اسیدکاری چاه‌های نفت و گاز

اسیدکاری چاه‌های نفت و گاز

انواع اسیدها

به طور خلاصه اسیدکاری فرایندی است که با استفاده از واکنش مواد، افزایش تولید چاه به وسیله انحلال سنگ مخزن یا مواد صدمه‌زننده و مسدودکننده فضاهای خالی سنگ را به دنبال خواهد داشت.

انواع مختلف اسید و افزایه‌های مفید وجود دارد که بر حسب نیاز و شرایط هر چاه می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. فرمول‌های اسید ممکن است برای اسیدکاری ماتریسی و شکست هیدرولیکی سازند توسط اسید و بسته به میزان انگیزش و یا افزایش تولید مورد نظر درخواست شود. اسیدکاری و طراحی آن به طور دقیق بسیار فراتر از این مبحث است و نیاز به مطالعه و بررسی جامع‌تری دارد. مقالات متعددی با هدف رفع مشکلات و پیشرفت مطلوب این تکنولوژی منتشر شده است و مراجع عمومی زیادی در پیشرفت این صنعت نقش بسزایی داشته‌اند و همچنین شرکت‌های سرویس‌دهنده عملیات اسیدکاری با ارائه وسایل آزمایشگاهی، دستیار فنی و برنامه‌های کامپیوتری جهت تجزیه و تحلیل مشکلات و طراحی اسیدکاری مطلوب فعالیت می‌نمایند.

موفقیت عمل اسیدکاری به انتخاب نوع اسید، مقدار آن و محدودیت‌های مربوط به آن بستگی دارد به طور کلی نمونه هایی از اسیدها که در عملیات اسیدکاری مورد استفاده قرار می‌گیرند به شرح زیر می‌باشند:

۱-اسیدهای معدنی (Mineral acids)

• اسیدکلریدریک (HCl)
• مخلوط اسیدکلریدریک و اسید فلئوریدریک (Mud acids)

۲- اسیدهای آلی (Organic acids)

• اسید استیک (Acetic acids)
• اسید فرمیک (Formic acids)
• اسید سیتریک (Citric acids)

۳- اسیدهای پودری یا کریستال (Powdered acid)

• کلرواستیک اسید (Chloracetic acids)
• سولفامیک اسید (Sulfamic acids)

۴- هیبرید اسیدها (Hybrid or mixed acids )

• اسید کلریدریک – اسید استیک (Acetic- hydrochloric acid)
• اسید کلریدریک – اسید فرمیک (Formic – hydrochloric acid )
• اسید فرمیک – اسید هیدروفلئوریک (hydrofluoric acid -Formic)

۵- اسیدهای کندکننده (Retader acids)

• اسید ژلی (Gelled acid)
• اسید کندکار فیلمی (Chemically retarded acids)
• اسید امولسیونی (Emulsified acids)

اسید کلریدریک ( HCl )

متداولترین اسیدی که در عملیات تحریک (stimulation) به کار برده می‌شود، اسید کلریدریک است. چون قابلیت بالایی برای ترکیب با کلسیم و منیزیم دارد، معمولا در سازندهای آهکی و کربناته قابل استفاده می‌باشد. این اسید با غلظت‌های ۵ تا حداکثر ۳۷ درصد وزنی موجود است. نوع معمولی آن دارای ۱۵ درصد وزنی و ۲۸ درصد خلوص است. چون اسیدی قوی است و بر فلزات اثر می‌کند، همیشه باید مواد ضدخوردگی به آن اضافه می‌گردد واکنش HCl و کربنات کلسیم (سنگ آهک) به صورت زیر است:

۲HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂

واکنش HCl با کربنات منیزیم کلسیم (دولومیت) به صورت زیر است:

۴HCl + CaMg(CO₃)₂ → CaCl₂ + MgCl₂ + H₂O + 2CO₂

برخی از مزایای این اسید عبارتند از:

