С какими веществами взаимодействуют растворы кислот. Взаимодействие соляной кислоты с породообразующими элементами

Основным объектом взаимодействия соляной кислоты с породой яв­ляются карбонатные материалы - известняк или доломит, в том или ином количестве содержащиеся в цементирующих веществах породы. При этом происходят следующие основные реакции:

при воздействии на известняк

2НС1 + СаС0 3 = СаС1 2 + Н 2 0+С0 2 ,

при воздействии на доломит 4НС1 + CaMg(C0 3) 2 = СаС1 2 + MgCl 2 + 2Н 2 0 + С0 2 .

Хлористый кальций (СаС1 2) и хлористый магний (MgCl 2) - хоро­шо растворимые в воде соли. Углекислый газ (С0 2) при пластовом давлении растворяется в воде. При обработке соляной кислотой на­гнетательной скважины продукты реакции можно не удалять из сква­жины, а продавливать в удаленные зоны пласта.

Простая соляно-кислотная обработка заключается в закачке в пласт раствора соляной кислоты с удельным расходом, зависящим от количества проведенных ОПЗ на скважине. Для первой обработки расход кислоты составляет 0,5 м 3 /м, для скважин, обработанных нео­днократно, удельный расход должен составлять до 1,5 м 3 /м.

Проведенные исследования состояния ПЗП скважин указывают

на то, что глубина повреждения пласта (глубина измененной прони­цаемости пласта) значительно превышает, принятые в расчетах. Ре­комендуемый в инструкциях Главтюменьнефтегаза СТО 51.00.026-86 объем удельного расхода реагента 1 м 3 на 1 метр перфорации означа­ет проникновение кислотного состава на глубину 1,2-1,4 метра. Ус­тановленная глубина повреждения пласта во многих случаях превы­шает 3-5 метров.

Необходимый объем кислотного состава для каждой скважины рас­считывается индивидуально.

Расчет объема кислотного состава производится по формуле:

V^n-H-mWrf-tJ, (8.1.2)

где V^ - потребный объем кислотного состава, м; Н- толщина обра­батываемого интервала, м; т - коэффициент пористости пород в до­лях единиц; R^- радиус (глубина) обработка; определяется по ради­усу загрязненной зоны, который, в свою очередь, определяется по кри­вым КВД; г ск - радиус скважины, м.

Значение параметров Н, т и Доопределяется для каждого конк­ретного случая, при этом:

- И- принимается равной эффективной толщине продуктивных отложений вскрытых данной скважиной и определяется по дан­ным каратажа;

- т - принимается равной величине эффективной пористости для каждого из разрабатываемых объектов;

- Rgg - определяется по данным геофизических и гидродинамичес­ких исследований и соответствует глубине поврежденной зоны пласта. В связи с отсутствием детальных исследований до кислот­ной обработки, величина ^задается по опыту.

Пример расчета:

М- коэффициент пористости равен 0,2; г-радиус скважины 0,2 м; Н- перфорированный интервал равен Юм; R - в результате исследо­ваний определен радиус поврежденной зоны 2,5м.

Объем кислотного раствора равен:

V KC =3.14-10- 0,2 ■ (2,9 - 0,22) = 39м з_

Удельный расход равен 3,9м 3 /м.

Принятая в расчете глубина повреждения пласта не является чрез­мерно большой, наоборот, значительная часть исследований, прове­денных в ОАО "ЮНГ", показывает глубину повреждения ПЗП, пре­вышающую 3 м. Объемы используемых кислотных составов недоста-

точны. Принятый в качестве базового удельный расход 1,5 м 3 /м сле­дует применять в расчетах в случае отсутствия более подробной ин­формации о состоянии призабойной зоны.

Увеличение эффективности кислотной обработки нагнетательной скважины связано с увеличением глубины проникновения кислоты в пласт. Делается это следующими способами:

Увеличением объема закачиваемой кислоты;

Применением реагентов - замедлителей реакции;

Снижением концентрации кислоты;

Проведением обработки в динамическом режиме с безостановоч­ным продавливанием кислоты продавочной жидкостью - раство­ром ПАВ.

С целью снижения реакционной способности кислоты по отно­шению к породе и увеличению, таким образом, глубины ее проник­новения, концентрация кислоты выдерживается в пределах 12%. Этот прием позволяет также облегчить продвижение продуктов реакции в удаленные зоны пласта, за пределы ПЗП. Кроме того, кислота менее активна по отношению к металлу насосно-компрессорных труб. При концентрациях соляной кислоты более 15%, нейтрализованный ра­створ соляной кислоты получается более вязким, что затрудняет его удаление из пор пласта.

