بسم الله الرحمن الرحیم
موضوع: اسید کاری در چاه های نفت
مقدمه
اسیدکاری اسید به منظور تحریک طبقات تولید کننده نفت و گاز بدرون چاه تزریق می گردد تا بخشی از طبقه را در خود حل نموده و مسیرهای جدیدی جهت تولید هیدرو کربورها ایجاد نماید (در سازندهای کربناته) و یا معابری که دچار آسیب شده و مسدود گشته اند را باز نماید (در سازندهای ماسه سنگی) .
هدف از انجام عملیات اسیدکاری چاههای نفت و گاز را می توان مشتمل بر احیاء کردن چاه، باز کردن خلل و فرج، افزایش تولید، افزایش میزان نفوذ پذیری، تمیز کاری چاه و شستشو، تمیز سازی لوله ها، آزاد سازی لوله های حفاری و بطور کلی کاهش ضریب پوسته دانست.
در عملیات انگیزش چاهها عموما" از اسید کلریدریک به تنهایی (در سازندهای کربناته) و یا مخلوط با اسید فلوریدریک (در سازندهای ماسه سنگی) با توجه به مزیتهای قابل توجه آن استفاده می گردد. در شرایط بخصوص درون چاهی از دیگر اسیدهای آلی مثل اسید استیک و یا اسید فرمیک به تنهایی و یا همراه با اسید کلریدریک استفاده می گردد .
به منظور متعادل نگهداشتن و تغییر برخی خواص اسید کلریدریک، افزودنی های شیمیایی خاصی به آن اضافه می گردد، بعضی از این افزایه ها شامل افزایه ضد خوردگی اسید، افزایه کاهش دهنده کشش سطحی، افزایه ضد امولسیون، افزایه کنترل کننده یون آهن و … می باشند. اسید را می توان از سطح زمین از مسیرهای لوله جداری و آستری (Bull head) و یا با استفاده از دستگاه لوله مغزی سیار(Coil tubing) به سنگ مخزن ناحیه تولیدی رسانید .
سیستم ها و افزایه های اسیدکاری: – اسیدکاری سازندهای کربناتی اکثر مخازن آهکی و دو لومایتی، نفت خود را از طریق یکسری مجرا تولید می کنند . اسید پس از تماس با طبقات کربناتی سریعا" شروع به ترکیب کرده و رسانایی و عرض مجراها را افزایش می دهد . بدلیل بالا بودن سرعت واکنش اسید با این نوع سنگ مخزن، در شرایط خاص و در بهترین حالت امکان بوجود آمدن مجاری جدید و در نتیجه نفوذ پذیری بالاتر از نفوذ پذیری طبیعی مخزن وجود دارد .
از آنجا که اسید کلریدریک بسیار مقرون بصرفه بوده و معمولا" هیچ محصول واکنش نامحلولی بجا نمی گذارد، متداولترین اسید مصرفی در عملیاتهای انگیزشی کربناته است . از اسیدهای آلی مثل استیک و اسید فرمیک نیز هم بعنوان افزایه و هم بعنوان سیستم اسید بکار گرفته می شود. این اسیدها معمولا" در دماهای بالا و یا هنگامیکه سنگ مخزن یا سیال سازند با اسید کلریدریک ناسازگار باشد، کاربرد دارند .
سیالات مخزن خصوصا" نفتهای خام سنگین و یا نفت خامی که دارای خاصیت تولید لخته و یا ایجاد امولسیون های پایدار باشد می توانند در تماس با اسیدهای غلیظ مشکلات عدیده ای ایجاد کرده و حتی باعث ایجاد آسیب های جدی به سازند تولیدی گردند . در این مواقع انتخاب صحیح و درصد مناسب افزایه های اسید می تواند به جلوگیری از ایجاد لخته یا امولسیون کمک نماید . در دماهای بالای ته چاه، مشکلات خوردگی توسط اسید می تواند یکی از پارامترهای اساسی طراحی باشد و در انتخاب حداکثر غلظت اسید کلریدریک محدودیت ایجاد کند .
بدلیل وجود افزایه های گوناگون و مختلف اسیدی، فرایند انتخاب افزایه می تواند بسیار پر زحمت و وقت گیر باشد . از این بین دو افزایه حتما" باید در هر عملیات اسیدکاری بکار گرفته شود: افزایه ضد خوردگی اسید و افزایه کاهش دهنده کشش سطحی که می تواند بعنوان افزایه ضد امولسیون عمل کند . استفاده از افزایه کنترل کننده یون آهن نیز بدلیل جلوگیری از مشکلات ناشی از رسوب یون آهن در سطح سنگ مخزن توصیه می گردد .
