Xử lý axit giếng khoan: công nghệ và thiết bị

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Xử lý axit giếng khoan là một trong những công nghệ được sử dụng trong quá trình phát triển và vận hành giếng khoan. Mục đích chính của nó là làm sạch lỗ đáy để kích thích dòng chảy của chất lỏng trong bể chứa. Có một số sửa đổi của công nghệ này, tùy thuộc vào chế độ kích thích hồ chứa và điều kiện địa chất.

Mục đích và nguyên tắc

Xử lý axit được sử dụng trong khoan, vận hành và bảo trì các cơ sở sản xuất dầu để giải quyết các vấn đề sau:

• xử lý vùng đáy giếng trong quá trình phát triển của giếng (đối với dòng chảy của chất lỏng bể chứa sau khi hoàn thành xây dựng);
• tăng cường (tăng ghi nợ);
• làm sạch bộ lọc và lỗ đáy khỏi các chất bẩn tích tụ trong quá trình vận hành, sau khi bơm nước hoặc sửa chữa giếng;
• loại bỏ cặn trong dây vỏ và các thiết bị ngầm khác.

Axit được bơm vào giếng sẽ hòa tan các loại đá chứa canxi (đá vôi, đá dolomit và những loại khác), cũng như các hạt của thành phần xi măng còn lại ở đáy sau khi xi măng hóa hình khuyên.

Các kiểu chế biến

Trong thực hành vận hành và bảo dưỡng các cơ sở sản xuất dầu, các loại xử lý axit sau đây được phân biệt:

• ma trận (phun thuốc thử dưới áp suất, giá trị nhỏ hơn nứt thủy lực);
• tắm axit tại chỗ (điều trị đơn giản);
• dưới áp suất cao (đứt gãy do axit, trong khi xảy ra đứt gãy);
• tiếp xúc khoảng thời gian;
• xử lý axit nhiệt.

Loại công nghệ thứ hai được sử dụng trong các trường hợp lỗ chứa ở vùng đáy bị tắc nghẽn bởi cặn parafin, hắc ín và các hydrocacbon có trọng lượng phân tử cao.

Tắm bằng axit chủ yếu được thực hiện trong các trường hợp sau:

• phát triển sơ cấp (vận hành giếng);
• làm sạch các bộ lọc đang mở;
• làm sạch bộ lọc bị tắc nghẽn bởi các đường ống vỏ từ vật liệu hòa tan trong axit.

Các loại thuốc thử

Các chất cơ bản được sử dụng trong xử lý axit giếng khoan là axit clohydric HCl và axit flohydric HF, cũng như hỗn hợp của chúng (axit đất sét). Các axit khác ít được sử dụng hơn:

• acetic;
• sulfamic;
• kiến;
• sulfuric;
• hỗn hợp của các axit hữu cơ.

Nếu quá trình hình thành địa chất trong điều kiện nhiệt độ cao, thì axit axetic hoặc axit fomic sẽ được bơm vào hệ tầng. Việc sử dụng axit sunfamic là hợp lý trong trường hợp các hồ chứa chứa sunfat và đá cacbonat chứa sắt, vìphản ứng của chúng với axit clohydric tạo ra kết tủa thạch cao hoặc canxi sunfat khan.

Dung dịch làm việc của thuốc thử được chuẩn bị ở gốc axit thương mại và được vận chuyển bằng tàu chở dầu đường bộ hoặc đường sắt, được sơn bên trong bằng lớp phủ men, cao su hoặc ebonit chịu lực.

Xử lý axit không chỉ được thực hiện trong các giếng dầu, mà còn trong các giếng phun nước (để duy trì áp suất bể chứa), cũng như trong các giếng artesian. Công việc trong các giếng ở Abyssinian, ở độ sâu nông, có thể được thực hiện với một người bảo lãnh để làm sạch giếng.

Thông số chính

Các yếu tố sau ảnh hưởng đến việc lựa chọn thành phần thuốc thử:

• Gãy đá. Với giá trị cao của chỉ tiêu này, nên sử dụng axit đặc và bọt. Điều này giúp tăng độ che phủ của hệ thống. Để làm đặc axit, carboxymethylcellulose (CMC) được thêm vào.
• Ô nhiễm lỗ đáy bằng huyền phù khoáng và độ thấm thấp của vỉa xốp. Trong trường hợp này, để cải thiện sự xâm nhập của thuốc thử, ưu tiên sử dụng axit có ga, trong đó sức căng bề mặt ở ranh giới với đá được giảm xuống. Không khí, nitơ, carbon dioxide được sử dụng để làm thoáng khí.
• Thành phần khoáng chất của đá. Các đường nối bao gồm cát, đá cát và bột kết được xử lý bằng axit đất sét.
• Nhiệt độ đáy. Do đó, việc sử dụng axit sulfamic bị hạn chế bởi thực tế là khi đun nóng đến 80 ° C, nó bị phân hủy trong nước tới 43%. Ở nhiệt độ trên 115 ° C, cô đặcaxit clohydric.