• از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و به سادگی در دسترس می‌باشد. و روش استفاده ساده دارد.
• کشش سطحی را می‌توان برای کمک به مواردی چون نفوذپذیری، خواص ترشوندگی (Wetting) و خواص پاک‌کنندگی و کاهش فشار اصطکاکی کنترل نمود.
• محافظت اولیه از لوله‌ها و تجهیزات در مقابل این اسید پیشرفت زیادی کرده است.
• اکثر محصولات واکنش این اسید قابل حل در آب بوده و به راحتی می‌توان آن ها را انتقال داد. چون HCl کاملا فعال بوده، بکارگیری این اسید به تنهایی و بدون استفاده از هیچ افزایه‌ای باعث صدمه زدن به عملیات می‌شود این افزایه‌ها باید در اسید محلول ولی الزامی برای محلول در اسید مصرفی وجود نداردو به طور مثال سولفات کلسیم که به صورت جزیی در HCl محلول است و به صورت کریستال از سیستم خارج شده و رسوب می‌کند.
• همان‌طور که گفته شد درجه خلوص یا غلظت اسید مصرفی در عملیات اسیدکاری از ۵ تا ۳۷ درصد وزنی متغیر است که اسید با غلظت پایین‌تر جهت برداشتن رسوبات؛ پلاگ‌های نمکی(salt slug) و امولسیون‌ها و در غلظت‌های بالا جهت بدست‌آوردن واکنش‌های طولانی‌تر و ایجاد کانال‌ها و حفره‌های بزرگتر در سنگ مخزن استفاده ‌می‌شود غلظت رایج این اسید در عملیات اسیدکاری معمولا ۱۵ درصد می‌باشد. به طور کلی به دلایل زیر از HCl با ۱۵ درصد استفاده می‌شود:
• هزینه HCl با ۱۵ درصد نسبت به HCl با ۲۸ درصد
• هزینه محافظت در برابر خوردگی در غلظت کمتر از ۱۵ درصد کمتر است
• هزینه‌ پایین افزایه‌های مورد نیاز
• سمیت کم و کم‌خطر بودن در هنگام کار
• نگه داشتن حجم زیادی نمک حل شده به صورت محلول در خود و بعد از مصرف رسوب نمی‌دهد.
• کنترل بهتر امولسیون‌ها و معلق نگه‌داشتن گل و لای

به طور کلی از HCl در موارد زیر استفاده می‌شود:

• اسیدکاری کربناته ( اسیدکاری ماتریس اسید و ایجاد شکاف بوسیله اسید)
• اسیدکاری ماسه سنگ (اسیدکاری ماتریس اسید)
• استفاده به عنوان پیش تزریق (pre flush)در مخلوط HF-HCl
• استفاده به عنوان شستشو بعد از اسیدکاری(post flush) در مخلوط HF-HCl
• پاک‌سازی مواد محلول در اسید
• تمیزکاری رسوبات بعد از اسیدکاری
• شستشوی عملیات مشبک کاری

مخلوط اسید کلریدریک و اسید فلوریدریک (Mud acids)

به مخلوط اسید کلریدریک و اسید فلوریدریک، اسید گلی (Mud acids) می‌گویند. کاربرد آن معمولا در مخازن ماسه سنگی به منظور افزایش میزان واکنش می‌باشد و علت آن هم قدرت خورندگی سیلیس توسط اسید فلوریدریک می‌باشد. غلظت معمول مورد استفاده مخلوط HCl:HF ، ۱۲: ۳ است که حدود یک گالن از این نسبت، .۰٫۲۱۷ پوند از ماسه سنگ را در خود حل می‌کند. در این اسید فلوریدریک اثر خود را حل می‌کند و سپس اسید دوم (HCl) شروع به اثرگذاشتن می‌نماید. قبل از تزریق آن باید مطمئن باشیم که تمام یون نمک از بین رفته باشد چون این یون با اسید فلوریدریک و اسید فلوریدریک در Mud acids بر اساس میزان رسوب AlF₃ یا CaF₂ واکنش می‌‌دهد. اسید فلوریدریک به صورت مایع و غیرمایع موجود می‌باشد و با توجه به نقطه جوش پایین آن ( ۶۶٫۹ درجه فارنهایت) برای نگهداری نیاز به مخازن به ویژه‌ای است. این اسید قابلیت ترکیب با مواد سیلیسی مانند شیشه، سیمان، لاستیک طبیعی، فلزات و اکثر مواد آلی دارد و معمولا غلظت آن ۱٫۵ تا ۶ درصد می‌باشد و در تحریک معمولا این اسید را پس از مخلوط کردن با HCl مورد استفاده قرار می‌گیرند، و همانطوری که قبلا گفته شد به این مخلوط اسیدی، اسید گلی گفته می‌شود.