РАСЧЕТ ТЕРМОКИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИН

Задача: Характеристика скважины, намеченной для термокислотной обработки забоя следующая: глубина Н = 1006 м; эффективная мощность пласта

/1 = 8 м; забой открытый, чистый · (без пробки); внутренний диаметр эксплуатационной колонны D = 0,15 м; скважина эксплуатируется штанговым насосом; диаметр промывочных труб d = 0,05 м; температура на забое Т = 308 К ; Н ачальный дебит по нефти Qн = 23 т/сут; текущий дебит по нефти Qт = 5 т/сут; вода отсутствует. Коллектор сложен известняками; в призабойной зоне пласта отлагаются парафин и смолы.

Требуется определить необходимое количество товарной соляной кислоты и химических реагентов, а также эффективность этой обработки.

Для повышения фильтрационной способности призабойной зоны намечается термокислотная обработка, состоящая из двух фаз: первая фаза - термохимическая обработка, при которой солянокислотный раствор и поверхность забоя нагреваются до 348-363 К; вторая фаза - обычная солянокислотная обработка призабойной зоны, но более эффективная, вследствие высокой температуры нагретой соляной кислоты.

В качестве химического реагента примем металлический магний. Для первой фазы обработки рекомендуется 15%-ный раствор HCL в количестве OJ м3 на 1 кг магния, который в результате реации его с кислотой выделяет 4520 ккал теплоты. Принимается, что на l м эффективной мощности пласта необходимо 0,8 м3 соля нокислотного раствора. Для h = 8 м потребуется всего 6,4 м3, из них 4 м3 для первой фазы обработки и 2,4 м3 для фторой фазы.

При температуре плавления парафина Тпл = 55 °С достаточно подогреть соляно1шслотный раствор и поверхность забоя до Тк = 80 °С. Пусть начюп,ная температура солянокислотного раствора Тн = 20 °С. Тогда необходимое количество магния для повышения температуры V = 4 м3 кислотного раствора от 20°С до 80°С можно определить по формуле:

G =Vхtк -tн

= 4 х 80-20= 39 В кг.

(1)

м 6,03 6,03 '

где tк и t11- это конечная и начальная температура солянокислотного расствора,

0 С;

6 03 = 4520

' 1000·0,75

- численный коэффициент (4520 ккал - количество тепла,

выделяемого 1 кг металлического магния; 0,75 ккал/кг теплоемкость хлористого магния; 1ООО -перевод размерности).

Найденное количество магния вполне соответствует практической норме кг на 0,1 м3 15%-ного солянокислотного раствора. Для принятых в первой фазе обработки 4 м3 раствора надо взять 40 кг магния.

Определим, как изменится концентрация 4 м3 J 5%-ного солянокислотного

раствора после растворения в нем См = 40 кг магния. Процент уменьшения концентрации кислотного раствора, нейтрализующегося полностью, найдем по формуле:

м ,

3,33·A·W+Qм

(2)

где А-коэффициент, который при концентрации кислоты до 18% равен 21 8, а при концентрации до 12% - 214 (см. табл. 1).

Таблица 1 - Значение коэффициентов А и В для разной концентрации кислоты.

I l р н м с • а н н е ЭдЕ>с ь Х - hо1щею рацвн с ою11юкисло1·ного т.нн:пюрэ , %: z -

1,uнц1.i1:Прlщ1нt тов арНон ю1сло'.fЫ, %

По формуле (2) получим:

х = 218·40 3,33·218·4+40

:::::: 3%.

Следовательно, концентрация 15%-ного раствора соляной кислоты

уменьшится на 3% и составит 12%.

'

Для второй фазы обработки вслед за нагретой кислотой закачиваем 2,4 м3 кислоты 12%-ной концентрации.

Металлический магний употребляется в стружках или в прутах, которые спускаются на забой в реакционном наконечнике. Определим размеры реакционного наконечника для спуска магния в прутах. В эксплуатационную колонну диаметром D = 0,15 м можно спустить наконечник диаметром 0,1 м. Прутья магния диаметром dп = 0,04 м и длиной lп = 0,6 м помещаются в наконечнике пачками по 3 стержня.

Подсчитаем объем и массу одной пачки прутков в реакционном наконечнике:

V = 3 Х тr·d Х lп = 3 Х 3'14·О,О42Х 0,6 = 0,002261 м3.

4 4

(3)

Масса пачки прутков при плотности металлического магния р = 1770 кг/м 3 :

G = V х р = 0,002261 х 1770 = 4 кг. (4)

Для 40 кг магния количество пачек равно:

N = 40 7 4 = 10 шт .

Тогда, при длине прута магния lп = 0,6 м , длина реакционного наконечника: lн = 10 Х 0,6 = 6 М .

