Урок по выполнению практической работы

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 8

 РАСЧЕТ ТЕРМОКИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ СКВАЖИН

Студент должен

              знать:

·      существующие методы увеличения нефтеотдачи и газоотдачи пластов, их

технологии;

·      основные критерии применимости методов увеличения нефтеотдачи

         и газоотдачи пластов для условий разработки месторождений.

      уметь:

·      производить расчет термокислотной обработки пласта

Прежде чем приступить к расчетам, необходимо изучить тему 7 « Поддержание пластового давления и методы увеличения нефтеотдачи пластов».

Плотные малопроницаемые доломиты и некоторые другие породы плохо растворяются в холодной кислоте. Взаимодействие кислоты с породой часто мешают отложения на забое скважины парафина, смол и асфальтеновых веществ. Поэтому для повышения эффективности обработки скважин применяют горячую кислоту.

Кислоту нагревают химическим путем, т.е. за счет экзотермической реакции взаимодействия соляной кислоты с реагентами, загружаемыми в специальный наконечник, опускаемый на трубах в скважину. Лучшим реагентом для термокислотных обработок является магний. При растворении магния в соляной кислоте выделяется большое количество теплоты, а продукты реакции хорошо растворяются в воде.

Исходные данные приведены в таблице 14.

         Таблица 14

№ варианта	Глубина скважины Н, м	Диаметр эксплуатац. колонны D,мм	Эффектив. мощность пласта hэ, м	Статичес.  уровень от устья скв. hст, м	Начальный дебит скв. Qн, т/сут	Текущий дебит скв.  Qт, т/сут	Газовый фактор G0, м3/т	Содержание воды В, %	Удельный вес нефти γ, т/м3	Температура забое tз, оС	Температура раствора t, оС	Глубина зумпфа hз, м	Диаметр прутков dп, мм
1	2190	146	14	20	74	72	460	3	0,87	59	20	1,5	20
2		168	12	21	71	70	459	4	0,81	58	21	1,4
3		146	13	19	72	71	458	5	0,82	57	22	1,6
4		168	14,5	20	73	72	457	6	0,83	56	23	1,7
5		146	11	22	74	73	456	1	0,84	55	24	1,5
6		168	10	23	75	74	455	2	0,85	51	25	1,8
7		146	12,5	19	74	73	450	3	0,86	52	26	1,5
8		168	14	20	74	72	449	4	0,87	53	27	1,4
9		146	12,5	21	71	70	448	5	0,88	54	28	1,7
10		168	9	19	72	71	460	7	0,81	55	20	1,3

Продолжение таблицы 14

№ варианта	Глубина скважины Н, м	Диаметр эксплуатац. колонны D,мм	Эффектив. мощность пласта hэ, м	Статичес.  уровень от устья скв. hст, м	Начальный дебит скв. Qн, т/сут	Текущий дебит скв.  Qт, т/сут	фактор G0, м3/т	Содержание воды В, %	Удельный вес нефти γ, т/м3	Температура забое tз, оС	Температура раствора t, оС	Глубина зумпфа hз, м	Диаметр прутков   магния dп, мм
11		146	13,5	20	73	72	459	3	0,82	56	21	1,8	20
12		168	10,5	22	74	73	458	3	0,83	57	22	1,9
13		146	11	23	75	74	457	4	0,84	58	23	1,6
14		168	12	19	74	72	456	5	0,85	59	24	1,5
15		146	13	22	70	69	455	6	0,89	60	25	1,4
16		168	14	24	72	71	450	1	0,86	61	26	1,8
17		146	15	20	75	74	449	2	0,87	62	27	1,5
18		146	14	20	74	72	460	3	0,87	59	20	1,5
19		168	12	21	71	70	459	4	0,81	58	21	1,4
20		146	13	19	72	71	458	5	0,82	57	22	1,6
21		168	14,5	20	73	72	457	6	0,83	56	23	1,7
22		146	11	22	74	73	456	1	0,84	55	24	1,5
23		168	10	23	75	74	455	2	0,85	51	25	1,8
24		146	12,5	19	74	73	450	3	0,86	52	26	1,5
25		168	14	20	74	72	449	4	0,87	53	27	1,4
26		146	12,5	21	71	70	448	5	0,88	54	28	1,7
27		168	9	19	72	71	460	7	0,81	55	20	1,3
28		146	13,5	20	73	72	459	3	0,82	56	21	1,8
29		168	10,5	22	74	73	458	3	0,83	57	22	1,9
30		146	11	23	75	74	457	4	0,84	58	23	1,6

