XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Нефтяная промышленность РФ — главная ветвь российской промышленности, включающая в себя добычу, переработку, транспортировку и сбыт нефти и нефтепродуктов. Добыча жидкого углеводородного горючего у нас ведётся еще с петровских лет, а абсолютно наверное, и еще до этого. По запасам нефти Российская Федерация занимает 8 место в мире, а вот по добычи находится на 2-3 месте. Добыча нефти – один из важнейших разделов экономики промышленности.

Нефть и продукты, получаемые из сего природного ископаемого, лежат в базе прогрессивной жизни всякого человека на планете, независимо от того, ведется разработка конкретно в его родном государстве или же импортируется. Добыча всего ресурса исполняется при помощи бурения нефтяных скважин – особых горных выработок в форме цилиндра,  узеньких в поперечнике 

Нефтяная скважина — горная выработка круглого сечения поперечником 75-400 мм, сооружаемая без доступа в неё человека, предназначена для добычи или разведки нефти и попутного газа. Как правило, скважины бурят отвесно, но так же могут бурить под данным наклонным углом.

В вертикальном строении скважины различают начало (устье), ствол и конец (забой). Скважины сооружаются путём последовательного бурения горных пород, удаления разбуренного материала и укрепления стенок скважины от разрушения (при необходимости, зависит от характера пород).

Подготовка скважины к эксплуатации — это комплекс  операций, которые проводят с этапа вскрытия буровым долотом кровли продуктивного пласта до вывода работы скважины на технологический режим. Доля скважины, вскрывшая плодотворный пласт, именуется забоем. Данное вещество считается принципиально необходимым, например как в направление срока эксплуатации скважины (а это — 10-ки лет) забой определяет ее эффективность и обязан удовлетворять меняющимся условиям разработки.

Сначала обратимся к  призабойной зоны пласта (ПЗП). 

Вследствие вскрытия пласта скважиной по всей его толщине, кругом ствола скважины появляется именуемая призабойная зона пласта, в которой  происходят или же имеют все шансы происходить всевозможные процессы, нарушившие или не соблюдающие первоначальное сбалансированное механическое или же физико-химическое устройство горных пород. Радиус призабойной зоны пласта можно  квалифицировать, и в данной связи выбирается относительный средний радиус, ограничивающий по простиранию во всей его толщине, в которой происходят все процессы и появления, обусловленные вскрытие продуктивного пласта. Причем, данная зона имеет самую многообразную конфигурацию.

Принципиальная схема призабойной зоны пласта приведена на рисунке 1.

Под фильтром как правило понимают прибор , устанавливаемый в скважине напротив продуктивного горизонта(выдержанный по площади пласт-коллектор внутри нефтегазоносного, содержащей подвижные углеводороды в свободной фазе и способный их отдавать в промышленном объеме) которое гарантирует вакантный доступ вовнутрь скважины (без механических примесей) воды и в одно и тоже время защищает ее ствол от обрушения. Фильтры ставят лишь только в неуравновешенных породах.

Фильтр состоит из трех частей (рис. 11.10): рабочей части 1, отстойника 2, расположенного ниже рабочей части фильтра, и надфильтровой части 3 с сальником из герметизирующего материала 4. Сверху фильтра устанавливается приспо­собление 5 для спуска его в скважину.

Эксплуатация любой скважины не может обойтись без тех или же других осложнений, вызванных в первую очередь несовершенством способов разработки месторождений и недостающим уровнем контроля за процессами, проходящими в пласте и его призабойной зоне.
Причины, вызывающие ухудшение проницаемости ПЗП, делятся на четыре группы:

1) обусловливающие механическое загрязнение ПЗП;

2) физико-литологические, приводящие к разбуханию пласто­вого цемента при контакте его с водой;

3) физико-химические;

4) термохимические.

К причинам, обусловливающим механическое загряз­нение ПЗП, относятся:

- засорение пористой среды ПЗП жесткой фазой бурового или же промывочного раствора при бурении или же серьезном и подземном починках скважин;

– впрессовывание в поровую среду ПЗП зернышек породы, разрушаемой долотом при бурении;

– закупорка деликатного слоя породы кругом забоя глиной или же тампонажным цементом в процессе крепления скважин;
– загрязнение ПЗП илистыми частичками, содержащимися в воде, закачиваемой в пласт для поддержания пластового давления;

Для чистки фильтра скважины и призабойной зоны пласта от всевозможных загрязнений в зависимости от оснований и геолого-технических критерий проводят надлежащие технологические операции:
- кислотные ванны;
- промывку пеной или же  ПАВ;
- ОПЗ мицеллярными смесями
- воздействие на ПЗП раство­рителями.