Так как по мере прокачивания соляной килосты через реакционный наконечник количество магния непрерывно уменьшаяется, то для равномерности процесса (достижения одинаковой температуры нагрева кислоты) скорость закачки кислоты следуюет непрерывно уменьшать. Поэтому для выполнения расчета разобьем весь процесс растворения стержней магния на пять интервалов с ностененным уменьшением диаметра, а следовательно, объема и массы стержней.

Уменьшение диаметра стержней для 1 интервала принимаем с 4 до 3,5 см, для II интервала - с 3,5 до 3 см, для 111 интервала - с 3 до 2 см, для IV интервала -- с

2 до 1 см и для V интервала - с 1 до О см. На основе этих данных вычисляем объем

15%-ного кислотного раствора; время, потребное для прокачки через наконечник

всего объема 15%-ного раствора; скорость закачки - в м31ч.

Расчет . ведется по приведенным ниже формулам. Для примера приведен расчет II-гo интервала закачки. Результаты расчета режима закачки сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Режим закачки

''-·значе11 ия в столбцах соответствуют значению параметром на конец соответствующего интервала.

1. Объем магния, который находится в реакционном наконечнике:

где N0-- количество прутков магния в реакционном наконечнике.

Nп = N х 3 = 10 х 3 = 30 шт,

где N - количество пачек, рассчитанное выше, 3 -- количество стержней в пачке.

Тогда объем магния на конец второго интервала:

(5)

Х 0,6 Х 30 = 0,01722 М 3 .

2. Вес магния по формуле (4 ):

G1 = t1r.{ 1 х Рм = 0,01722 х 1770 = 30,47 кг.

3. Объем закачанного за интервал раствора определим по формуле (1):

_ 30,47 - 22,39 _ 3

Vp-pa - ( tк _ tн) Х 6,03 -, 80 _ 20 Х 6,03 - 0,81 м .

4. Время закачки, мин:

(6)

Vпустот ер.

где tP -- продолжительность реакции до остаточного содержания НС! в секундах, определяемая по таблице 3 через отношение объема закачиваемого раствора к площади поверхности магния; Vпустот ер. - среднеарифметический объем пустот в реакционном наконечнике на интервале (который равен соответствующему объему раствора, который в данный момент находится в наконечнике). tp - определяет

Vp-pa

продолжительноть реакции в объеме одного наконечника. ' - определяет

v;1устот ер.

количество реакций.

Таблица 3 - Продолжительность реакции до заданного остаточного содержания HCL

Объеи зака(шваемоrо ПродолжнтельностJ J реаtщ1ш (С) до сста-

15%-иоrо раствора (см") . точного содерл- ання HCI

на 1 см$ поверхности ,------------------­

ма гния

11 ,5о/о 12,20/о

Последовательность определения tp и Vпустот ер. показана в таблице 4.

Площадь сечения прута:

SIТ - (d{/)2 - 3 14 °'032- О 0007065 2

сечения прута - 7r Х-

-- , Х-

4- - , М ·

Объем магния (Vм) определялся ранее (см. табл. 1).

Площадь сечения реакционного наконечника:

Sсечения наконечника

_ dаконечн ика _ 3 14 2

_ О 0079 2

.

- 4 - ,

-- , М

Объем реакционного наконечника:

\1 . аконеч11ика = Sсечения наконечника Х lнаконечника = 0,0079 Х 6 = 0,0468 М 3.

Объем пустот:

= 0,0468 - 0,1265 = 0,0342 м3.

Так как объем пустот постоянно увеличивается, находим средний объем пустот на интервале:

V:l/ _

[

Vпустот

11ll

+ v 11устот

= 0,0296+0,0342 = O,Q

3 19 МЗ.

D +N/eaDcbXC899OSjKI6CXdnf82D9YxiWZYil/7fRQVNxD9R1lI1MH+GxKulGDIxE2BRS/fBIC+Nl 5unvW6q4R6qPAjrONIxjnEf2EF9MsOGpoWQzlFDBwNTMMx5UOG7nxs2wbaPKvABPLq1CfoBOm5X4 ni0+h6o7QNOzOztMbCzd4MNpNTxbrafxfP0bAAD//wMAUEsDBBQABgAIAAAAIQCdULZJ3QAAAAcB AAAPAAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sTI5NS8NAFEX3gv9heII7O0m/UmMmpRR1VQRbobh7zbwmoZmZ kJkm6b/3udLl5VzuPdl6NI3oqfO1swriSQSCbOF0bUsFX4e3pxUIH9BqbJwlBTfysM7v7zJMtRvs J/X7UAoesT5FBVUIbSqlLyoy6CeuJcvs7DqDgWNXSt3hwOOmkdMoWkqDteWHClvaVlRc9lej4H3A YTOLX/vd5by9fR8WH8ddTEo9PoybFxCBxvBXhl99VoecnU7uarUXjYJZkky5ymABgvn8eTkHceKc gMwz+d8//wEAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAA AAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQDcaoB6WAMAAOYHAAAOAAAAAAAA AAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQCdULZJ3QAAAAcBAAAPAAAA AAAAAAAAAAAAALIFAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAAvAYAAAAA "> пустот ер. - 2 2

Площадь поверхности прута (как площадь поверхности цилиндра):

s, верхности прута = 2 х S1 чения прута + тr х d 1 х lпрута =

= 2 х 0,0007065 + 3,14 х 0,03 х 0,6 = 0,0579 м2 .

