Совершенствование процесса обработки призабойной зоны скважин путем применения раствора отработанной серной кислоты

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью обеспечивать высокоэффективное распространение растворов отработанной серной кислоты при проведении кислотной обработки призабойной зоны эксплуатационной скважины. Предлагаемый метод повышает эффективность проведения данного процесса путем роста производительности добывающих скважин, эксплуатирующих терригенные коллекторы известняковой породы в призабойной зоне скважины. Цель: разработать и предложить метод применения растворов отработанной серной кислоты при проведении кислотной обработки призабойной зоны эксплуатационной скважины, методику его применения. Сущность метода заключается в том, что для повышения производительности добывающих скважин, эксплуатирующих терригенные коллекторы, в качестве кислотного реагента используются растворы серной кислоты или ее производных, в частности отработанной серной кислоты. Объекты. Выявлено, что поверхностная активность отработанной серной кислоты в пресной воде на границе с углеводородными жидкостями значительно больше активности растворов товарной соляной и серной кислот. На основании физико-химических исследований установлено, что растворы отработанной серной кислоты могут быть использованы при кислотной обработке призабойной зоны скважин для увеличения добычи пластовой жидкости. В качестве опытных жидкостей использованы растворы соляной (HCl) и серной (H2SO4) кислот, а также отход - отработанная серная кислота. По сравнению с товарными кислотами растворы отработанной серной кислоты обладают наибольшей способностью взаимодействовать в карбонатных породах. Методы. Модели пористой среды были созданы в экспериментальных колонках, представляющих собой трубы из органического стекла длиной 0,5 м и диаметром 0,025 м. Изготовленная модель пористой среды вакуумировалась и насыщалась пресной водой, после чего определялась проницаемость по воде, затем вода замещалась растворами кислот. Через определенное время для осуществления реакции кислоты с карбонатами пористой среды вновь определялась водопроницаемость. Опыты проводились при комнатной температуре и градиенте давления, равном 0,05...0,2 МПа/м. При этом после завершения обработки призабойной зоны с целью недопущения осаждения осадков, образовавшихся в порах в результате взаимодействия кислоты с карбонатами, скважина вводится в эксплуатацию после восьмичасовой выдержки при больших депрессиях на призабойную зону. Результаты. Визуальные наблюдения показали, что фильтрация воды сквозь пористую среду при больших градиентах давления приводит к большому выносу осадков из пористой среды, это является следствием увеличения проницаемости пористой среды после обработки ее 15%-ным раствором отработанной серной кислоты. Таким образом, проведенные лабораторные опыты показали, что применение растворов отработаннойя серной кислоты в определенных условиях позволяет увеличить производительность скважин.

Relevance. The need to ensure highly efficient distribution of spent sulfuric acid solutions during acid treatment of a production well bottomhole zone. The proposed method increases the efficiency of this process by growth of efficiency of production wells exploiting terrigenous limestone reservoirs in the wellbore zone. Aim. To develop and propose a method for using spent sulfuric acid solutions during acid treatment of a production well bottomhole zone, a methodology for its application. The essence of the method consists in the fact that to increase the efficiency of production wells, exploiting terrigenous reservoirs, solutions of sulfuric acid or its derivatives, in particular spent sulfuric acid, are used as an acid reagent. Objects. It was revealed that the surface activity of spent sulfuric acid in fresh water at the interface with hydrocarbon liquids is significantly greater than the activity of solutions of commercial hydrochloric and sulfuric acids. Based on physical and chemical studies, it has been established that spent sulfuric acid solutions can be used in acid treatment of the bottomhole zone of wells to increase formation fluid production. Solutions of hydrochloric (HCl) and sulfuric (H2SO4) acids, as well as waste - spent sulfuric acid, were used as experimental liquids. Compared to commercial acids, the spent sulfuric acid solutions have the greatest ability to interact in carbonate rocks. Methods. Models of porous medium were created in experimental columns, which were pipes made of organic glass with a length of 0.5 m and a diameter of 0.025 m. The manufactured model of the porous medium was evacuated and saturated with fresh water, after which the water permeability was determined, then the water was replaced with acid solutions. After a certain time for the acid to react with the carbonates of the porous medium, the water permeability was again determined. The experiments were carried out at room temperature and a pressure gradient of 0.05...0.2 MPa/m. Moreover, after completion of the treatment of the near-wellbore zone in order to prevent the deposition of sediments formed in the pores as a result of the interaction of acid with carbonates, the well is put into operation after an eight-hour holding period with large depressions in the near-wellbore zone. Results. Visual observations shown that water filtration through the porous medium at high pressure gradients leads to a large removal of sediments from the porous medium. This is the consequence of an increase in the porous medium permeability after treating it with a 15% solution of waste sulfuric acid. Thus, laboratory experiments shown that the use of spent sulfuric acid solutions under certain conditions can increase well productivity.