Поверхностно-активные вещества
Поверхностно-активные вещества (детергенты) — это химические добавки, снижающие поверхностное натяжение раствора. Эффективность кислотного раствора улучшается при добавке необходимого детергента.
Введение детергента помогает кислоте проникать в микроскопические поры горной породы. Повышенная проникающая способность кислоты приводит к большей глубине проникновения в пласт и улучшенному дренированию после обработки.
Помимо этого детергенты позволяют кислоте проникать в пленки, окружающие породу и выстилающие Поры, обеспечивая контакт кислоты с породой и ее растворение. Детергенты облегчают возвращение отработанной кислоты после обработки. Важно, чтобы не оставалась кислота, которая закупоривает протоки. Детергент обеспечивает более полное смачивание, он также снижает сопротивление продвижения кислоты. Отработанная кислота обычно возвращается сквозь обработанный участок. Эта операция особенно важна в скважинах с низким давлением.
Преимущество от использования детергентов также заключается в их деэмульгирующем действии. Детергенты ингибируют возникновение эмульсий или разрушают уже образовавшиеся.
Применение детергентов в кислотных растворах приводит к удалению значительных количеств рассола вместе с отработанной кислотой. Таким образом пласт освобождается от загрязнений, которые могли бы ограничить продуктивность скважины.
Деэмульгаторы
Многие из компонентов, встречающихся в природной сырой нефти, обладают эмульгирующими и стабилизирующими свойствами. Когда сырая нефть перемешивается с кислотой (или отработанной кислотой), могут образовываться эмульсии. В некоторых случаях они закупоривают пласт, снижая или даже полностью прекращая добычу из скважины. Деэмульгаторы, добавляемые в раствор кислоты, являются химическими агентами, препятствующими естественному эмульгированию сырой нефти.
Контроль силикатов
Силикатные компоненты — глины и илистые отложения — содержатся в большинстве известняков и доломитов. Для силикатов характерно набухание в отработанной кислоте. Естественно, эта реакция нежелательна. Набухшие частицы могут закупорить протоки в пласте и снизить скорость добычи.
Добавки для контроля силикатов представляют собой химикаты, предназначенные для предотвращения поглощения воды свободными частицами силикатов. Некоторые вещества препятствуют расходованию растворов кислоты за пределами интервала рН, в котором частицы силикатов занимают наименьший возможный объем. Другие химические добавки заставляют частицы силикатов сжиматься, так как вытесняют поглощенную ими жидкость, заменяя ее водоотталкивающей органической пленкой. Подбор правильных добавок для контроля силикатов позволяет регулировать закупоривание пласта, применять более низкие давления обработки, сокращать время очистки и уменьшать возникновение эмульсий, стабилизированных частицами.
Горячая кислота
Горячие растворы кислоты благотворно влияют на скважины, где пластовые породы или отложения в стволе скважины растворяются медленно и с трудом удаляются. При нагревании кислоты время реакции сокращается и достигается большая эффективность обработки. Такая обработка особенно ценна на скважинах, где минеральные отложения на фильтрах и оборудовании скважины мешают добыче. Она также эффективна для повышения нефтеотдачи скважин, частично закупоренных малорастворимыми минералами.
Иногда одновременно с горячей кислотой применяются органические и углеводородные растворители. Сочетание высокой температуры и действия растворителей эффективно, когда существенные отложения, затрудняющие добычу, накапливаются в протоках пластов.
Сначала в продуктивную зону закачивается загущенное масло с суспендированными крупинками магния. Затем подается обычный раствор соляной кислоты, содержащий все необходимые добавки. После протекания реакции кислоты и магния температура пласта может Повыситься до 200—300°F (95—150°С). Пласт обычно быстро промывается благодаря комбинированному деиствию кислоты на минеральные отложения и тепла вместе с растворителем на отложения парафина, асфальта и смол. Кроме того, водород, образовавшийся при реакции магния с кислотой, вызывает турбулентность, выбивающую частицы, застрявшие в протоках, что тоже способствует очистке.
Замедленная кислота
В некоторых высокореакционно способных породах скорость реакции кислоты замедляют, чтобы увеличить проникающую способность, вместо того чтобы тратить большую ее часть в непосредственной близости от ствола скважины. Разнообразные смолы, загустители и другие ингибиторы замедляют реакцию кислоты и обеспечивают более глубокое проникновение в пласт.
Некоторые замедленные кислоты содержат вещества, образующие на породе пленку после протекания первичной реакции между кислотой и породой. В других случаях высокая вязкость загущенной кислоты дает искомый результат. Кислотно-нефтяные эмульсии с контролируемой стабильностью (гарантирующей разрушение по истечении заданного времени) также применялись для достижения замедленного действия кислоты. Во многих случаях кислота не попадает в поры малых размеров и под давлением проникает только в самые крупные. В результате поверхность контакта с кислотой ограничивается и достигается большая глубина проникновения до полного расходования кислоты.
