EXTRACIA PETROLULUIOPERAII DE STIMULAREINTERVENII I REPARAII1INFLUENA ZONEI DE STRAT DIN JURUL GURII DE SONDASUPRA EXPLOATRII SONDELOR1.1. Cauzele care conduc la blocarea curgerii fluidelor din stratele productive spre sonde

Pe ntreaga durat de exploatare a unui zcmnt de hidrocarburi de la deschidere, punere n producie i apoi pe parcursul exploatrii pn la stadiul de epuizare a sa din punct de vedere energetic, pot interveni o serie de factori i de fenomene, care prin natura, frecvena i intensitatea lor, au ca efectcrearea unei bariere n calea curgerii libere a fluidelor din sistemului strat - sond n ambele sensuri Schimbaeacondiiilor naturaledeechilibruncareseaflrocilei fluidele coninute nzona din vecintatea gurii de sond. conduce la o diminuare a afluxului de fluide din strat n sond pentru sondele de extracie i o scdere a influxului de fluide care sunt introduse din sond n strat n cazul sondelor de injecie.Rezistenalacurgerentmpinatdefluidenzonadestrat dinjurul gurii de sond poate avea cauze multipleGradul de blocare al curgerii fluidelor n aceast zon depinde de caracteristicile fizico-geologice ale zcmntului deschis pentru exploatare (compoziia mineralogic a rocilor colectoare, proprietile fizice ale rocilor colectoare i ale fluidelor coninute), dar i demodul dedeschidereprinforaj, respectivdemodul depuneren producie i exploatare a sondelor.Rezultatul final al crerii acestor rezistene la curgere l constituie pierderea parial sau total a capacitii de producie a stratului care impune ca necesitate imediat aplicarea operaiilor specifice deintervenie nvederea diminurii deteriorrilor produse i refacerii condiiilor de curgere a fluidelor din formaiunea respectiv.Principalele cauze care duc la frnarea i uneori chiar la blocarea curgerii fluidelor, afectnd capacitatea de producie a formaiunilor exploatate i implicit productivitatea sondelor, sunt:a)neuniformitatea colectorului;b)imperfeciunea hidrodinamic;c) reducerea permeabilitii formaiunii productive dinjurul peretelui sondei provocat de: -fluidele utilizate n etapa de pregtire a sondei pentru exploatare:fluide de foraj;paste de ciment;fluide de perforare;fluide de punere n producie;- fluidele utilizate n perioada de exploatare a sondei: apa introduspentru curirea prin circulaie a nisipului din talp fluide introduse n sonde pentru efectuarea operaiilor de stimulare sau de recuperare secundar (soluii alcaline, abur, dioxid de carbon);d)schimbarea condiiilor de zcmnt;e)aplicarea metodelor de prevenire i combatere a viiturilor de nisip;f)aplicarea incorect a unor metode de intensificare a afluxului de fluide2Efectelefiltratului ptrunsnstrateleproductiventimpul forajului i punerii sondelor n producie, ale apei introduse n strat n perioada de exploatare i ale schimbrii condiiilor de zcmnt sunt:- blocarea cu ap;- umflarea i dispersarea argilei;- depunerea crustelor;- formarea emulsiilor;- blocarea cu bacterii;- modificarea proprietilor rocii colectoare;- depunerea unor fracii grele de iei n porii rocii;- formarea unei zone cu saturaie mare n gaze.De cele mai multe ori, mecanismele de deteriorare a curgerii fluidelor n zcmnt se suprapun i genereaz efecte complexe. Aproape fiecare operaie realizat ntr-o sond (de foraj, pregtire pentru punerea n producie, intervenii i stimulare) poate constitui o potenial surs de contaminare. De aceea, n practic este foarte important ca specialitii care se ocup de exploatarea zcmintelor de petrol i gaze s cunoasc cu precizie tipul blocrii precum i condiiile termodinamice, care au generat sau au influenat separarea i depunerea materialului de blocare pentru a putea proiecta i realiza operaiile de modificare n sens favorabil i eficient a procesului de exploatare i respectiv a estima efectele acestor operaii. Ca rezultat al eforturilor ntreprinse n domeniul cercetrii, n ultimii ani s-aufcut importanteprogreseprivindidentificareafactorilor cauzali i