– اسیدکاری سازندهای ماسه سنگی تفاوت اسیدکاری ماسه سنگی با اسیدکاری کربناتی در انحلال آسیبهای که خلل و فرج را مسدود نموده اند در حالیکه در اسیدکاری کربناتی علاوه بر آسیب، سنگ مخزن نیز توسط اسید حل می گردد . از آنجاکه سازند ماسه سنگی می تواند ساختار کریستالی پیچیده ای داشته باشد و محصولات واکنش مختلفی با اسید تولید کند، این نوع اسیدکاری نیاز به شناخت بیشتری دارد . عبارت "ماسه سنگ" از طبقه بندی زمین شناسی سنگ با میزان کانی های سیلیکاته و کوارتز بالا نشات گرفته است .
اکثر طبقات ماسه ای از ذرات کوارتز که توسط مواد مختلف سیمانی مانند کربناتها، سیلیکا و خاک رس بهم متصل شده اند تشکیل گردیده اند. هنگام تولید نفت، فشار در ناحیه نزدیک به چاه کاهش یافته و باعث رسوب کانی های محلول در آب سازند می گردد، این رسوبات درطولانی مدت منافذ و خلل و فرج را مسدود می نماید. دیگر عملیاتها مثل حفاری، مشبک کاری، سیمانکاری و تولید عادی نیز موجب آسیبهای سازندی می گردند . اسید، مواد آسیب زننده را همراه با کانی های سازند حل کرده و بنابراین شناخت شیمی این واکنشها در انتخاب نوع اسید و غلظت آن ضروری است .
بدلیل عدم واکنش اسید کلریدریک با ماسه سنگ از مخلوط فلوریدریک و اسید کلریدریک در اسیدکاری این نوع سازندها استفاده می گردد . اسید فلوریدریک بایستی با کانی های سازند و کانی های آسیب زننده سازگاری داشته باشد . از آنجاکه در واکنش اسید فلوریدریک با کانی ها مقدار زیادی محصولات جانبی تولید می شود و بعضی از این محصولات احتمال رسوب دارند باید قبل از تزریق HF از پیش شوی HCl استفاده تا از رسوب محصولات واکنش HF جلوگیری نماید .
در بهترین حالت اسیدکاری، باید کل ناحیه تولیدی بطور یکسان تحت تاثیر اسید تزریقی قرار می گیرد . این مساله در فواصل تولیدی طولانی بیشتر نمود دارد و حتما" باید مورد توجه قرار گیرد. بدین منظور از یکسری تکنیکهای نشت بندی (منحرف کننده ها) استفاده می گردد. منحرف کننده ها(diverter)بایستی بصورتی عمل کنند که جریان در سراسر سازند با نفوذ پذیری های مختلف بصورت یکسان پخش شود. یک منحرف کننده ایده آل بایستی در سیال عملیاتی حل شود و بدون نفوذ عمیق بدرون سازند، یک سطح ناتراوا روی سطح سازند ایجاد کند و در انتهای عملیات بر طرف گردد.
رسوباتی که حین عملیات عادی درون تجهیزات تشکیل می شوند و بایستی ضمن شستشوی شیمیایی بر طرف گردند به 3 دسته عمده تقسیم می گردند : 1- رسوبات ناشی از آب 2-رسوبات ناشی از عملیات 3- رسوبات قبل از عملیات
سوبات ناشی از آب از جامدات محلول و یا غیر محلول و یا بر اثر خوردگی تشکیل می گردد . این رسوبات با بکارگیری روشهای متعدد به منظور تعیین ترکیب آن، آنالیز می شود . چگالی رسوب با استفاده از روش وزن سنجی پس از انحلال در اسید کلریدریک بدست می آید . با کاهش وزن رسوب در یک کوره میزان هیدروکربنهای موجود در رسوب تعیین گردیده و نیاز به عملیات چربی زدایی قلیایی مشخص می شود .
شستشوی شیمیایی عموما" مشتمل بر ترکیبی از مراحل زیر می باشد : – تمیز سازی مکانیکی – شستشو با آب – شستشو با مواد قلیایی – تمیز سازی با حلال – خنثی سازی و غیر فعال کردن
در مراحل تمیز سازی مکانیکی و شستشو با آب رسوبات غیر محکم را بر طرف می نماید . در مرحله شستشو با مواد قلیایی روغن ها، گریس و کلیه هیدروکربنهایی که ممکن است مواد انحلال رسوبات توسط حلال اسیدی اختلال ایجاد کنند بر طرف می گردد. یک نمونه از این نوع شوینده می تواند شامل فسفاتها بهمراه یک سورفکتنت بعنوان خیس کننده سطح باشد . انحلال در دماهای بالاتر از ºc70 بهتر نتیجه می دهد .
مرحله تمیز سازی با حلال، فرایندی است که اسید همراه با ماده ضد خوردگی جهت زدودن رسوب بکار گرفته می شود . هنگامیکه رسوب در مرحله قبل بر طرف گردید سطح فعال فلز در معرض قرار می گیرد . مراحل خنثی سازی و غیر فعال کردن بایستی بصورتی طراحی گردند تا کلیه اکسیدهای آهن بجا مانده بر طرف شده و سطح فعال فلز، غیر فعال گردد .