1 Кислотная обработка и промывка пеной или раствором ПАВ

Соляно-кислотная обработка призабойных зон скважин базирована на способности соляной кислоты проникать внутрь пласта и растворять карбонатные породы - известняки, доломиты, доломитизированные известняки. В результате на значительное расстояние от ствола скважины простирается сеть расширенных каналов,  что  увеличивает фильтрующие способности пласта и приводит к наращиванию продуктивности скважины.
Суть способа основывается на химических реакциях взаимодействия соляной кислоты HCl с известняком:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H2O.

Сдоломитом:

CaMg(CO₃)₂ +4Cl=CaCl₂ +MgCl₂ +2CO₂ +H₂O.
Возникающие в итоге реакций хлористый кальций CaCl₂ и хлористый магний MgCl₂ просто растворимы в воде в большущих числах, а выделяющийся углекислый газ CO₂ оказывает помощь на пластовую систему. Впоследствии обработки они совместно с продукцией извлекаются из скважины.

При обработке терригенных коллекторов кислотный раствор делится кругом скважины больше размеренно, ежели в коллекторах иного на подобии, в следствие этого есть вероятность ориентировочной оценки радиуса обрабатываемой зоны по эмпирической формуле. Не полагая влияния на призабойную зоны кислотный раствор используется для чистки фильтра скважины от всевозможных образований, образовавшихся при бурении скважины, в процессе ее эксплуатации и при ремонтных работах. Для сего исполняются кислотные ванны.
При воздействии соляной кислоты на глины растворяются главным образом, соединения железа, кальция и магния, окислы кремния и алюминия, то есть основные компоненты алюмосиликатной породы разлагаются соляной кислотой незначительно.

Взаимодействие соляной кислоты с кальцитовым цементом выражается уравнением

СаО * SiO2 + 2HCl = CaCl2 + SiO2 + H2O.

Продукты реакции - отлично растворимы в воде хлорид кальция и гель оксида кремния. Нужно подметить, собственно что скорость гелеобразования возрастает с наращиванием сосредоточении кислоты.
Железистые соединения, входящие в состав грязной призабойной зоны пласта, ведут взаимодействие с соляной кислотой по уравнению

Fe(OH)₃ + 3HCl = FeCl₃ + 3H₂O.

В начале реагирования кислотный раствор имеет показатель рН, равный единице. В результате нейтрализации кислоты до рН = 2-3 большая часть хлористого железа гидролизуется, образуя гидрат окиси железа

FeCl₃ + 3H₂O = Fe(OH)₃ + 3HCl.

Гидроокись железа - коллоидный хлопьевидный осадок легко закупоривает поровые каналы. Чтобы на происходило гидролиза железистых соединений, необходимо раствор соляной кислоты не доводить до полной нейтрализации в пласте, оставляя кислотность раствора не выше рН = 1 путем точной выдержки его в пласте по времени.

Для выпадающих железистых осадков в пролетарий раствор соляной кислоты идет по стопам добавлять 3-5 % от совместного размера, уксусной кислоты СН3СООН. Уксусная кислота с железом сформирует коллоидное слияние. Добавка данной кислоты не лишь только предостерегает выпадение из раствора гидроокиси железа, но и замедляет скорость реакции соляной кислоты с карбонатными включениями..

Высококонцентрированные консистенции нашли применения не только лишь  по  образованию геля оксида кремния, но и по  возрастанию коррозионной активности, эмульгирующей способности и вероятности выпадения солей в осадок при контакте кислоты с пластовой водой, которая активно перемешана со сточными водами, использующимися в системе ППД.
Для первичных обработок пористых малопроницаемых пород с кальцитовым цементом расход раствора HCl оформляет 0,4-0,6 м3 на 1 м перфорированной толщины пласта. Для вторичных и  последующих  обработок расход раствора растет в согласовании с данным на 50-70 % от первичной и каждой из последующих обработок.

При обработке пористых коллекторов с низкой проницаемостью, используют газированные (кроме прочих) кислотные растворы и кислотные композиции. В этом случае в качестве добавок к кислотным растворам применяют катионактивные ПАВ (катапин, катамин, марвелан ) при дозировке 0,2 - 0,3 %.

