Traitement acide des puits : technologies et équipements

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Le traitement acide des puits est l'une des technologies utilisées dans le développement des puits et leur exploitation. Son objectif principal est de nettoyer le fond du trou pour stimuler l'afflux de fluide du réservoir. Il existe plusieurs modifications de cette technologie, en fonction du mode de stimulation du réservoir et des conditions géologiques.

Objectif et principe

Le traitement à l'acide est utilisé dans le forage, l'exploitation et la maintenance des installations de production pétrolière pour résoudre les problèmes suivants:

• traitement de la zone de fond pendant le développement du puits (pour l'afflux de fluide du réservoir après l'achèvement de sa construction);
• intensification (augmentation du débit);
• nettoyage du filtre et du trou de fond des contaminants accumulés pendant le fonctionnement, après l'injection d'eau ou la réparation du puits;
• enlever les dépôts dans les colonnes de tubage et autres équipements souterrains.

Les acides pompés dans le puits dissolvent les roches contenant du calcium (calcaire, dolomite et autres), ainsi que les particules de compositions de ciment qui restent au fond du trou après la cimentation de l'espace annulaire.

Types de traitement

Dans la pratique de l'exploitation et de la maintenance des installations de production de pétrole, on distingue les types de traitement à l'acide suivants:

• matrice (injection d'un réactif sous pression dont la valeur est inférieure à la fracturation hydraulique);
• bains acides in situ (traitement simple);
• sous haute pression (fracturation acide, pendant la fracturation);
• intervalle d'exposition;
• traitement à l'acide thermique.

Ce dernier type de technologie est utilisé dans des situations où les pores du réservoir dans la zone de fond de trou sont obstrués par des dépôts de paraffine, de goudron et d'hydrocarbures de haut poids moléculaire.

Les bains de puits acides sont principalement pratiqués dans les cas suivants:

• développement primaire (mise en service de puits);
• nettoyage des filtres ouverts;
• nettoyage du filtre obstrué par les tuyaux du carter à partir de matériaux solubles dans l'acide.

Types de réactifs

Les substances de base utilisées dans le traitement acide des puits sont les acides chlorhydrique HCl et HF fluorhydrique, ainsi que leur mélange (acide argileux). Autres acides moins couramment utilisés:

• acétique;
• sulfamique;
• ant;
• sulfurique;
• mélanges d'acides organiques.

Si la formation géologique est dans des conditions de température élevée, de l'acide acétique ou formique est pompé dans la formation. L'utilisation d'acide sulfamique est justifiée dans les cas où les réservoirs sont constitués de roches sulfatées et carbonatées ferrugineuses, carleur réaction avec l'acide chlorhydrique entraîne la précipitation de gypse ou de sulfate de calcium anhydre.

La solution de travail du réactif est préparée dans des bases acides commerciales et transportée dans des citernes routières ou ferroviaires, peintes à l'intérieur avec un revêtement résistant en émail, caoutchouc ou ébonite.

Le traitement à l'acide est effectué non seulement dans les puits de pétrole, mais aussi dans les puits d'injection d'eau (pour maintenir la pression du réservoir), ainsi que dans les puits artésiens. Le travail dans les puits abyssins, à faible profondeur, peut se faire avec une écope pour nettoyer les puits.

Paramètres principaux

Les facteurs suivants influencent le choix de la composition du réactif:

• Facturation de la roche. Avec une valeur élevée de cet indicateur, il est conseillé d'utiliser des acides et des mousses épaissis. Cela contribue à augmenter la couverture de la formation. Pour épaissir l'acide, de la carboxyméthylcellulose (CMC) est ajoutée.
• Contamination du fond du trou par des suspensions minérales et faible perméabilité du réservoir poreux. Dans ce cas, pour améliorer la pénétration du réactif, les acides carbonatés sont préférables, dans lesquels la tension superficielle à la frontière avec la roche est réduite. L'air, l'azote et le dioxyde de carbone sont utilisés pour aérer les liquides.
• Composition minérale des roches. Les veines constituées de sable, de grès et de siltite sont traitées à l'acide argileux.
• Température du fond. Ainsi, l'utilisation de l'acide sulfamique est limitée par le fait que lorsqu'il est chauffé à 80°C, il se décompose avec l'eau de 43 %. À des températures supérieures à 115 ° C, concentréacide chlorhydrique.

Le volume d'acide requis est calculé par la formule et dépend des facteurs suivants:

• épaisseur de l'intervalle de formation acidifiée;
• porosité de la roche;
• profondeur de traitement;
• rayon du puits.

