Tratamiento ácido de pozos: tecnologías y equipos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

El tratamiento ácido de pozos es una de las tecnologías utilizadas en el desarrollo de pozos y su operación. Su objetivo principal es limpiar el fondo del pozo para estimular la entrada de fluido del yacimiento. Hay varias modificaciones de esta tecnología, según el modo de estimulación del yacimiento y las condiciones geológicas.

Propósito y principio

El tratamiento con ácido se utiliza en la perforación, operación y mantenimiento de las instalaciones de producción de petróleo para resolver los siguientes problemas:

• tratamiento de la zona de fondo de pozo durante el desarrollo del pozo (para la entrada de fluido del yacimiento después de la finalización de su construcción);
• intensificación (aumento del débito);
• limpiar el filtro y el fondo del pozo de los contaminantes que se acumulan durante la operación, después de la inyección de agua o la reparación del pozo;
• eliminar depósitos en sartas de revestimiento y otros equipos subterráneos.

Los ácidos bombeados al pozo disuelven las rocas que contienen calcio (piedra caliza, dolomita y otras), así como las partículas de las composiciones de cemento que quedan en el fondo del pozo después de cementar el espacio anular.

Tipos de procesamiento

En la práctica de operación y mantenimiento de las instalaciones de producción de petróleo, se distinguen los siguientes tipos de tratamiento ácido:

• matriz (inyección de un reactivo bajo presión, cuyo valor es menor que la fracturación hidráulica);
• baños de ácido in situ (tratamiento sencillo);
• bajo alta presión (fractura ácida, mientras se produce la fractura);
• exposición a intervalos;
• tratamiento con ácido térmico.

Este último tipo de tecnología se utiliza en situaciones en las que los poros del yacimiento en la zona del fondo del pozo están obstruidos con depósitos de parafina, alquitrán e hidrocarburos de alto peso molecular.

Los baños de pozo ácido se realizan principalmente en los siguientes casos:

• desarrollo primario (puesta en marcha de pozos);
• limpieza de filtros abiertos;
• limpieza del filtro bloqueado por los tubos de la carcasa de materiales solubles en ácido.

Tipos de reactivos

Las sustancias básicas utilizadas en el tratamiento ácido de los pozos son los ácidos clorhídrico HCl y fluorhídrico HF, así como su mezcla (ácido de arcilla). Otros ácidos menos utilizados:

• acético;
• sulfámico;
• hormiga;
• sulfúrico;
• mezclas de ácidos orgánicos.

Si la formación geológica se encuentra en condiciones de alta temperatura, entonces se bombea ácido acético o fórmico a la formación. El uso de ácido sulfámico está justificado en los casos en que los yacimientos consisten en rocas sulfatadas y carbonatadas que contienen hierro, ya quesu reacción con ácido clorhídrico da como resultado la precipitación de yeso o sulfato de calcio anhidro.

La solución de trabajo del reactivo se prepara en bases ácidas comerciales y se transporta en camiones cisterna o ferroviarios, pintados interiormente con esm alte resistente, revestimiento de caucho o ebonita.

El tratamiento con ácido se lleva a cabo no solo en los pozos de petróleo, sino también en los pozos de inyección de agua (para mantener la presión del yacimiento), así como en los pozos artesianos. El trabajo en pozos abisinios, a poca profundidad, se puede realizar con un achicador para limpiar los pozos.

Parámetros principales

Los siguientes factores influyen en la elección de la composición del reactivo:

• Fractura de la roca. Con un alto valor de este indicador, es recomendable utilizar ácidos espesados y espumas. Esto ayuda a aumentar la cobertura de la formación. Para espesar el ácido, se agrega carboximetilcelulosa (CMC).
• Contaminación del fondo del pozo con suspensiones minerales y baja permeabilidad del yacimiento poroso. En este caso, para mejorar la penetración del reactivo son preferibles los ácidos carbonatados, en los que se reduce la tensión superficial en el límite con la roca. El aire, el nitrógeno y el dióxido de carbono se utilizan para airear líquidos.
• Composición mineral de las rocas. Las vetas que consisten en arena, areniscas y limolitas se tratan con ácido arcilloso.
• Temperatura de fondo. Por lo tanto, el uso de ácido sulfámico está limitado por el hecho de que cuando se calienta a 80 ° C, se descompone con agua en un 43%. A temperaturas superiores a 115 °C, concentradoácido clorhídrico.

