Опыт НГДУ «Ямашнефть» по безопасному ведению работ, связанных с восстановлением проницаемости призабойной зоны скважины

Внастоящее время в нефтегазовой промышленности действуют различные способы обработки призабойной зоны скважины (ОПЗ) с целью устранения воздействия на пласт различных технологических жидкостей в процессе эксплуатации скважины и ее ремонтов. ОПЗ относится к методам интенсификации притока, которые производят в терригенных и карбонатных коллекторах кислотными составами для восстановления проницаемости призабойной зоны скважины (ПЗС). Кислотные обработки скважин предназначены для очистки забоев, ПЗС от солевых, парафинисто-смолистых отложений и продуктов коррозии при освоении скважины с целью их запуска, а также для увеличения проницаемости пород. Под воздействием соляной кислоты в породах ПЗС образуются пустоты, каверны, каналы разъедания, вследствие чего увеличивается проницаемость пород, а следовательно, и производительность добывающих скважин. Технологии производства ОПЗ многообразны, и их выбор зависит от геолого-технических условий, цели обработки, технической оснащенности и возможности использовать адаптивные составы и режимы закачки.
После подбора скважины и подготовки к проведению ГТМ осуществляется закачка реагента для повышения нефтеотдачи пласта. Кислотный раствор оставляется в пласте для реагирования. Однако практика показывает, что довольно часто не вся кислота может прореагировать с породой после закачки ее в пласт. Удаление продуктов реакции из призабойной зоны осуществляют путем свабирования, доставляя их в специальные пункты переработки. Освоение (свабирование) скважины производится по технологии, предусмотренной планом работ. То есть объем откачанной жидкости после ОПЗ должен составлять не менее одного объема скважины и 1,5 объема закачанных рабочих жидкостей. Отобранный объем жидкости наливается в нефтевоз (рис. 1), с помощью которого она транспортируется на ближайшую установку по нейтрализации кислотосодержащих отходов  — УПСН (рис. 2).
На УПСН кислотосодержащие продукты сливаются в желобную емкость для непосредственной их нейтрализации. Для этого в качестве реагентов-нейтрализаторов рекомендуется использовать водные растворы кальцинированной соды, углекислого калия, щелочного стока производства капролактама, содощелочного (содосульфатный) сплава и других щелочесодержащих отходов. Происходит подготовка нефти и воды. Но эти мероприятия имеют ряд недостатков: отсутствует герметичность производственного процесса утилизации кислородсодержащих отходов, так как полученный при свабировании объем жидкости сливается в желобную емкость и имеет контакт с окружающей средой; возможна ситуация разлива или перелива кислотосодержащих нефтепродуктов; пары кислотосодержащих нефтепродуктов способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси; существует вероятность загорания при наличии источника воспламенения; негативное воздействие паров на органы дыхания, а нефти — на кожу человека. Это может сыграть отрицательную роль воздействия на окружающую среду.
Для преодоления этих негативных факторов в НГДУ «Ямашнефть» были проведены в лабораторных условиях исследования по способности нейтрализовывать кислотную среду нефтепродуктов магнием. Известно, что активные металлы вступают в реакцию нейтрализации со всеми кислотами. При воздействии на пласт наиболее широко используются соляная, уксусная и плавиковая кислоты. Приведем примеры реакции металлов с соляной кислотой: 
1. При реакции с магнием наблюдается активное выделение водорода:

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

2. При реакции с цинком медленно выделяются пузырьки водорода:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

3. При реакции с медью ничего не наблюдается: 

Cu + HCl — реакция не идет.

Сущность реакций металлов с кислотой заключается в том, что атомы металлов отдают электроны протонам водорода. Но металлы обладают разной восстановительной способностью, которую характеризует стандартный электродный потенциал, для магния он равен -2,36 В, для цинка — -0,76 В, для меди — +0,34 В. Для протекания окислительно-восстановительной реакции должно выполняться правило: 

Е_{окислителя} › Е_{восстановителя}.

