магнием или алюминием, расплавляет тяжелые углеводороды, выпавшие в зоне перфорации скважины. Для обработки скважины труба со щелевидными пазами заполняется стружками (кусочками) магния (алюминия) и закрепляется под башмаком НКТ в интервале перфорации скважины, затем в НКТ закачивают раствор НСl. В результате реакции 1 кг едкого натра с НСl выделяется 2868 кДж теплоты. Реакция НСl с алюминием генерирует 18 924 кДж теплоты на 1 кг алюминия, но при этом образуются хлопья гидроксида алюминия Аl (ОН)₃, которые могут забивать поры и проточные каналы в продуктивном пласте. При реагировании НСl с 1 кг магния выделяется 19 259 кДж теплоты, а образующийся хлоридный магний МgCl₂ хорошо растворяется в воде.

Важным критерием, учитываемым при проектировании операций по стимулированию скважин химическими методами, является литологический состав и физические параметры отложений, подлежащих отработке. Только после исследования в лабораторных условиях керна или боковых проб, отобранных из пластов, в которых предполагается обработка в контакте с рекомендуемыми растворами, и получения удовлетворительных результатов приступают к проектированию собственно операции по стимулированию: выбирают технологию работ, устанавливают необходимые объемы рабочих реагентов, давление и дебиты закачки, гидравлическую мощность, а также рассчитывают коэффициент продуктивности или приемистости при различных вариантах обработки и, соответственно, экономическую эффективность технологии. Для выбора оптимального варианта применяют математические модели и комплексные программы, реализуемые на ЭВМ.