Вид магния – прутки

Проведение термокислотной обработки – впервые

  1  Расчет количества магния и кислоты

          Количество магния, необходимое для термокислотной обработки определяем по формуле

G_м=V_р(t₂ - t)C / 4520 , кг

где  V_р - объем солянокислотного раствора, V_р = 4м³ = 4000кг ;

       t₂ - конечная температура солянокислотного раствора;

        t  - начальная температура солянокислотного раствора;

       С - теплоемкость хлористого магния, С = 0,75ккал;

        4520 - количество тепла, выделяющееся при полном сгорании 1 кг магния, ккал.

        Для подогрева стенок скважины с целью расплавления и удаления парафина задаемся конечной температурой солянокислотного раствора в пределах 70-100^оС (принимаем t₂ = 85^оС)

   Для первой фазы (термохимическая обработка забоя)  обработки применяем 4м³ 15%-ого солянокислотного раствора.

      При первичной обработке рекомендуется принимать 0.8 м³ солянокислотного раствора на 1 м эффективной мощности пласта.

V_P = N·h, м³

где N - норма расхода солянокислотного раствор,  N = 0,8 м ³/м;

       h - эффективная мощность пласта, м.

        Из общего количества солянокислотного раствора  4м³ расходуется для первой фазы обработки и  (V_P - 4м ³ ) для второй фазы обработки призабойной зоны.

        Концентрация солянокислотного раствора после раствора магния

Х₂ = X₁-AG_м / 3,33AV_р+G_м,  %

где Х₁и Х₂ - начальная и конечная концентрации солянокислотного раствора, %

      А – числовой коэффициент, который определяется по таблице:

z,x	Б,А	z,x	Б,А
5.15 – 12,19	214	29,95 – 31,52	227,3
13,19 – 18,11	218	32,10 – 33,4	229,5
19,06 – 24,75	221,5	34,32 – 37,22	232
25,75 – 29,59	226

      А - числовой коэффициент, который при концентрации кислоты до 18% равен 218,

              а    при концентрации кислоты до 12% - 214;

     G_м - количество магния, кг

     Конечная концентрация солянокислотного раствора принимается равной 12%.

     Количество магния, необходимое для снижения концентрации кислотного раствора с 15% до 12%

G_м = 3,33 · V_р(A₁X₁/A₁ - X₁ - A₂X₂/A₂ - X₂), кг

где А₁и А₂ - числовые коэффициенты для начальной и конечной концентрации

                     кислотного раствора, A₁ = 218;  А₂ = 214.

          Таким образом, для проведения термокислотной обработки необходимо иметь 15,2 кг магния. При этом конечная температура солянокислотного раствора

t₂ = t₁+ 4520G_м/V_рC , °С.

   2  Расчет реакционного наконечника

      При расчете реакционного наконечника определяется его длина и диаметр.

      Диаметр реакционного наконечника принимается максимально возможным для спуска в эксплуатационную колонну. В эксплуатационную колонну диаметром 168 мм (внутренний диаметр 144 мм) или диаметром 146 мм (внутренний диаметр 122 мм) можно спустить реакционный наконечник из труб условного диаметра 89 мм, внутренний диаметр равен 76 мм.