Чем больше разница потенциалов, тем интенсивнее идет реакция металла с кислотой. Уксусной кислоте, как и неорганическим кислотам, присущи общие свойства кислот. Она также способна реагировать с металлами:
1. При реакции с магнием идет энергичное выделение водорода:

2СН₃СООН + Mg → (CH₃COO)2Mg + H₂↑

2. При реакции с цинком  выделение водорода едва заметно:

2СН₃СООН + Zn → (CH₃COO)2Zn + H₂↑

Проводились испытания по воздействию магния на чистую соляную кислоту и на жидкость, отобранную при свабировании после закачки в пласт состава КСМД. В обоих случаях наблюдалась высокая скорость реакции с последующей нейтрализацией реагента. На основании полученных данных специалистами НГДУ предлагается осуществлять процесс освоения с применением магния с целью сокращения сроков освоения и отказа от нейтрализации кислоты непрореагировавшей части в поверхностных условиях. Для этого необходима магниевая стружка размерами 5х5 мм, толщиной 1-2 мм либо диаметром 5-6 мм. Рассчитав соотношение необходимого количества магния, наполняющего хвостовик, к объему кислоты, продавливаемой в пласт при проведении кислотных обработок скважин, возможно использование двух способов освоения: свабирование и эксплуатационное оборудование. 
1. Освоение свабированием со спуском хвостовика, наполненным магниевой стружкой (рис. 3). Процесс включает в себя следующие этапы: производится закачка кислоты с целью обработки призабойной зоны скважины; кислота вступает в реакцию с породой-коллектором; на эксплуатационных НКТ спускают хвостовик, наполненный магнием; после того, как прошло время ожидания реакции (ВТР по РД), а оборудование было смонтировано, начинается процесс освоения; продукты реакции, включающие в себя нефть, пластовую воду, кислоту, растворимые соли, извлекаемые из скважины после ОПЗ, вступают в реакцию с магнием, и в свабной корзине поднимается уже нейтрализованная жидкость. 
2. Освоение эксплуатационным оборудованием со спуском хвостовика, наполненным магниевой стружкой (рис. 4). Процесс включает в себя следующие этапы: производится закачка кислоты с целью обработки призабойной зоны скважины; кислота вступает в реакцию с породой-коллектором; одновременно со вторым пунктом в скважину спускается хвостовик с магнием, а также насосное оборудование. Очень важно помнить при этом способе освоения, что нельзя допустить наполнение хвостовика магниевым порошком, так как при откачке продукции это может привести к выходу насоса из строя; после того, как скважина прореагировала, а оборудование было смонтировано, скважина запускается в работу в нормальном режиме; продукция, извлекаемая из скважины после ОПЗ, вступает в реакцию с магнием, находящемся в хвостовике 2, откачивается насосом и позволяет направить жидкость напрямую в выкидную линию. 
Таким образом, предлагаемые НГДУ «Ямашнефть» способы нейтрализации кислотосодержащих нефтепродуктов после проведения ОПЗ на добывающих скважинах позволяют решить следующие проблемы при нейтрализации кислотосодержащих нефтепродуктов: не возникает вопрос герметичности хранения кислотосодержащих, так как нейтрализация происходит непосредственно внутри скважины, и нет необходимости транспортировки и их хранения в желобных емкостях для переработки; на основе первого пункта исключается возможность контакта с воздухом; отсутствует их влияние на дыхательные пути и кожу человека. Немаловажную роль играет тот факт, что при использовании магния сокращается время освоения. Возможен и полный отказ от освоения в случае использования эксплуатационного оборудования. Все это позволит сократить простои скважины во время ремонта, недоборы по нефти, а также исключается процесс необходимых дополнительных операций по сливу в нефтевоз кислотосодержащих нефтепродуктов и дальнейшей их нейтрализации и переработки.