Cтраница 1

Взаимодействие соляной кислоты с глинами и глинистыми компонентами пород протекает с растворением окислов щелочных и щелочно-земельных металлов с образованием геле-образных продуктов, которое усиливается с ростом содержания НС1 в рабочем растворе и является процессом нежелательным.  

Взаимодействие соляной кислоты с RuO4 и OsO4 зависит от концентрации кислоты, температуры и времени восстановления.  

Реакция взаимодействия соляной кислоты с породой происходит на границе раздела двух фаз - твердой и жидкой. Твердой фазой является порода или закупоривающие ее загрязнения, жидкой - раствор кислоты. У поверхности твердого вещества, в данном случае карбонатной породы, образуется поверхностный слой насыщенного раствора карбоната кальция или магния.  

При взаимодействии соляной кислоты со сталями не образуется защитной пассивной пленки. Естественная пассивная пленка на кремнистых чугунах, состоящая из Sl02, легко разрушается в соляной кислоте. В растворах кислоты концентрации 2 - 5 % при нормальной температуре иа титаие образуется пассивная пленка, состоящая иэ гидридов титана, но в растворах кислоты ббльшей концентрации она разрушается и титаи переходит в активное состояние.  

При взаимодействии соляной кислоты с химически осажденным мелом образуются водный раствор хлористого кальция СаСЬ и углекислый газ СО2, легко удаляемые из пор пласта в процессе освоения.  

При взаимодействии соляной кислоты со сталями не образуется защитной пассивной пленки.  

Результаты опытов по взаимодействию соляной кислоты с сухой и насыщенной различными жидкостями породой кирмакинской свиты приведены в табл. 20, где показаны остаточные концентрации, % от исходной, которая была равна 14 51 %, в числителе приведены данные опытов при температуре 20 С, а в знаменателе - при 60 С. Из данных видно, что скорость взаимодействия кислоты с образцами свиты КС как сухой, так и насыщенной морской, жесткой, пластовой водами мало отличается. Обработка кислотой образцов породы, насыщенных различными нефтями, приводит к резкому уменьшению скорости взаимодействия кислоты с породой, а также нейтрализации кислоты.  

При получении хлора взаимодействием соляной кислоты с пермангана-том калия рекомендуется перед промывалкой с концентрированной серной кислотой ставить еще одну пустую промывалку.  

Такая особенность во взаимодействии соляной кислоты и меди объясняется тем, что в концентрированных растворах хлоридов ионы меди связываются в комплексный ион (CuCli), концентрация ионов меди в растворе делается очень малой, и потенциал меди становится отрицательным.  

Особенно актуально снижение скорости взаимодействия соляной кислоты с карбонатными коллекторами в условиях высоких пластовых температур, так как с повышением температуры с 20 до 60 С скорость растворения увеличивается почти в 2 раза, а до 80 С - в 3 раза.  

К малоизученным относится вопрос взаимодействия соляной кислоты с породами, где карбонаты, образующ; минералы, входят в состав продуктов кварцевых песчаников в форме рассеянных включений или в виде материала, цементирующего кварцевые песчаники, насыщенные различными жидкостями.  

Аналогичное явление наблюдается при взаимодействии соляной кислоты с гидроокисью аммония.  

Остхаус , изучая скорость взаимодействия соляной кислоты и нескольких типов монтмориллонитовых глин, нашел, что зависимость логарифма количества нерастворенных Al, Fe и Mg от времени представляет собой либо прямую линию, либо Две пересекающиеся линии с различными углами наклона. На основании этих данных можно определить соотношение и количество октаэдрических и тет-раэдрических ионов металлов одного и того же типа, так как тетра-эдрические ионы растворяются с гораздо меньшей скоростью. Оказалось, что реакция растворения имеет первый порядок и скорость растворения пропорциональна как количеству нерастворенных ионов, так и концентрации кислоты. Энергия активации, найденная из Аррениусовской зависимости логарифма скорости от обратной температуры, составила 17 ккал / молъ для октаэдрических Fe и А1 в случае монтмориллонита из Полквилла. Милликен, Облад и Миллс 152 ], изучая кислотную активацию бентонита, нашли, что активность катализатора крекинга не связана с какой-либо кристаллической фазой, определенной методом рентгеноструктурного анализа. Они предполагают, что при кислотной обработке в присутствии устойчивой фазы образуется новая аморфная фаза. Эта фаза образуется при взаимодействии малых фрагментов АЬОз и SiOa, и ее можно выделить путем кислотной обработки кристалликов глины, которые связаны между собой кислородными звеньями. Предполагают, что эта фаза идентична синтетическому алюмосиликат-ному катализатору, который, согласно Милликену с сотрудниками, также состоит из смеси очень маленьких частиц окиси алюминия и окиси кремния, связанных кислородными атомами.