El volumen de ácido necesario se calcula mediante la fórmula y depende de los siguientes factores:

• espesor del intervalo de formación acidificado;
• porosidad de la roca;
• profundidad de procesamiento;
• radio del pozo.

La presión máxima de inyección está determinada por los siguientes criterios:

• propósitos y método de procesamiento;
• resistencia de la carcasa de producción;
• espesor del puente entre el intervalo de formación de trabajo y adyacente.

La duración de la exposición al ácido se determina empíricamente, midiendo su concentración en la solución desplazada en la boca del pozo a través de la tubería. El valor promedio de este parámetro es de 16 a 24 horas.

Suplementos

En su forma pura, los ácidos rara vez se usan. Las siguientes sustancias se utilizan como aditivos para ellos en la industria petrolera:

• inhibidores de corrosión: para evitar daños en la carcasa, los tubos y otros equipos;
• complejos que impiden la formación de un gel o hidróxido de hierro que obstruye los poros del colector;
• nitrato de potasio para el tratamiento de anhidritas (sulfatos);
• estabilizadores para mantener los productos de reacción en estado disuelto;
• ácido cítrico o acético para el tratamiento de rocas carbonatadas que contienen hierro;
• surfactantes, o intensificadores (OP-10, OP-7 y otros) para mejorarmojabilidad de la roca y facilitar la eliminación de los productos de reacción del fondo del pozo.

Ácido clorhídrico

Al acidificar pozos con HCl, su concentración óptima es 10-16%. No se utilizan soluciones más saturadas por las siguientes razones:

• velocidad de disolución reducida;
• aumento de la corrosividad;
• aumento de la capacidad emulsionante;
• aumento de la precipitación de sal cuando se mezcla con agua de formación salina.

Cuando se procesan rocas que contienen sulfato, se introducen en el fluido de trabajo aditivos de sal de mesa, sulfatos de potasio o magnesio y cloruro de calcio. Esta última sustancia también sirve como retardador de neutralización de ácidos a temperaturas elevadas en el fondo del pozo.

Ácido fluorhídrico

El ácido fluórico es muy potente y se utiliza para disolver los siguientes materiales:

• compuestos de silicato en formaciones terrígenas;
• lodo de arcilla o cemento absorbido durante la perforación o reparación de pozos;
• corteza de cemento en el fondo del pozo.

También se utiliza como sustituto de este reactivo el fluoruro-bifluoruro de amonio, cuyo consumo es 1,5 veces menor.

Tratamiento sencillo con ácido clorhídrico

Los tratamientos simples se realizan con una sola bomba. Antes de inyectar el ácido, el pozo se enjuaga con agua para eliminar preliminarmente las partículas de lodo y otros contaminantes. Si hay depósitos de parafina o resinas en el fondo del pozo y en la tubería de producción (tubing), entonces encomo líquido de lavado, se utilizan disolventes orgánicos: queroseno, fracción licuada de propano-butano y otros. El procesamiento en campos agotados se puede realizar con un achicador de limpieza de pozos.

Las actividades preliminares también incluyen las siguientes operaciones:

• instalación de la unidad de reparación subterránea en boca de pozo;
• eliminación de equipos de fondo de pozo (para pozos operativos);
• tubo de descenso a las perforaciones inferiores del intervalo tratado:
• equipo de cabeza de pozo con accesorios para tubería y válvula de retención;
• tuberías de la unidad de bombeo con tubería, portador de ácido, camiones cisterna con fluido de desplazamiento;
• hidroensayo de tuberías de inyección bajo una presión 1,5 veces superior a la de trabajo.

A continuación, se bombea ácido al pozo en un volumen igual al de la cavidad de la tubería, después de lo cual se cierra la válvula anular. Luego se inyecta el resto del reactivo y el fluido de desplazamiento. El crudo desgasificado se utiliza como este último en pozos de producción. Puede ver cómo se ve el proceso de tratamiento con ácido en la imagen a continuación.

Después de bombear el volumen completo, cierre la válvula de compensación, desconecte la bomba y otros equipos. El ácido permanece en el pozo durante el tiempo requerido para la disolución, después de lo cual la bomba recupera los productos de la reacción química mediante retrolavado.

Tecnología de intervalos

Al abrir un yacimiento de petróleo y gas con capas con diferentespermeabilidad, un simple tratamiento ácido de los pozos conduce al hecho de que afecta solo a la capa más permeable. En tales casos, es recomendable utilizar la tecnología de intervalos.

