Термокислотные обработки

Этот вид воздействия на ПЗС заключается в обработке за­боя скважины горячей кислотой, нагрев которой происходит в результате экзотермической реакции соляной кислоты с маг­нием или некоторыми его сплавами (МЛ-1, МА-1 и др.) в спе­циальном реакционном наконечнике, расположенном на конце

НКТ, через который прокачивается рабочий раствор НСl. При этом происходит следующая реакция.

Mg + 2HCl + 4 Н₂0 = MgCl₂ +H₂O + Н₂ +461,38 кДж.

Хлористый магний (MgCl₂) остается в растворе. В количественных соотношениях реакция запишется следую­щим образом:

Mg + 2НСl + Н₂0 = MgCl₂ +Н₂О + Н₂

24,3 + 2 (1 + 35,5) + (2 + 16) = (24,3 + 2 · 35,5) -f- (2 + 16) + 2

Таким образом, при взаимодействии 73 г чистой НСl с 24,3 г Mg происходит полная нейтрализация раствора, при ко­торой выделяется 461,38 кДж тепловой энергии. Легко подсчи­тать, что при взаимодействии 1000 г магния выделится 18987 кДж теплоты.

Определим количество 15 %-ного раствора НСl для раство­рения 1 кг магния.

г чистой НСl.

Для растворения 1 кг Mg потребуется

υ = 3004/161,2 =18,61 л 15 %-ного раствора НСl.

Необходимое количество 15%-ной соляной кислоты для по­лучения различных температур раствора (на 1 кг Mg) приве­дено ниже.

Количество НСl, л ………………………………50 60 70 80 100

Температура раствора °С....... ………………….120 100 85 75 60

Остаточная концентрация HCI, %.....................9,6 10,5 11 11,4 12,2

Из уравнения баланса теплоты

следует, что при реализации всей выделившейся теплоты Q кДж на нагрев V л раствора, имеющего теплоемкость с_υ (кДж/л·°С), нагрев раствора произойдет на Δt°С или

Принимая приближенно теплоемкость раствора 15%-ной НСl, равной теплоемкости воды, т. е. с_υ = 4,1868 кДж/л·°С, по­лучим

На столько градусов увеличится температура раствора при полном использовании теплоты на нагрев только продуктов ре­акции. (По некоторым данным температура раствора может до­стигать 300 °С).

При таком расчете получается только тепловой эффект и полностью нейтрализованная кислота. Чтобы сохранить актив­ность раствора кислоты для взаимодействия с породой, его ко­личество на 1 кг Mg надо брать не 18,61 л, а больше, однако при этом и температура раствора получится ниже, так как об­щий объем продуктов реакции увеличится.

В табл. V.2 приведены количества 15 %-ной кислоты на 1 кг магния и получаемые при этом температура и остаточные кон­центрации НСl.

Обычно в наконечники загружают от 40 до 100 кг магния в зависимости от обрабатываемого интервала пласта и желае­мой температуры. При этом прокачивается от 4 до 10 м³ 15 %-ного раствора НСl.

Существуют два вида обработки.

Термохимическая обработка ПЗС — обработка горячей кис­лотой, при которой для растворения магния подается избыточ­ное количество кислоты для растворения карбонатов породы пласта так, чтобы сохранялась концентрация НСl 10—12 %.

Термокислотная обработка ПЗС — сочетание термохимиче­ской и непрерывно следующей за ней кислотной обработки ПЗС. Причем кислотная обработка может быть как обычной, так ипод давлением.

Скорость прокачки раствора НСl должна быть такой, чтобы в течение всего процесса на выходе наконечника была одина­ковая запланированная температура и постоянная остаточная кислотность раствора. Это условие трудно выполнимо, так как при прокачке кислоты через магний непрерывно изменяются его масса, поверхность соприкосновения с кислотой, темпера­тура реакционной среды, концентрация кислоты и др. Это за­трудняет расчет режима прокачки кислоты.

С помощью опытных прокачек в поверхностных условиях определили, что при давлениях на глубине установки реакцион­ного наконечника, превышающих 3 МПа, рекомендуется приме­нять магний в виде стружки, причем чем больше давление, тем магниевая стружка должна быть мельче и тоньше. При давле­ниях ниже 3 МПа — в виде брусков квадратного и круглого се­чения. Причем чем ниже давление, тем площадь поперечного сечения этих брусков может быть больше. Так, при давлении до I МПа используются бруски с площадью 10—15 см². При давлении от 1 до 3 МПа размеры брусков уменьшают так, чтобы площадь сечения каждого была 1—5 см².

Термохимические солянокислотные обработки ПЗС эффек­тивны в скважинах с низкими пластовыми температурами, в призабойной зоне которых наблюдается отложение твердых углеводородов (смолы, парафины, асфальты). Этот вид обра­ботки может быть применен как для карбонатных коллекторов, так и для терригенных при достаточно высокой их карбонатности.