Thể tích axit cần thiết được tính theo công thức và phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• độ dày của khoảng hình thành axit hóa;
• độ xốp của đá;
• chiều sâu xử lý;
• Bán kínhgiếng.

Áp suất phun tối đa được xác định theo các tiêu chí sau:

• mục đích và phương pháp xử lý;
• sức mạnh của vỏ sản xuất;
• độ dày của cầu nối giữa khoảng hình thành làm việc và liền kề.

Thời gian tiếp xúc với axit được xác định theo kinh nghiệm - bằng cách đo nồng độ của nó trong dung dịch dịch chuyển ở đầu giếng qua đường ống. Giá trị trung bình của thông số này trong vòng 16-24 giờ.

Bổ

Ở dạng nguyên chất, axit hiếm khi được sử dụng. Các chất sau được sử dụng làm chất phụ gia cho chúng trong ngành công nghiệp dầu mỏ:

• chất ức chế ăn mòn - để ngăn ngừa hư hỏng vỏ, ống và các thiết bị khác;
• hợp chất tạo phức ngăn chặn sự hình thành gel hoặc hydroxit sắt làm tắc nghẽn lỗ chân lông của bộ thu;
• kali nitrat để xử lý anhydrit (sunfat);
• chất ổn định để giữ các sản phẩm phản ứng ở trạng thái hòa tan;
• axit xitric hoặc axit axetic để xử lý đá cacbonat chứa sắt;
• chất hoạt động bề mặt hoặc chất tăng cường (OP-10, OP-7 và những chất khác) để cải thiệnkhả năng thấm ướt của đá và tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ các sản phẩm phản ứng từ lỗ đáy.

Axit clohydric

Khi axit hóa giếng bằng HCl, nồng độ tối ưu của nó là 10-16%. Các dung dịch bão hòa hơn không được sử dụng vì những lý do sau:

• giảm tỷ lệ hòa tan;
• tăng độ ăn mòn;
• tăng khả năng nhũ hoá;
• tăng kết tủa muối khi trộn với nước tạo muối.

Khi chế biến đá chứa sunfat, các chất phụ gia từ muối ăn, kali hoặc magie sunfat, và clorua canxi được đưa vào chất lỏng làm việc. Chất thứ hai cũng đóng vai trò là chất làm chậm trung hòa axit ở nhiệt độ lỗ đáy cao.

Axit flohidric

Axit flohidric là một chất rất mạnh và được sử dụng để hòa tan các vật liệu sau:

• hợp chất silicat ở dạng lục nguyên;
• đất sét hoặc vữa xi măng được hấp thụ trong quá trình khoan hoặc thi công giếng;
• lớp vỏ xi măng ở lỗ đáy.

Amoni florua-biflorua cũng được sử dụng để thay thế cho thuốc thử này, mức tiêu thụ ít hơn 1,5 lần.

Điều trị bằng axit clohydric đơn giản

Điều trị đơn giản được thực hiện với một đơn vị bơm duy nhất. Trước khi axit được bơm vào, giếng được dội nước để loại bỏ sơ bộ các hạt cặn và các chất bẩn khác. Nếu có cặn parafin hoặc nhựa ở lỗ đáy và trong ống (ống), thì trongnhư một chất lỏng xả, dung môi hữu cơ được sử dụng - dầu hỏa, phần propan-butan hóa lỏng và các dung môi khác. Quá trình xử lý ở các cánh đồng cạn kiệt có thể được thực hiện với một người bảo vệ làm sạch giếng.

Hoạt động sơ bộ cũng bao gồm các hoạt động sau:

• lắp đặt bộ phận sửa chữa ngầm ở đầu giếng;
• loại bỏ thiết bị giếng khoan (đối với giếng vận hành);
• ống dẫn xuống lỗ dưới của khoảng điều trị:
• thiết bị đầu giếng với các phụ kiện cho đường ống và van một chiều;
• đường ống của bộ phận bơm với ống, thùng chở axit, xe bồn chứa chất lỏng chuyển vị;
• đường ống phun hydrotesting dưới áp suất cao gấp 1,5 lần so với đường ống đang hoạt động.

Tiếp theo, axit được bơm vào giếng với thể tích bằng khoang ống, sau đó van hình khuyên được đóng lại. Sau đó, phần còn lại của thuốc thử và chất lỏng dịch chuyển được bơm vào. Dầu thô đã khử khí được sử dụng làm dầu sau này trong các giếng sản xuất. Bạn có thể xem quy trình xử lý axit như thế nào trong hình bên dưới.

Sau khi bơm hết khối lượng, đóng van đệm, ngắt kết nối máy bơm và các thiết bị khác. Axit vẫn còn trong giếng trong thời gian cần thiết để hòa tan, sau đó các sản phẩm của phản ứng hóa học được máy bơm thu hồi bằng cách rửa ngược.

Công nghệ kết hợp

Khi mở bể chứa dầu khí với các lớp với các lớp khác nhautính thấm, xử lý axit đơn giản của giếng dẫn đến thực tế là nó chỉ ảnh hưởng đến lớp dễ thấm nhất. Trong những trường hợp như vậy, bạn nên sử dụng công nghệ khoảng thời gian.