La pression d'injection maximale est déterminée par les critères suivants:

• finalités et méthode de traitement;
• force de l'enveloppe de production;
• épaisseur du pont entre l'intervalle de formation de travail et adjacent.

La durée d'exposition à l'acide est déterminée de manière empirique - en mesurant sa concentration dans la solution déplacée à la tête de puits à travers des tubes. La valeur moyenne de ce paramètre est comprise entre 16 et 24 heures.

Suppléments

Dans leur forme pure, les acides sont rarement utilisés. Les substances suivantes sont utilisées comme additifs dans l'industrie pétrolière:

• inhibiteurs de corrosion - pour éviter d'endommager le boîtier, les tubes et autres équipements;
• composés complexants qui empêchent la formation d'un gel ou d'hydroxyde de fer qui obstrue les pores du collecteur;
• nitrate de potassium pour le traitement des anhydrites (sulfates);
• stabilisants pour maintenir les produits de réaction à l'état dissous;
• acide citrique ou acétique pour le traitement des roches carbonatées contenant du fer;
• tensioactifs, ou intensificateurs (OP-10, OP-7 et autres) pour améliorermouillabilité de la roche et faciliter l'élimination des produits de réaction du fond de trou.

Acide chlorhydrique

Lors de l'acidification des puits à l'aide de HCl, sa concentration optimale est de 10 à 16 %. Les solutions plus saturées ne sont pas utilisées pour les raisons suivantes:

• diminution du taux de dissolution;
• augmentation de la corrosivité;
• augmentation du pouvoir émulsifiant;
• augmentation des précipitations de sel lorsqu'il est mélangé avec de l'eau de formation saline.

Lors du traitement de roches contenant des sulfates, des additifs à base de sel de table, de sulfates de potassium ou de magnésium et de chlorure de calcium sont introduits dans le fluide de travail. Cette dernière substance sert également de retardateur de neutralisation de l'acide à des températures de fond de trou élevées.

Acide fluorhydrique

L'acide fluorique est très puissant et est utilisé pour dissoudre les matériaux suivants:

• composés silicatés dans les formations terrigènes;
• boue d'argile ou de ciment absorbée lors du forage ou du reconditionnement du puits;
• croûte de ciment au fond du trou.

Le fluorure-bifluorure d'ammonium est également utilisé comme substitut de ce réactif dont la consommation est 1,5 fois moindre.

Traitement simple à l'acide chlorhydrique

Les traitements simples sont effectués avec une seule pompe. Avant l'injection d'acide, le puits est rincé à l'eau pour éliminer au préalable les particules de boue et autres contaminants. S'il y a des dépôts de paraffine ou de résines au fond du trou et dans le tubing (tubing), alors danscomme liquide de rinçage, des solvants organiques sont utilisés - kérosène, fraction propane-butane liquéfiée et autres. Le traitement dans les champs épuisés peut être effectué avec une écope de nettoyage de puits.

Les activités préliminaires comprennent également les opérations suivantes:

• installation de l'unité de réparation souterraine en tête de puits;
• retrait de l'équipement de fond de puits (pour l'exploitation des puits);
• tubulure de descente vers les perforations inférieures de l'intervalle traité:
• équipement de tête de puits avec raccords pour tuyauterie et clapet anti-retour;
• tuyauterie de l'unité de pompage avec tubage, transporteur d'acide, camions-citernes avec fluide de déplacement;
• hydrotest des canalisations d'injection sous une pression 1,5 fois supérieure à celle de travail.

Ensuite, l'acide est pompé dans le puits dans un volume égal à la cavité du tube, après quoi la vanne annulaire est fermée. Ensuite, le reste du réactif et le fluide de déplacement sont injectés. Le pétrole brut dégazé est utilisé comme ce dernier dans les puits de production. Vous pouvez voir à quoi ressemble le processus de traitement à l'acide dans l'image ci-dessous.

Après avoir pompé le volume complet, fermez la vanne tampon, débranchez la pompe et les autres équipements. L'acide reste dans le puits pendant le temps nécessaire à la dissolution, après quoi les produits de la réaction chimique sont récupérés par la pompe par rétrolavage.

Technologie d'intervalle

Lors de l'ouverture d'un réservoir de pétrole et de gaz avec des couches avec différentsperméabilité, un simple traitement acide des puits conduit au fait qu'il n'affecte que la couche la plus perméable. Dans de tels cas, il est conseillé d'utiliser la technologie d'intervalle.