Общая площадь поверхности магния:

S/ верхности ма rния = S1; верхности прута Х Nпрутов = 0,0579 Х 30 = 1,7286 М 2.

II / ма,·ния +5// ма гния 2,1743+1,7286 2

S11оверхности поверхности

Исходя из соотношения объема закачиваемого раствора (равного среднему объему пустот на интервале) к средней площади поверхности магния, определяется продолжительность реакции (см. табл. 3):

-s·

- -'--Х 100 = _:Х 100 = 17 см · t = 10 с

· 11оверхности ма гния ер.

Тогда время закачки по формуле (6):

0,81

t./ т

= 10 х + 60 = 4 2 мин.

з 0,0319 '

5. Скорость закачки:

Vзакачки

t{/ pa

tзll

0,81 м3/

2 '

Термограммы показывают, что практически в реакционном наконечнике на забое скважины процесс протекает несколько быстрее, чем по расчету (примерно на 20%). По1тому температура раствора получается выше расчетной, а содержание остаточной НС] в кислотном растворе ниже 12%. Для снижения температуры раствора следует повысить скорость закачки на 20% против расчетной. Тогда режим 3акачки будет соответствовать приведенному в таб. 5.

Таблица 5 - Режим закачки, с учетом повышения скорость закачки, для

компенсации повышенной скорость реакции

·-

Если в процессе закачки солянокислотного раствора давление повышается, то режим следует откорректировать на соответствующее давление, так как давление тормозит реакцию кислоты с магнием. По данным УФНИИ, увеличение давления снижает скорость реакции в следующих пределах:

Лр , М П а Лv . !,>

Пусть замером уровня жидкости в затрубном пространстве установлено, что уровень поднялся на величину, соответствующую 1 Мпа давления на глубине реакционного наконечника. Тогда рассмотренный выше режим изменится следующим образом (см. табл. 6).

Таблица б - Режим закачки, с учетом снижения скорости реакции в наконс 1шике ю-за давления на 38%.

зак ачки, мин

5,4

------

5,7

7,8

4,6

--t-·

·-f--·

---

9,7 ,

9,2

-

- -----3-9,7--

Объем продавочной нефти берется в объеме 0,05 м промывочных труб плюс

объем забоя скважины (считая по диаметру 0,25 м долота) в пределах

t

обрабатываемого интервала (lнаконечника ):

vпродавочной нефти = Х (0,052 • 1000 + 0,252 • 6) = 2,27 м3.

Кол ичество концентрирова нной товарной соляной кислоты, содержащей 28% HCI, необходимой для приготовления 4 м3 15%-ной и 2,4 м 3 ] 2%-ной кислоты, найдем из соотношения:

V - Vp-pa

HCl - а ,

где а - переводной коэффициент (см. табл. 7).

Таблица 7 - Значение коэффициента «а»

1,983 2,514

Так как товарная соляная кислоты обычно содержит окислы железа (Fe203), то для предупреждения выпадания солей железа при нейтрализации соляной кислоты в породе необходимо добавить к солянокислотному раствору техническую

уксусную кислоту в количестве:

Vуксусной кислоты -с- Vp-pa 1 Vp-pa 2 ,

где Ь - добавка уксусной кислоты в процентах к объему раствора, Ь = f + 0,8 (f - содержание в солянокислотном растворе F е203 , %); Vp-pa 1 и Vp-pa 2 - объемы 15- и 12%-ного солянокислотного раствора; с - концентрация товарной уксусной кислоты (обычно 80%).

Принимая f = 0,2 о/о, находим Ь = 0,2 + 0,8 = 1о/о.

Тогда требуемое количество уксусной кислоты:

Vуксусной кислоты 80Х (4 2,4) = 80 Л.

Для термохимической обработки в качестве ингибитора необходимо применять формалин в объеме:

_ 11000·x·Vp-pa

Vф - (440+у)'у КГ,

где у - 40%-ная концентрация формалина, х -- концентрация раствора.

V= кг.

ф (440 +80)·80 (440+80)·80

Количество нефти, полученной за 4 мес после обработки составит:

Х 120 = 1680 Т.

о 2 2

Добыча за это же время без обработки была бы:

Qб = 5 х 120 = 600 т.

Общий прирост добычи нефти, полученной в результате обработки составит:

Q06 - Qб = 1680 - 600 = 1080 Т.

Поиск по сайту: