Tratamento ácido de poços: tecnologias e equipamentos

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

O tratamento ácido de poços é uma das tecnologias utilizadas no desenvolvimento de poços e sua operação. Seu principal objetivo é limpar o fundo do poço para estimular a entrada de fluido do reservatório. Existem várias modificações desta tecnologia, dependendo do modo de estimulação do reservatório e das condições geológicas.

Propósito e princípio

O tratamento com ácido é usado na perfuração, operação e manutenção de instalações de produção de petróleo para resolver os seguintes problemas:

• tratamento da zona de fundo de poço durante o desenvolvimento do poço (para a entrada de fluido do reservatório após a conclusão de sua construção);
• intensificação (aumento do débito);
• limpeza do filtro e do fundo do poço de contaminantes acumulados durante a operação, após a injeção de água ou reparo do poço;
• remover depósitos em colunas de revestimento e outros equipamentos subterrâneos.

Ácidos bombeados no poço dissolvem rochas contendo cálcio (calcário, dolomita e outros), bem como partículas de composições de cimento que permanecem no fundo do poço após a cimentação do anel.

Tipos de processamento

Na prática de operação e manutenção de instalações de produção de petróleo, distinguem-se os seguintes tipos de tratamento ácido:

• matriz (injeção de um reagente sob pressão, cujo valor é menor que o fraturamento hidráulico);
• banhos ácidos in situ (tratamento simples);
• sob alta pressão (fratura ácida, enquanto a fratura ocorre);
• exposição de intervalo;
• tratamento com ácido térmico.

Este último tipo de tecnologia é usado em situações em que os poros do reservatório na zona do fundo do poço estão entupidos com depósitos de parafina, alcatrão e hidrocarbonetos de alto peso molecular.

Banhos de poços ácidos são realizados principalmente nos seguintes casos:

• desenvolvimento primário (comissionamento de poços);
• limpeza de filtros abertos;
• limpeza do filtro bloqueado por tubos de revestimento de materiais solúveis em ácido.

Tipos de reagentes

As substâncias básicas utilizadas no tratamento ácido de poços são os ácidos clorídrico HCl e fluorídrico HF, bem como sua mistura (ácido argiloso). Outros ácidos menos usados:

• acético;
• sulfâmico;
• ant;
• sulfúrico;
• misturas de ácidos orgânicos.

Se a formação geológica estiver em condições de alta temperatura, então ácido acético ou fórmico é bombeado para a formação. O uso de ácido sulfâmico justifica-se nos casos em que os reservatórios são constituídos por rochas sulfatadas e carbonáticas, uma vez quesua reação com ácido clorídrico resulta na precipitação de gesso ou sulfato de cálcio anidro.

A solução de trabalho do reagente é preparada em bases ácidas comerciais e transportada em caminhões-tanque ou ferroviários, pintada internamente com esm alte resistente, borracha ou revestimento de ebonita.

O tratamento ácido é realizado não só em poços de petróleo, mas também em poços de injeção de água (para manter a pressão do reservatório), bem como em poços artesianos. O trabalho em poços abissínios, em profundidades rasas, pode ser feito com um fiador para limpar os poços.

Parâmetros principais

Os seguintes fatores influenciam a escolha da composição do reagente:

• Fraturamento da rocha. Com um valor alto deste indicador, é aconselhável usar ácidos e espumas espessados. Isso ajuda a aumentar a cobertura da formação. Para engrossar o ácido, adiciona-se carboximetilcelulose (CMC).
• Contaminação do fundo do poço com suspensões minerais e baixa permeabilidade do reservatório poroso. Neste caso, para melhorar a penetração do reagente, são preferíveis os ácidos carbonatados, nos quais a tensão superficial na fronteira com a rocha é reduzida. Ar, nitrogênio, dióxido de carbono são usados para arejar líquidos.
• Composição mineral das rochas. Costuras compostas de areia, arenitos e siltitos são tratadas com ácido de argila.
• Temperatura do fundo do poço. Assim, o uso de ácido sulfâmico é limitado pelo fato de que, quando aquecido a 80 ° C, se decompõe com água em 43%. Em temperaturas acima de 115 ° C, concentradoácido clorídrico.

O volume necessário de ácido é calculado pela fórmula e depende dos seguintes fatores:

• espessura do intervalo de formação acidificada;
• porosidade da rocha;
• profundidade de processamento;
• raio do poço.

A pressão máxima de injeção é determinada pelos seguintes critérios:

• fins e método de processamento;
• resistência do invólucro de produção;
• espessura da ponte entre o intervalo de formação de trabalho e adjacente.

A duração da exposição ao ácido é determinada empiricamente - medindo sua concentração na solução deslocada na cabeça do poço através da tubulação. O valor médio deste parâmetro é de 16 a 24 horas.

Suplementos

Em sua forma pura, os ácidos raramente são usados. As seguintes substâncias são usadas como aditivos para eles na indústria do petróleo:

• inibidores de corrosão - para evitar danos ao revestimento, tubulação e outros equipamentos;
• compostos complexantes que impedem a formação de um gel ou hidróxido de ferro que obstrui os poros do coletor;
• nitrato de potássio para o tratamento de anidrites (sulfatos);
• estabilizadores para manter os produtos da reação em estado dissolvido;
• ácido cítrico ou acético para o tratamento de rochas carbonáticas contendo ferro;
• surfactantes, ou intensificadores (OP-10, OP-7 e outros) para melhorarmolhabilidade da rocha e facilitar a remoção de produtos de reação do fundo do poço.

Ácido clorídrico

Ao acidificar poços usando HCl, sua concentração ideal é de 10-16%. Soluções mais saturadas não são usadas pelos seguintes motivos:

• diminuição da taxa de dissolução;
• aumento da corrosividade;
• aumento da capacidade emulsificante;
• aumento da precipitação de sal quando misturado com água de formação salina.

Ao processar rochas contendo sulfato, aditivos de sal de cozinha, sulfatos de potássio ou magnésio e cloreto de cálcio são introduzidos no fluido de trabalho. A última substância também serve como um retardador de neutralização de ácido em temperaturas de fundo de poço elevadas.

Ácido fluorídrico

O ácido fluorídrico é altamente potente e é usado para dissolver os seguintes materiais:

• compostos de silicato em formações terrígenas;
• argila ou pasta de cimento absorvida durante a perfuração ou recondicionamento do poço;
• crosta de cimento no fundo do poço.

Fluoreto-bifluoreto de amônio também é usado como substituto desse reagente, cujo consumo é 1,5 vezes menor.

Tratamento simples com ácido clorídrico

Tratamentos simples são feitos com uma única unidade de bomba. Antes de o ácido ser injetado, o poço é lavado com água para remover preliminarmente as partículas de lodo e outros contaminantes. Se houver depósitos de parafina ou resinas no fundo do poço e na tubulação (tubulação), então emcomo líquido de lavagem, são utilizados solventes orgânicos - querosene, fração de propano-butano liquefeito e outros. O processamento em campos esgotados pode ser feito com um fiador de limpeza de poços.

As atividades preliminares também incluem as seguintes operações:

• instalação da unidade de reparo subterrâneo na cabeça do poço;
• remoção de equipamentos de fundo de poço (para operação de poços);
• tubulação de descida para as perfurações inferiores do intervalo tratado:
• equipamento de cabeça de poço com conexões para tubulação e válvula de retenção;
• tubulação da unidade de bombeamento com tubulação, transportador de ácido, caminhões-tanque com fluido de deslocamento;
• hidroteste de tubulações de injeção sob pressão 1,5 vezes maior que a de trabalho.

Em seguida, o ácido é bombeado para o poço em um volume igual ao da cavidade da tubulação, após o que a válvula anular é fechada. Em seguida, o restante do reagente e o fluido de deslocamento são injetados. O petróleo bruto desgaseificado é usado como último em poços de produção. Você pode ver como é o processo de tratamento com ácido na imagem abaixo.

Depois de bombear o volume total, feche a válvula tampão, desconecte a bomba e outros equipamentos. O ácido permanece no poço pelo tempo necessário para a dissolução, após o qual os produtos da reação química são recuperados pela bomba por retrolavagem.

Tecnologia de intervalo

Ao abrir um reservatório de óleo e gás com camadas com diferentespermeabilidade, um simples tratamento ácido dos poços leva ao fato de afetar apenas a camada mais permeável. Nesses casos, é aconselhável usar a tecnologia de intervalo.