Часто доза замедленной кислоты используется для создания протоков, расходящихся от ствола скважины. За такой обработкой следует дополнительная порция соляной кислоты для увеличения новообразованных протоков. Достоинство использования замедленной кислоты состоит в том, что область, непосредственно дренируемая скважиной, сильно увеличивается и достигается максимальный положительный эффект. Кроме того, для удаления продуктов реакции после обработки требуется меньшее пластовое давление.
Таблица 13.1. Виды химического воздействия на пласт
| Тип кислоты | Область применения | Симптом или типичные решаемые проблемы | Свойства | Достоинства | Примечания |
| Обычная ингибированная HCl | Нефтяные, газовые, водозаборные или нагнетательные скважины во всех типах известняковых и доломитовых пластов | Низкий дебит, низкая эффективная проницаемость со снижающейся производительностью или низкой приемистостью | 1000 гал. (160м3) 15-процентного раствора HCl растворяет 10,0 фут.3 (0,03 м3) известняка или доломита | Помогает увеличить отбор из скважин в известняковых и доломитовых пластах | Концентрация 5-30%. Совместима с добавками |
| Проникающая кислота Pen -Acid | Газовые, нефтяные и нагнетательные скважины | Низкая приемистость, ожидаемое высокое давление обработки. Карбонатные отложения. Загрязнение нефтью | Детергент, смешанный с обычной HCl для лучшего проникновения, снижает поверхностное натяжение | Более быстрая очистка. Более низкие давления обработки, улучшенная приемистость. Экономическая эффективность | Применяется перед гидроразрывом вместе с Gypsol. Против железистых отложений следует применять кислоту FE. Для улучшенного пенообразования рекомендуется препарат howco Subs |
Таблица 13.1(продолжение)
| Тип кислоты | Область применения | Симптом или типичные решаемые проблемы | Свойства | Достоинства | Примечания |
| Неэмульгирующая кислота (N.E.) | Нефтяные или газоконденсатные скважины | Низкий дебит. Много основного осадка в добываемой жидкости. Существующие или возможные эмульсионные пробки | Обычная HCl плюс деэмульгирующее действие и снижение поверхностного и межфазного натяжения | Более быстрая очистка благодаря разрушению эмульсий и препятствию их образования | Применяется в известковых пластах, дающих нефть или дистилляты |
| Замедленная кислота (HV-60) | Кислотный гидроразрыв в скважинах с температурой от средней до высокой | Низкая эффективная проницаемость и недостаточная дренируемая область | Обратная эмульсия в масле. Замедленная HCl. Высокая вязкость | Замедленная химическая реакция. Большая глубина проникновения | Совместима с закупоривающими агентами временного действия. Хорошая вязкая промывочная жидкость. Можно изменять время реакции |
Таблица 13.1 {продолжение)
| Тип кислоты | Область применения | Симптом или типичные решаемые проблемы | Свойства | Достоинства | Примечания |
| Загущенная замедленная кислота (TGA) | Низкотемпературные скважины | Низкая эффективная проницаемость. Низкий дебит и потребность в увеличении дренируемой области | Обычная загущенная кислота. Умеренная вязкость | Замедленная химическая реакция | Низкое трение и низкие потери жидкости |
| Химически замедленная кислота (CRA) | Все типы скважин. Кислотная обработка материнской породы или кислотный гидроразрыв | Необходимость кислотной обработки при низком давлении с увеличенным временем реакции для интенсификации обширной площади дренирования | Замедление без возрастания вязкости | Замедленная химическая реакция. Низкая вязкость. Возможность модифицирования в соответствии с требованиями обработки | Совместима с другими добавками к кислоте. Для всех специальных задач, требующих медленно действующей кислоты. Обеспечивает большую глубину проникновения |
Таблица 13.1(продолжение)
| Тип кислоты Область применения | Симптом или типичные решаемые проблемы | Свойства | Достоинства | Примечания | |
| Замедленные кислоты MOD 101, 202, 303 | Все типы скважин | Необходимость увеличения дебита. Возможно, обработка скважины другой кислотой не принесла результата | Необычное травление. Медленная реакция, низкая коррозия. Меньшее осадкообразование | Обеспечивает более глубокое проникновение в разломы или истинную проницаемость | Совместима с большинством других добавок к кислоте. Может быть дополнительно замедлена с помощью CRA. Удерживает железо в растворенном виде |
| Кислота HF (HCl- HF) | Поврежденные песчаниковые пласты | Испытания на повышение давления показывают повреждение, низкий дебит или падение дебита | Растворяет глинистые минералы и оксид кремния | Может устранять неглубокие повреждения, вызванные буровым раствором и др. | Должна применяться с соответствующей предварительной и последующей промывкой и совместимыми детергентами |