Để cách ly từng lớp, 2 bộ đóng gói được lắp đặt trong giếng. Dòng chảy của dung dịch axit qua hình khuyên được ngăn chặn bằng cách xi măng hóa nó. Sau khi xử lý phần đã chọn của hồ chứa, họ tiến hành phần tiếp theo.

Xử lý axit và xử lý axit bằng nhiệt

Xử lý axit giếng khoan dưới áp suất cao được thực hiện trong quá trình vận hành và phát triển các bể chứa có độ thấm không đồng nhất. Tắm axit đơn giản không hiệu quả trong những trường hợp như vậy, vì axit "để lại" trong các lớp có khả năng thẩm thấu tốt, trong khi các khu vực khác vẫn không được che phủ.

Trước khi tiêm thuốc thử, các lớp có độ thẩm thấu cao được cô lập bằng cách sử dụng máy đóng gói (tương tự như công nghệ trước đây). Các biện pháp chuẩn bị được thực hiện theo sơ đồ xử lý nước giếng khoan bằng axit đơn giản. Chuỗi vỏ được bảo vệ bằng cách cài đặt một trình đóng gói cố định trên ống.

Làm thuốc thử hoạt động, nhũ tương được điều chế từ dung dịch axit clohydric và dầu được sử dụng. Cách bố trí của thiết bị Azinmash-30A để bơm axit vào bể chứa trông như thế nào được thể hiện trong hình bên dưới.

Thiết bị này được trang bị máy bơm trục ngang ba pít tông áp suất cao. Đôi khi 2 trạm bơm được sử dụng để xử lýcài đặt. Ngành công nghiệp dầu mỏ cũng sản xuất các đơn vị khác - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, được sản xuất trên khung KrAZ hoặc URAL. Cách bố trí điển hình của các đơn vị bao gồm khung xe địa hình có bánh xe, bệ lắp ráp trên đó lắp đặt thiết bị quy trình chính, máy bơm cao áp, bồn chứa để vận chuyển và cung cấp thuốc thử, ống góp chịu axit bao gồm áp suất và lực hút đường ống.

Trong trường hợp xử lý axit bằng nhiệt, các đầu phản ứng được hạ xuống giếng. Khoang bên trong của chúng chứa đầy magiê ở dạng chip hoặc hạt, và bề mặt bên ngoài có các lỗ đục. Khi tiếp xúc với axit, magiê sẽ giải phóng một lượng lớn nhiệt năng.

Bảo vệ thiết bị khỏi bị ăn mòn

Thuốc thử dùng trong xử lý axit giếng khoan là môi trường ăn mòn kim loại. Tốc độ ăn mòn của các bộ phận làm bằng thép St3 ở nhiệt độ 20 ° C và nồng độ HCl 10% là 7 g / (m²∙ h), và đối với hỗn hợp 10 % HCl và 5% HF - 43 g / (m^{2∙ h). Do đó, chất ức chế được sử dụng để bảo vệ kim loại thiết bị:}

• formalin;
• catapine;
• urotropine;
• Chất ức chế I-1-A;
• unicol và các loại khác.

An toàn cho giếng axit hóa

Chất độc và dễ cháy được sử dụng khi axit hóa sự hình thành. Trong trường hợp rò rỉ hoặc tràn, có thể gây thiệt hại lớnmôi trường.

Kế hoạch xử lý axit đang được phát triển và được phê duyệt bởi Kỹ sư trưởng của OGPD. Các công việc được thực hiện theo giấy phép và các quy định về công nghệ. Các biện pháp bảo mật sau được áp dụng:

• Phần còn lại của hóa chất và nước giặt được thu gom trong các thùng chứa đặc biệt để xử lý tiếp theo.
• Nồng độ hơi axit được theo dõi bằng máy phân tích khí.
• Thiết bị bơm và bồn chứa được lắp đặt cách đầu giếng ít nhất 10 m, xe taxi bố trí ngược chiều.
• Trong quá trình phun axit, chỉ những công nhân có hoạt động liên quan trực tiếp đến bảo trì thiết bị mới được ở gần đơn vị; tất cả những người khác được đưa đến một khoảng cách an toàn.
• Không được thực hiện công việc khi có gió mạnh, sương mù và vào ban đêm.
• Công việc sửa chữa và lắp đặt đường ống và thiết bị xử lý không được thực hiện cho đến khi áp suất trong hệ thống được giải phóng.
• Để bảo vệ khỏi tác động của axit, các phương tiện bảo vệ cá nhân được sử dụng - quần áo đặc biệt (tạp dề cao su, ủng), găng tay cao su, kính, khẩu trang, mặt nạ phòng độc.

Hiện trường cũng cần có nguồn cung cấp khẩn cấp quần áo và hóa chất để trung hòa axit (vôi, phấn, cloramin và các chất khác). Tất cả các nhân viên vận hành và kỹ thuật đều phải trải qua khóa đào tạo và cấp chứng chỉ định kỳ về kiến thức về các quy định an toàn theo lịch trình do người đứng đầu doanh nghiệp phê duyệt.