Capitolul 2

Proiectarea operaţiei de stimulare a unei sonde

prin acidizare.

Să se proiecteze operaţia de stimulare prin acidizare la o sondă cunoscând :

• adâncimea sondei până la baza superioară a perforaturilor

H 1500 35 n⋅+( )m= H 1780m=

• diametrul coloanei de exploatare

D 65

8+

in= Di 153.64mm:=

• diametrul ţevilor de extracţie

d 27

8+

in=

de 73mm= di 62mm=

• grosimea stratului productiv supus tratării

h 9.4m=

• grosimea sacului

hsac 19m=

• lungimea conductei de legătură de la agregatul de pompare la sondă

la 66m=

• diametrul conductei de legătură de la agregatul de pompare la sondă

da 23

8in+

= da 60.3mm= dia 50.3mm=

• debitul de injectie la agregatul de pompare

Qinj 1.06m

3

min=

9

• volumul de soluţie de tratare pentru fiecare metru liniar de strat perforat

vsol 1.9m

3

mperforat=

• timpul de reacţie al soluţiei acide cu roca

tr 15min=

• porozitatea absolută a rocii care alcătuieşte stratul productiv tratat

m 20.2%:=

• concentraţia soluţiei acide de tratare

csol 15%= HCl

• densitatea solutie de tratare

ρ12%HCl 1073.7kg

m3

=

• densitatea solutie concentrate

ρ31%HCl 1175.2kg

m3

=

• densitatea titeiului

ρt 856kg

m3

=

• vascozitatea titeiului

μt 23= cP

• concentraţia acidului clorhidric pur din care se prepară soluţia de tratare

cHCl 34%=

Diluarea se face cu apă

• Presiunea in coloana

pc 82bar=

10

Se cere să se realizeze :

1. Prepararea soluţiei acide de tratare - volumele de acid şi fluide de diluare - ordinea de pompare a soluţiei acide

2. Planul de pompare a soluţiei de tratare in strat 3. Distanţa radială de pătrundere a soluţiei acide in strat, cu efect de dizolvare

si efect de inundare 4. Presiunea de pompare de la suprafata 5. Alegerea agregatelor de pompare

1. Prepararea soluţiei acide de tratare

In scopul obţinerii soluţiei acide de tratare, aceasta se poate prepara dintr-o soluţie de acid clorhidric de concentraţie 32% si o soluţie acida cu concentraţia 6% sau din diluarea soluţiei de acid clorhidric de concentraţie 32% cu apa.

a) Se determină volumul soluţiei de tratare

Vst h vsol⋅=

Vst 17860 L=Vst 27.5 1.2⋅= m3

Pentru determinarea cantitatii de acid clorhidric pur continut intr-un m3

solutie acida de tratare, solutie acida concentrata si solutie de diluare se folosesc maimulte metode:

Varianta I

Gst V15%HCl ρ12%HCl⋅ C15%HCl⋅=

Gst 1 1074.9⋅ 0.15⋅= kg Gst 161.235=

Gsc V32%HCl ρ31%HCl⋅ C32%HCl⋅=

Gsc 1 1162.8⋅ 0.32⋅= Gsc 372.096=kg

Gsd Vapa ρsd⋅ Capa⋅=

Gsd 1 1000⋅ 0⋅= kg deoarece apa nu contine acid clorhidric deloc

Gsd 0=

11

Varianta II

Se determina cantitatea de acid tehnic (32% HCl) necesar pentru a prepara 1m3so

lutie 15%HCl

A BCx

Csc⋅=

Unde:

A - cantitatea de acid tehnic

B - cantitatea de solutie de tratare

Cx - concentratia solutie de tratare

Csc - concentratia solutie concentrate

A 100015

32⋅= l HCl 32%

1000 468.75− 531.25= l apa

Vtapa 0.53125 33⋅:=

Vtapa 17.5313= m3

Varianta III

Se aplica regula paralelogramului

Daca se pleaca de la regula paralelogramului rezulta ca pentru a obtine 32 litri solutie15%HCl sunt necesari 15 l solutie 32%HCl si 17 l apa

31 l solutie 12%HCl.............................17 l apa

1000 l solutie 12%HCl..........................x

x1000 17⋅

32=

1000 531.25− 468.75= l apa

VtHCL 0.46875 33⋅:= m3

12

VtHCL 15.4688=

c) Ordinea de preparare a soluţiei acide

• într-o habă se toarnă apă curată în cantitatea necesară obţinerii volumului de soluţie acidă cerut pentru tratare.