Длина реакционной камеры наконечника определяется по формуле

l₁ = G_м/q_м,_,  м

где G_м - масса загруженного в наконечник магния, кг;

       q_м - масса одного пучка прутков магния, кг.

q_м = ·V, кг

где V - объем прутков, помещающихся в 1 м трубы условного диаметра 89 мм;

      - удельный вес технического магния,   = 1,77кг/дм³

V = 0,785d_п² n₁ · 1, м³   

где d_п - диаметр прутка магния, м;

       n₁- число прутков, помещаемых по диаметру реакционного наконечника

n₁  =·  n

где   - коэффициент, применяемый для снижения гидравлических сопротивлений

              при прокачке солянокислотного раствора в начальный период

                 ( = 0,75-0,80;  принимается  = 0,75);

        n - число прутков, которое может поместиться по диаметру реакционного наконечника

n = n^'  + n^"  

n ^´= 360 / 2

= arcsin · r_п / R- r_п

n" = 360 / 2 ·

 = arcsin · r_п / R- r_п -d_п

      Следовательно, во втором ряду разместить прутков больше нельзя. Можно разместить один пруток по центру камеры.

Общая длина  реакционного наконечника

l =  l₁ + l₂

где l ₂ – длина нижней камеры реакционного наконечника,  l ₂ = 4,05м

На рис.5 изображен реакционный наконечник,  который спускается на насосно-компрессорных трубах до забоя скважины.

Верхняя труба 3 наконечника через перевод­ник 2 крепится к муфте насосно-компрессорных труб. Эта труба (контактный ствол наконечника) заполняется стержнями магния; в ней происходит реакция между магнием и прокачиваемым через трубу кислотным раство­ром. Нижняя труба 6, в которую из верхней трубы через пласти­ну-решетку 4 поступает кислотный раствор, нагретый вследствие реакции с магнием, предназначена для выброса горячей кислоты на стенки скважины через ниппели 7, ввинченные в отверстия трубы. Эти отверстия расположены попарно в шахматном порядке через каждые 0,5 м по длине трубы.

                                                                     

Рисунок 5 – Реакционный наконечник

4  Расчет концентрированной кислоты, воды и присадок

Для первой фазы

       4.1 Для термокислотной обработки соляной кислотой 27,5% концентрации и определяем количество концентрированной кислоты

, м³

где   V_р - объём 15% соляной кислоты;

        α – переводной коэффициент, при концентрации соляной кислоты 27,5% и       разбавленной кислоты 15%,  принимаем α = 1,943.

При удельном весе 27,5%-ной кислоты  = 1,139 т/м³ – масса концентрированной кислоты

4.1  Определяем вес концентрированной кислоты

, кг

где ρ_HCl – плотность 27,5% соляной кислоты, ρ_HCl = 1739 кг/ м³

4.2  Принимаем объем воды, необходимой для приготовления солянокислотного раствора

V_в = 4 · 444 = 1,776м³

4.3  Для термохимической обработки в качестве ингибитора необходимо применять формалин, так как   тормозит реакцию Mg с соляной кислотой

G_ф = 1000Х₁ ·V_р / (440 + У)У, кг

где G_ф  - количество формалина,  кг

       У – концентрация формалина, У = 40%

4.4  Определяем  количество стабилизатора

В качестве стабилизатора для предупреждения выпадения солей железа при нейтрализации соляной кислоты в породе применяют уксусную кислоту СН₃СООН.

V_ук  = 1000 b V_р / С, м³

где b – добавка уксусной кислоты к объему раствора, %;

      С – концентрация товарной кислоты, С = 80%

b = f + 0,8, %

 где f - содержание в солянокислотном растворе Fе₂О₃, %. В соляной кислоте из абгазов органических производств Fе₂О₃ содержится не более 0,03%, принимается f = 0,03%

        4.5 Определяем количество плавиковой кислоты (фтористо-водородная) её добавляют к солянокислотному раствору при обработке скважин, эксплуатирующих песчаные пласты с карбонатным цементом. Её присутствие в растворе предупреждает образование на забое гелекремниевой кислоты способное закупорить поровые каналы призабойной зоны.