Pour isoler chaque couche, 2 obturateurs sont installés dans le puits. L'écoulement de la solution acide à travers l'espace annulaire est empêché en le cimentant. Après avoir traité la section sélectionnée du réservoir, ils passent à la suivante.

Fracture acide et traitement thermique à l'acide

Le traitement acide des puits sous haute pression est réalisé lors de l'exploitation et du développement des réservoirs à perméabilité hétérogène. Les bains d'acide simples sont inefficaces dans de tels cas, car l'acide "part" dans des couches bien perméables, tandis que d'autres zones restent découvertes.

Avant l'injection du réactif, des couches à haute perméabilité sont isolées à l'aide de packers (similaire à la technologie précédente). Les mesures préparatoires sont effectuées selon le schéma de traitement acide simple des puits. La colonne de tubage est protégée par l'installation d'un packer ancré sur le tubing.

Comme réactif de travail, une émulsion préparée à partir d'une solution d'acide chlorhydrique et d'huile est utilisée. L'agencement de l'unité Azinmash-30A pour l'injection d'acide dans le réservoir est illustré dans la figure ci-dessous.

Cette unité est équipée de pompes horizontales à triple piston haute pression. Parfois 2 stations de pompage sont utilisées pour le traitementinstallation. L'industrie pétrolière produit également d'autres unités - UNTs-125x35K, ANTs-32/50, SIN-32, fabriquées sur les châssis KrAZ ou URAL. Une disposition typique des unités comprend un châssis tout-terrain à roues, une plate-forme d'assemblage sur laquelle est installé l'équipement principal du procédé, des pompes à haute pression, un réservoir pour transporter et fournir un réactif, un collecteur résistant aux acides composé de pression et d'aspiration pipelines.

En cas de traitement thermique à l'acide, les pointes de réaction sont descendues dans le puits. Leur cavité interne est remplie de magnésium sous forme de copeaux ou de granulés et la surface externe présente des trous perforés. Lorsqu'il est exposé à l'acide, le magnésium libère une grande quantité d'énergie thermique.

Protéger les équipements de la corrosion

Les réactifs utilisés dans le traitement acide des puits sont des environnements corrosifs vis-à-vis des métaux. La vitesse de corrosion des pièces en acier St3 à une température de 20 °C et une concentration en HCl 10 % est de 7 g/(m²∙h), et pour un mélange de 10 % HCl et 5 % HF – 43 g/(m^{2∙h). Par conséquent, les inhibiteurs sont utilisés pour protéger le métal des équipements:}

• formol;
• catapine;
• urotropine;
• Inhibiteur I-1-A;
• unicol et autres.

Sécurité des puits d'acidification

Des substances toxiques et inflammables sont utilisées lors de l'acidification de la formation. En cas de fuite ou de déversement, de gros dégâts peuvent être causésenvironnement.

Un plan de traitement à l'acide est en cours d'élaboration et d'approbation par l'ingénieur en chef de l'OGPD. Les travaux sont effectués conformément au permis et aux réglementations technologiques. Les mesures de sécurité suivantes s'appliquent:

• Les restes de produits chimiques et de liquides de lavage sont collectés dans des conteneurs spéciaux en vue de leur élimination ultérieure.
• La concentration de vapeur d'acide est surveillée à l'aide d'un analyseur de gaz.
• L'équipement de pompage et les réservoirs sont installés à une distance d'au moins 10 m de la tête de puits, les cabines des voitures sont situées dans la direction opposée.
• Lors de l'injection d'acides, seuls les travailleurs dont les activités sont directement liées à l'entretien des équipements restent à proximité des unités; toutes les autres personnes sont éloignées à une distance de sécurité.
• Il est interdit d'effectuer des travaux par vent fort, brouillard et de nuit.
• Les travaux de réparation et d'installation sur les pipelines et les équipements de traitement ne sont pas effectués tant que la pression dans le système n'est pas relâchée.
• Pour se protéger contre les effets des acides, un équipement de protection individuelle est utilisé - vêtements spéciaux (tabliers en caoutchouc, bottes), gants en caoutchouc, lunettes, masques, masques à gaz.

Le terrain doit également disposer d'un approvisionnement d'urgence en combinaisons et produits chimiques pour neutraliser les acides (chaux, craie, chloramine et autres). Tout le personnel d'exploitation et d'ingénierie doit suivre une formation et une certification périodiques pour connaître les règles de sécurité selon un calendrier approuvé par le chef d'entreprise.