Таблица 13.1 (продолжение)
| Тип кислоты | Область применения | Симптом Свойства или типичные решаемые проблемы | Достоинства | Примечания | |
| Органическая кислота— HF (уксусная— HF; муравьиная-HF) | Поврежденные песчаниковые пласты. Более высокая призабойная температура | Повреждение буровым раствором или флюидом, просочившимся в пласт | Растворяет глины и песок | Благодаря замедлению помогает устранить более глубокие повреждения | Также эффективна для устранения (неглубоких) повреждений буровым раствором при повышенных температурах забойной зоны |
| SGMA* (саморегенерирующаяся растворная кислота) | Устраняет повреждения на глубине | Низкий дебит. Повреждение в результате движения мелких частиц или прорыва жидкости | Замедленная кислота HF | Более сильное замедление, чем у органической HF | Обычно не создает проблем с эмульгированием |
| CLAYSOL | Устраняет повреждения на глубине | Движение мелких частиц или набухание глины снижает дебит | Замедленный растворитель глины | Преимущественно растворяет глину, а не песок | Нет ограничения по глубине повреждения, которое можно устранить. Нет ограничений по температуре |
Таблица 13.1(продолжение)
| Тип кислоты | Область применения | Симптом или типичные решаемые проблемы | Свойства | Достоинства | Примечания |
| MCA (агент для удаления бурового раствора) | Интенсификация всех типов скважин перед цементированием | Низкая кажущаяся проницаемость из-за фильтрата бурового раствора, взвешенных частиц из бурового раствора, прорыва воды или эмульсии | Низкое поверхностное и межфазное натяжение, способность к деэмульгированию и диспергированию взвешенных частиц | Диспергирует и удаляет весь спекшийся буровой раствор и фильтрат. Разрушает эмульсионные и водяные пробки | Широкий спектр применения, работает с большинством нефтей и буровых растворов. Может применяться до цементирования для улучшения адгезии. Прочищает перфорационные отверстия |
| MSA (универсальная кислота) | Интенсификация всех типов скважин | Отложения в добывающих скважинах. Низкий дебит высокотемпературных скважин. Необходимость использования низкокоррозионной жидкости для перфорирования | Медленно реагирующая органическая кислота. Низкая коррозия. Не отслаивает хромовое покрытие | Может закачиваться вниз по кольцевому зазору насосной скважины. Используется как буферная жидкость для перфорирования или как замедленная кислота для заизвесткованных высокотемпературных скважин | Не вызывает водородного охрупчивания. Минимальные повреждения тросов и перфорирующего оборудования |
Таблица 13.1 (окончание)
| Тип кислоты | Область применения | Симптом или типичные решаемые проблемы | Свойства | Достоинства | Примечания |
| OSA (масло-растворимая кислота) | Для случаев, когда водный раствор может испортить пласт | Набухание глин, отложения, обводнение или образование эмульсий | Органическая кислота в органическом растворителе. Использует внутрипоровую воду | Создает кислую среду без введения дополнительной воды | Удаляет также буровой раствор на нефтяной основе или органические отложения с минимальной коррозией |
| Кислота FE | Нефтяные, газовые, нагнетательные скважины или скважины для утилизации рассола | Добыча затруднена продуктами коррозии, железистыми отложениями или вторичными продуктами реакции | Снижает количество железа и регулирует РН | Помогает предотвратить вторичное осаждение продуктов реакции с железом | Может модифицироваться большинством других добавок к кислоте. Низкое ρ Η приводит к минимуму набухание глины |
| PAD (образцовая кислотная дисперсия) | Добывающие или нагнетательные скважины. Перевод старых добывающих в нагнетательные скважин | Отложение чешуек, парафина, асфальтеновых глин и/или продуктов коррозии | Ароматический растворитель, диспергированный в кислоте | Одновременно удаляет органические и неорганические отложения | Тип кислоты можно менять в соответствии с видом отложений |
Удержание железа
В нагнетательных скважинах для вторичной добычи и повышения нефтеотдачи пластов (подробнее см. главы XIV и XV) или для утилизации рассола часто происходит закупоривание пластовых протоков. Для предотвращения этого используют соляную кислоту. Однако растворенные соединения железа после выработки кислоты оседают в виде объемистого гелеобразного гидроксида. Если не предпринимать защитных мер, может произойти серьезное закупоривание.
Химикаты, называемые комплексообразователями, химически связывают железо в комплексные ионы. В большинстве случаев осаждение растворенного железа в форме гидроксида полностью прекращается.