Para aislar cada capa, se instalan 2 empacadores en el pozo. El flujo de la solución ácida a través del espacio anular se evita cementándolo. Después de procesar la sección seleccionada del depósito, se procede a la siguiente.

Fractura con ácido y tratamiento térmico con ácido

El tratamiento ácido de pozos a alta presión se lleva a cabo durante la operación y desarrollo de yacimientos con permeabilidad heterogénea. Los baños de ácido simples son ineficaces en tales casos, porque el ácido "se va" en capas bien permeables, mientras que otras áreas quedan descubiertas.

Antes de la inyección del reactivo, las capas de alta permeabilidad se aíslan utilizando empacadores (similar a la tecnología anterior). Las medidas preparatorias se llevan a cabo de acuerdo con el esquema de tratamiento ácido simple de pozos. La sarta de revestimiento se protege mediante la instalación de un empacador anclado en la tubería.

Como reactivo de trabajo, se utiliza una emulsión preparada a partir de una solución de ácido clorhídrico y aceite. En la siguiente figura se muestra el diseño de la unidad Azinmash-30A para la inyección de ácido en el depósito.

Esta unidad está equipada con bombas horizontales de triple émbolo de alta presión. A veces se utilizan 2 estaciones de bombeo para el procesamientoinstalación. La industria petrolera también produce otras unidades: UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, fabricadas en el chasis KrAZ o URAL. Un diseño típico de las unidades incluye un chasis todoterreno con ruedas, una plataforma de montaje en la que se instala el equipo de proceso principal, bombas de alta presión, un tanque para transportar y suministrar un reactivo, un colector resistente a los ácidos que consiste en presión y succión. tuberías.

En caso de tratamiento térmico con ácido, las puntas de reacción se bajan al pozo. Su cavidad interna está llena de magnesio en forma de virutas o gránulos, y la superficie exterior tiene agujeros perforados. Cuando se expone al ácido, el magnesio libera una gran cantidad de energía térmica.

Protección del equipo contra la corrosión

Los reactivos utilizados en el tratamiento ácido de pozos son ambientes corrosivos con respecto a los metales. La velocidad de corrosión de las piezas de acero St3 a una temperatura de 20 °C y una concentración de HCl al 10 % es de 7 g/(m²∙h), y para una mezcla de 10 % HCl y 5% HF – 43 g/(m^{2∙h). Por lo tanto, los inhibidores se utilizan para proteger los equipos de metal:}

• formalina;
• catapina;
• urotropina;
• Inhibidor I-1-A;
• unicol y otros.

Seguridad para acidificar pozos

Se utilizan sustancias tóxicas e inflamables para acidificar la formación. En caso de fuga o derrame, se pueden causar grandes daños.entorno.

El ingeniero jefe de la OGPD está desarrollando y aprobando un plan de tratamiento de ácido. Los trabajos se llevan a cabo de acuerdo con el permiso y las normas tecnológicas. Se aplican las siguientes medidas de seguridad:

• Los restos de productos químicos y líquidos de lavado se recogen en contenedores especiales para su posterior eliminación.
• La concentración de vapor ácido se controla mediante un analizador de gases.
• El equipo de bombeo y los tanques están instalados a una distancia de al menos 10 m del cabezal del pozo, las cabinas de los automóviles están ubicadas en la dirección opuesta.
• Durante la inyección de ácidos, solo permanecen cerca de las unidades aquellos trabajadores cuyas actividades están directamente relacionadas con el mantenimiento de los equipos; todas las demás personas se retiran a una distancia segura.
• Está prohibido realizar trabajos con viento fuerte, niebla y de noche.
• Los trabajos de reparación e instalación en tuberías y equipos de proceso no se llevan a cabo hasta que se libera la presión del sistema.
• Para protegerse contra los efectos de los ácidos, se utiliza equipo de protección personal: ropa especial (delantales de goma, botas), guantes de goma, anteojos, máscaras, máscaras antigás.

El campo también debe contar con un suministro de emergencia de overoles y químicos para neutralizar ácidos (cal, yeso, cloramina y otros). Todo el personal operativo y de ingeniería debe someterse a capacitación y certificación periódicas para el conocimiento de las normas de seguridad de acuerdo con un cronograma aprobado por el jefe de la empresa.