• se adaugă în apă pe rând inhibitorul şi stabilizatorul adecvat în proporţie necesară iar apoi HCl concentrat în cantitatea stabilită şi se amestecă bine.

Se verifică concentraţia soluţiei acide de tratare prin măsurarea densităţii acesteia cu densimetrul.

Dacă aceasta nu corespunde cu concentraţia cerută se face corecţia necesară prin adăugarea de apă sau HCl după cum este cazul.

• în continuare se adaugă intensificatorul şi întârzietorul de reacţie. Observaţie:

Agitarea soluţiei pentru omogenizare se face prin „ bătaie la habă ”, agregatul de pompare trage şi refulează în aceeaşi habă.

2. Planul de pompare pentru introducerea soluţiei acide în strat

Pentru introducerea soluţiei acide în strat se recomandă ca pomparea acesteia să se facă prin interiorul ţevilor de extracţie evitându-se degradarea coloanei de exploatare prin coroziune. Operaţia de acidizare propriu-zisă a stratelor în cazul în care pierderile de lichid în timpul circulaţiei sunt reduse se desfăşoară după cum urmează in fig. 3.1:

a) b)

13

d)c)

Apă sărată sau ţiţei

Soluţie de izolare

Soluţie activă

Unde

- volumul găurii de sondă în jurul perforaturilor VA

- volumul interior al coloanei ţevilor de extracţie VB

- volumul interior al conductei de împingere de la agregatul de pompare la sondă VC

a) Se verifică talpa sondei (se coboară ţevile de extracţie) şi în cazul în care se constată depuneri de nisip în dreptul perforaturilor se spală.

b) Se face proba de acceptivitate a stratului în care se face tratarea.

c) În cazul în care distanţa de la baza perforaturilor la talpa sondei este mare (sonda are sac) pentru ca soluţia acidă să nu pătrundă în acest spaţiu este necesar să-l izolăm.

Izolarea sacului se face cu un fluid cu viscozitate ridicată (clorură de calciu, noroi de foraj, gel sau prin înnisipare). Pentru izolarea sacului cu soluţie vâscoasă se aduce coloana de ţevi cu sabotul la aproximativ 1 – 2 m de talpă după care se pompează prin ţevile de extracţie un volum de soluţie izolatoare Vs egal cu volumul sacului.

14

Vs

π Di2⋅ hsac⋅

4=

Vsπ 0.165

2⋅ 6⋅

4m

3⋅=

Vsd 0.128 m3⋅:=

Pentru a aduce soluţia izolatoare în sac se pompează în urma ei un volum de apă sărată egal cu VC+VB (fig 3.1 b).

VB

π di2⋅ H⋅

4= VB

π 0.0622⋅ 2410⋅

4m

3⋅= VB 7.27 m3⋅=

VC

π dia2⋅ la⋅

4= VC

π 0.04082⋅ 15⋅

4m

3⋅= VC 0.0196 m3⋅=

Volumul de apă sărată necesar pentru introducerea soluţiei izolatoare în strat

VB VC+ 7.27 0.0196 m3⋅+=

VB VC+ 7.28 m3⋅=

d) Se ridică coloana de ţevi de extracţie cu sabotul la baza superioară a perforaturilor şi se pompează un volum al soluţiei acide egal cu VA+VB+VC (fig 3.1 c).