Кроме улучшения фильтруемости раствора, катионактивные ПАВ гидрофобизируют породу и понижают межфазное натяжение на границе «нефть –от работавший раствор», собственно  содействует наилучшему проведению реакции. В качестве деэмульгаторов и в качестве интенсификаторов для снижения поверхностного натяжения на границе «нефть - вода» используется неионогенные ПАВ на подобии ОП-4, ОП-10, Превоцел W=ON, Превоцел W=OF, Конокс I=109, Тержитол. 

Нужно отметить,  что чаще всего они используются при обыкновенной технологии СКО с водными  смесями кислоты. Эти же реагенты применяются при СКО нагнетательных скважин

.С целью понижения коррозионной энергичности соляной кислоты в  раствор по очереди добавляют ингибиторы для СКО - уже обозначенные Катапин, Катамин и Марвелан, а еще И-1-В, и-2-А («Север») и Уникол ПБ-5.
2. Очистка призабойной зоны мицеллярными растворами
Ключевая индивидуальность мицеллярных смесей - дееспособность к солюбилизации, т.е. самопроизвольному растворению препаратов, в нормальных критериях нерастворимых в предоставленном растворе (нефть делается растворимой в мицеллярной системе «вода+ПАВ», но как правило она не растворяется).

Высококонцентрированные смеси не нашли использования лишь только по причине образования геля окиси кремния, но и по причине возрастания коррозионной энергичности, эмульгирующей возможности и вероятности выпадения солей в осадок при контакте кислоты с пластовой водой, которая деятельно перемешана со сточными водами, применяемыми в системе ППД.
Для изначальных обработок пористых малопроницаемых пород с кальцитовым цементом затрата раствора HCl используют 0,4-0,6 м3 на 1 м перфорированной толщины пласта. Для вторичных и дальнейших обработок затрата раствора возрастает в соответствии с этим на 50-70 % от первичной и всякой из дальнейших обработок.

3. Воздействие на ПЗП раство­рителями

Действие растворителей направлено на изменении свойств или состояния насыщающих пласт флюидов.

Растворитель Нефрас служит для растворения в призабойной зоне пласта парафинов, смол и асфальтенов, наличие которых в ПЗП существенно снижает проницаемость этой зоны, затрудняет проведение кислотных обработок.

Простейший растворитель асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) - керосин, растворяющая способность 1 м3 которого достигает 200 кг парафина или же же смол. Иногда пользуют бензин, но эффективность его отмечается лишь только только в 40 - 50 % обработок.
В последние годы всё более пространное внедрение для воздействия на ПЗП находят органические растворители, как правило, побочные продукты или же  отходы химии нефтехимических производств.
В качестве водопоглотителей может быть подобрано большое количество химических веществ. Для месторождений Западной Сибири рекомендуется использовать метиловый спирт, ацетон и ацетоновые консистенции кремний органических соединений.

Метиловый спирт (метанол, древесный спирт) СН₃ОН - бесцветная жидкость. Метиловый спирт смешивается в любых соотношениях с водой, этанолом, диэтиловым эфиром, ацетоном, бензолом; растворим в хлороформе.

Ацетон (диметилкетон; 2 - пропанол) СН₃СОСН₃ - бесцветная жидкость. Ацетон не ограничено смешивается с водой, этанолом, диэтиловым эфиром, бензолом и хлороформам

Целью применения данных способов очистки призабойной зоны пласта  считается совершенствование фильтрационных качеств пород.

Литература:

ФИЗКОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ (ЭЛЕКТРОННЫЙ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС) Боровская Л.В. Международный журнал экспериментального образования. 2009. № 4. С. 9-10.

ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ДВОЙНЫХ И ТРОЙНЫХ СПЛАВОВ Н-ПАРАФИНОВ Данилин В.Н., Доценко С.П., Боровская Л.В. Конструкции из композиционных материалов. 1995. № 3-4. С. 13-14.

https://nauchforum.ru/archive/MNF_interdisciplinarity/29(30)

https://studopedia.ru/2_122737_sostoyanie-prizaboynoy-zoni-plasta.html

https://infopedia.su/3xca96.html

http://news-mining.ru/analitika/21343_prizaboynaya-zona/

https://helpiks.org/6-22001.html

https://lektsii.org/1-4637.html

https://studopedia.ru/5_55491_kislotnie-obrabotki-skvazhin.html

http://nhpp.su/index.php?id=34

https://helpiks.org/6-18664.html

https://studwood.ru/1762014/tovarovedenie/kompleksnaya_obrabotka_prizaboynoy_zony_skvazhin_primeneniem_rastvoriteley_solyanoy_kisloty_obekte_bs10

Код для цитирования: Скопировать