         Для растворения содержащихся в породе кремнистых соединений и предупреждения их выпадения в виде геля кремниевой кислоты к соляной кислоте добавляем плавиковую

кислоту HF.

V_НF = 100bV_р / m, м³

где  b - добавка плавиковой кислоты к объему раствора принимается, b = 1%;

       m - концентрация товарной плавиковой кислоты %-ного содержания HF

             принимается  m = 60%

          4.6   В товарной соляной кислоте из абгазов органических производств содержится примесь серной кислоты в ненормируемом количестве. Принимается количество серной кислоты в пересчете на SO₃ равным 0,5%.

            После   разбавления   кислоты   водой   содержание   SО₃   понизится   до   следующей величины:

SO₃' = V_hcl · % · SO₃ / V_р

          Допустимое количество SО₃  в растворе равно 0,02%. Излишки SO₃  в количестве

rSO₃ = V_р – 0,02  необходимо нейтрализовать хлористым барием  BaCl ₂ · 2Н₂О, потребное количество хлористого бария для нейтрализации SO₃

G _ВаСl = 3,05rSO ₃X ₁V_р, кг

где rSO₃ - количество SO₃ подлежащее нейтрализации, %;

        Х₁ – концентрация солянокислотного раствора, %;

        Vр – объем солянокислотного раствора, м³

          Для растворения хлористого бария понадобится воды

V_B = G_BаСl /100 ·l , м³

           4.7    В качестве интенсификатора применяем НЧК (нейтрализованный черный контакт)

V_нчк = 0,4X ₁V _р , м³

                  4.8   Объем добавок

V_доб =  G_ф + V_НF + V_ук +V_B + V_нчк , м³

              4.9  Объем воды, необходимый  для приготовления солянокислотного раствора

V_в' =  V_в – V_доб  ,  м³

Для второй фазы

          Количество кислоты

V_hci = Vp/α,  м³

G_hci =  V_НСl , кг

        В качестве ингибитора необходимо применять только уникол

V_у-к = 74b X₂V_P/A-X₂

где b - добавка уникола к соляной кислоте, % (для уникода марки У-К,  b = 0.3% от

            количества 27%-ной кислоты)

      X₂ – 12% концентрация солянокислотного раствора

      V_P – объем солянокислотного раствора, м³

       А = 214 – коэффициент

          Остальные добавки применяются те же, что и для первой фазы обработки. Объем уксусной кислоты

V_ук = 1000bV_р / C , м³

       Объем плавиковой кислоты

V_НF = 1000bV_P / m , м³

       Вес хлористого бария

G _ВаСl = 3,05rSO ₃X ₁V_р, кг

     Объем воды, потребляемой для растворения хлористого бария

                                                     V_Н2О = 14,3 / 100 · 1 , м³

      Объем НЧК                               V_нчк = 0,4X₂V_P, м³

       Объем добавок                        V_доб =  G_ф + V_НF + V_ук +V_B + V_нчк , м³

        Объем воды                            V_В = V_р – V _нсl – V_доб ,  м³

Для проведения термокислотной обработки потребуется следующее суммарное количество кислоты, воды и добавок:

 Товарной кислоты                         G_HCl , т;

Воды                                                 V_B, м³;

Формалина                                       G_Ф , кг;

Уникола                                             Vy-_K , м³;

Уксусной кислоты                            V_укс , м³;

Плавиковой кислоты                        Vhf , м³;

Хлористого бария                             G_всl , кг;

Для растворения хлористого бария потребуется воды и НЧК:    V_В , м³; Vнчк , м³.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1 Какое значение имеет поддержание  пластового давления?

2 Методы увеличения проницаемости призабойной зоны скважин

3 Техника проведения солянокислотной обработки нефтяных и газовых скважин

4 Реагенты, применяемые при солянокислотной обработке скважин

5 Термокислотная обработка скважин