VA

π Di2⋅ h⋅

4= VA

π 0.16512⋅ 27.5⋅

4m

3⋅=

VA 0.588:=

VA VB+ VC+ 0.588 7.27+ 0.0196+( ) m3⋅=

VA VB+ VC+ 7.87 m3⋅=

e) Se închide robinetul de la coloană ( R ) şi se pompează în continuare restul de soluţie acidă (fig 3.1 c)

15

- restul de soluţie acidă care mai trebuie injectată

VR Vst VA VB+ VC+( ) m3⋅−=

VR 33 0.588 7.27+ 0.0196+( ) m3⋅−=

VR 25.13 m3⋅=

g) Se lasă sonda pentru reacţie în pauză după care se repune în producţie. Punerea în producţie se realizează prin pistonare sau cu azot.

3. Distanţa radială de pătrundere a soluţiei acide în strat cu efect de dizolvare şi efect de inundare R1si Ri

. Legenda

h -grosimea stratului

R1 raza cu efect de dizolvare

Ri raza cu efect de inundare

rs raza sondei

fig. 3.2.

Raza sondei:

rs

Di

2= rs

0.1651

2m⋅=

rs 0.0768 m=

16

Raza cu efect de dizolvare:

R1

Qinj tr⋅

π h⋅ m⋅rs

2+=

R11.3 20⋅

π 27.5⋅ 0.2⋅0.0826

2+ m⋅=

R1 1.22:=

Timpul de injectie:

Vst Qinj ti⋅= => ti

Vst

Qinj:= ti

33

1.8min⋅=

Raza cu efect de inundare: ti 25.38 min⋅=

Ri1.3 25.38⋅

π 27.5⋅ 0.2⋅0.0826

2+ m⋅=Ri

Qinj ti⋅

π h⋅ m⋅rs

2+=

Ri 1.38:=

Din calculele de mai sus se poate observa ca Ri R1> , iar tinj tr> .

In acest caz se poate actiona pe doua cai pentru ca Ri R1= si anume:

a) adaugam intarzietori;b) marin debitul de injectie Qinj.

4. Presiunea de pompare la suprafata

a) atunci cand se adauga intarzietori avem:

- presiune de injectie

pinj pc 20bar+=

pinj 102 bar⋅=

- viteza fluidului in tevile de extractie

v4 Qinj⋅

π di2⋅

:= v

41.8

60⋅

π 0.0622⋅

m

s⋅= v 5.8517

m

s=

17

- numarul Reynolds si factorul de forfecare

Reρst v⋅ d⋅

μt=

Re1162.8 7.17⋅ 0.062⋅

3.5 103−⋅

=

Re 147688:=

λ0.3164

4147688

=λ0.3164

4Re

=

λ 0.0161:=

-pierderile de presiune prin frecare in tevi la pomparea solutiei

pfr λv

2H⋅

2 di⋅⋅ ρst⋅=

pfr 0.01617.17

22410⋅

2 0.062⋅1162.8⋅

bar⋅=

pfr 135.9 bar⋅=

- presiunea hidrostatica a coloanei

ph H ρst⋅ g⋅=

ph 2410 1162.8⋅ 9.81⋅ 105−⋅( ) bar⋅=

ph 199.77 bar⋅:=

- presiunea de pompare

pp pinj pfr ph−+=

pp 141 135.9+ 191.80−( ) bar⋅=

pp 77.12 bar⋅=

18

b) atunci cand marim debitul de injectie:

Qinj1

Vst

ti:= Qinj1

33

25:= Qinj1 1.32=

Timpul de injectie:

ti

Vst

Qinj1:= ti

33

1.3min⋅= ti 25 min⋅=Vst Qinj ti⋅= =>

Avem ti tr>

Pentru a micsora timpul de injectie se impune ti= tr = 25 min

- presiune de injectie

pinj pc 20bar+= pc 82:=pinj 102bar=

- viteza fluidului in tevile de extractie

v4 Qinj1⋅

π di2⋅

:= v

41.32

60⋅

π 0.0622⋅

m

s⋅=

v 9.1:=

- numarul Reynolds si factorul de forfecare

Reρst v⋅ d⋅

μt=

Re1162.8 9.1⋅ 0.062⋅

3.5 103−⋅

=

Re 136345=

λ0.3164

4Re

= λ0.3164

4136345

= λ 0.0165=

-pierderile de presiune prin frecare in tevi la pomparea solutiei

19

pfr λv

2H⋅

2 d⋅⋅ ρst⋅=

pfr 0.0169.1

22410⋅

2 0.062⋅1162.8⋅

bar⋅=

pfr 223.03bar:=

- presiunea hidrostatica a coloanei

ph H ρst⋅ g⋅=

ph 1162.8 2410⋅ 9.81⋅ 105−⋅( ) bar⋅=

ph 199.7 bar⋅:=

- presiunea de pompare

pp pinj pfr ph−+=

pp 141 223.03+ 199.7−( ) bar⋅=

pp 168.25 bar⋅=

5. Alegerea agregatelor de pompare

Se alege un agregat AC 400 A care are urmatoarele caracteristici:

presiunea maxima de lucru pagr 195bar:=

diametrul plungerului d = 100 mm

debitul agregatului Qagr 550l

min⋅=

se va lucra cu viteza a II-a

In primul caz cand adaugam intarzietori avem:

20

Qagr 1180l

min⋅=

nagr

Qinj

Qagr1+= nagr

1.3

1.18= nagr 1:=

Se va lua n 1= agregate

In al doilea caz cand marim debitul de pompare, luam acelasi agregat, rezulta:

Qagr 550l

min⋅=

nagr

Qinj1

Qagr= nagr

1.3

0.55=

Se va lua n 2= agregate

Pentru a se face plata pt 2 agregate deoarece avem un debit mic de pompare, se va

folosii doar un agregat.

Schema de injectie a fluidelor in strat este:

21

n 8:=

curse 1:=

bar 105Pa:=

ora 1hr:=zi 24ora:=

°C K:=mperforat m:= grad K:=

ciclu 1:=

ore 1hr:=

22

h 9.4 m=

Vst 17860 L= vsol 1.9 m2=

V15%HCl 1 m3⋅:=

C15%HCl 0.15:=

ρsd 1000kg

m3

⋅:=

V32%HCl 1 m3⋅:=

C32%HCl 0.32:=

ρ31%HCl 1175.2kg

m3

=

Vapa 1 m3⋅:=

Capa 0:= ρ12%HCl 1073.7kg

m3

=

23

B 1000:=

Cx 15:=

Csc 32:=

Vst 33000:=

A 468.75=

x 531.25=

24

25

Di 0.1536 m= hsac 19m=

di 0.062 m= H 1780m=

di 0.062 m= la 66m=dia 0.0503 m=

VB 7270L=

h 9.4 m=VC 19.6 L=Se ridică coloana de ţevi de extracţie cu sabotul la baza superioară a

Di 0.1536 m= h 9.4 m=

VA 0.588= VB 7270L=

VC 19.6 L=

Vst 33000=

26

VA 0.588=Vst 33000=

VB 7270L=

VC 19.6 L=

Atentie

VA VB+ VC+ 7290⋅=VB

Di 0.1536 m=

27

Qinj 1.06m

3

min⋅=

tr 15 min⋅=

.h 9.4 m=

rs 0.0768 m=

Qinj 1.06m

3

min⋅=Vst 33000=

Qinj 1.06m

3

min⋅=

ti 31.131

Lmin⋅=

Ri 1.42:=m 0.202=

h 9.4 m=

ρst 1162.8kg

m3

⋅:=

pc 8200000 Pa=

di 0.062 m=

28

ρst 1162.8kg

m3

=

d 0.073 m=

μt 23=

H 1780m=

pinj 10200000 Pa=

29

di 0.062 m=

d 0.073 m=

30

Qinj1 1.3:=

31