Para isolar cada camada, 2 packers são instalados no poço. O fluxo da solução ácida através do anel é impedido cimentando-o. Depois de processar a seção selecionada do reservatório, eles seguem para a próxima.

Fraturamento ácido e tratamento térmico ácido

O tratamento ácido de poços sob alta pressão é realizado durante a operação e desenvolvimento de reservatórios com permeabilidade heterogênea. Banhos de ácido simples são ineficazes nesses casos, porque o ácido "sai" em camadas bem permeáveis, enquanto outras áreas permanecem descobertas.

Antes da injeção do reagente, camadas de alta permeabilidade são isoladas usando packers (semelhante à tecnologia anterior). As medidas preparatórias são realizadas de acordo com o esquema de tratamento ácido simples de poços. A coluna de revestimento é protegida pela instalação de um packer ancorado na tubulação.

Como reagente de trabalho, é utilizada uma emulsão preparada a partir de uma solução de ácido clorídrico e óleo. O layout da unidade Azinmash-30A para injeção de ácido no reservatório é mostrado na figura abaixo.

Esta unidade está equipada com bombas horizontais de êmbolo triplo de alta pressão. Às vezes, 2 estações de bombeamento são usadas para processamentoinstalação. A indústria do petróleo também produz outras unidades - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, fabricadas sobre chassis KrAZ ou URAL. Um layout típico das unidades inclui um chassi off-road com rodas, uma plataforma de montagem na qual os principais equipamentos de processo são instalados, bombas de alta pressão, um tanque para transportar e fornecer um reagente, um coletor resistente a ácidos composto por pressão e sucção tubulações.

No caso de tratamento com ácido térmico, as pontas de reação são abaixadas no poço. Sua cavidade interna é preenchida com magnésio na forma de lascas ou grânulos, e a superfície externa possui orifícios perfurados. Quando exposto ao ácido, o magnésio libera uma grande quantidade de energia térmica.

Proteção de equipamentos contra corrosão

Os reagentes utilizados no tratamento ácido de poços são ambientes corrosivos em relação aos metais. A taxa de corrosão de peças feitas de aço St3 a uma temperatura de 20 °C e uma concentração de HCl 10% é 7 g/(m²∙h), e para uma mistura de 10 % HCl e 5% HF – 43 g/(m^{2∙h). Portanto, os inibidores são usados para proteger o metal do equipamento:}

• formalin;
• catapina;
• urotropina;
• I-1-A inibidor;
• unicol e outros.

Segurança para poços de acidificação

Substâncias tóxicas e inflamáveis são usadas na acidificação da formação. Em caso de vazamento ou derramamento, grandes danos podem ser causadosambiente.

Um plano de tratamento ácido está sendo desenvolvido e aprovado pelo Engenheiro Chefe do OGPD. As obras são realizadas de acordo com a licença e os regulamentos tecnológicos. As seguintes medidas de segurança se aplicam:

• Restos de produtos químicos e líquidos de lavagem são recolhidos em recipientes especiais para posterior descarte.
• A concentração de vapor ácido é monitorada usando um analisador de gás.
• Equipamentos de bombeamento e tanques são instalados a uma distância de pelo menos 10 m da cabeça do poço, as cabines dos carros estão localizadas na direção oposta.
• Durante a injeção de ácidos, permanecem próximos às unidades apenas os trabalhadores cujas atividades estejam diretamente relacionadas à manutenção dos equipamentos; todas as outras pessoas são removidas para uma distância segura.
• É proibido realizar trabalhos com ventos fortes, neblina e à noite.
• Os trabalhos de reparo e instalação em tubulações e equipamentos de processo não são realizados até que a pressão no sistema seja liberada.
• Para proteção contra os efeitos dos ácidos, são utilizados equipamentos de proteção individual - roupas especiais (aventais de borracha, botas), luvas de borracha, óculos, máscaras, máscaras de gás.

O campo também deve ter um suprimento emergencial de macacões e produtos químicos para neutralizar ácidos (cal, giz, cloramina e outros). Todo o pessoal operacional e de engenharia deve passar por treinamento e certificação periódicos para conhecimento dos regulamentos de segurança de acordo com um cronograma aprovado pelo chefe da empresa.