de ntreinere acontaminrii inperfecionareatehnicilor i tehnologiilor de tratareaplicatenscopul diminurii sauprevenirii contaminrii i stimulrii curgerii fluidelor n stratul productiv.a. Neuniformitatea colectoruluiAceast nsuire a unui zcmnt de hidrocarburi, des ntlnit, apare ca evident n cazul n care o sond produce cu un debit sensibil mai mic dect al sondelor din jur, care produc din aceeai formaiune, ca urmare a permeabilitii naturale reduse n zona de drenaj a acestei sonde, n comparaie cuceadinzonelededrenaj alesondelor vecine. Variaiadepermeabilitate poate fi consecina diferenei majore dintre compoziiile mineralogice ale rocilor care intr n alctuirea formaiunii respective.Curgerea fluidelor prin medii poroase are loc n spaii mici i cu intercomunicaii multiple, cu frecare interioar a fluidului n spaii mrginite de perei impermeabili. Permeabilitatea unui strat productiv variaz n diferite puncte ale stratului. ntruct, n general, permeabilitatea variaz cu direcia de stratificaie, mediul poros prin care se deplaseaz fluidele este un mediu anizotrop din punct de vedere al permeabilitii. De regul, permeabilitatea pe direcia de stratificaie este mai mare dect cea perpendicular pe direcia de stratificaie ntr-o sond, n care deschiderea prin foraj a stratului anizotrop se realize-az complet,curgerea fluidului se poate considera ca plan - radial, iar dac forajul sondei nu se realizeaz pn la culcuul stratului, curgerea este consideratradial - sferic.ncurgereaplan-radialafluidelor dinstratul productivspresonde, suprafaa de filtrare scade pe msur ce se micoreaz distana (raza) pn la sond, iarvitezeledecurgerecresccorespunztoricaurmarerezistenala 3curgere a fluidelor n zona din jurul gurii de sond se mrete. n cazul unor strate cu permeabilitate mare, aceast rezisten la curgere nu mpiedic obinereaunordebite convenabile ale sondelor. La stratele cu permeabilitate mic,rezistenalacurgere poate determina obinerea unor debite sczute ale sondelor, mai ales cnd nu se dispune de presiuni de zcmnt, care s permit crearea unei presiuni difereniale suficient de mare ntre strat i sond. n astfel de cazuri, n vederea mririi permeabilitii stratului n zona din jurul sondei se pot aplicametodedetratarecorespunztoare, cumar fi fisurarehidraulic neutr sau acid. b. Imperfeciunea hidrodinamicn procesul de pregtire a unei sondei pentru exploatare, efectele penetrrii pariale a stratului productiv i ale echiprii sondei n dreptul acestuia, privitedinpunct devederehidrodinamic, introducnsistemunele modificri cu implicaii nefavorabile asupra curgerii fluidelorApariia rezistenelor suplimentare conduce la odiminuare a capacitii de producie a formaiunii.Printr-o sond hidrodinamic perfect se nelege o sond care ndepline- te urmtoarele condiii: -traverseaz complet stratul productiv pe ntreaga grosime; - gauradesondrmnenetubati neutilatcuvreundispozitivde construcie special (filtru) n dreptul stratului productiv.Prinimperfeciune hidrodinamicsenelege nerespectarea uneia din acestecondiii. naceastsituaie, sondapoatedeveni dinpunct devedere hidrodinamic: imperfect dup grad; imperfect dup mod.b1.Osond esteimperfect dup gradul de deschidere, cnd stratul productiv este penetrat numai parial n procesul de foraj.ncazul ncarestratul ar fi penetrat complet, ar existatendinade formareaconurilordeaplatalpasondei saus-arputearealizaozonde tranziie la contactul ap iei, care prezint o anumit distribuie a saturaiei cu fluide;b2. Osondesteimperfectdupmodul dedeschidere, cndaccesul fluidelor dinstrat nsond se face numai printr-o poriune dinsuprafaa deschis a stratului productiv. Utilarea sondei, n dreptul formaiunii productive se realizeaz cu scopul deaasigura stabilitatea scheletuluimineralsolidalstratelor productiveslab consolidate sau neconsolidate, pentru ca n perioada de exploatare s se limitezesauchiarsse opreas-cdeplasareaparticulelor solide din stratn sond, odat cu fluidele.Prezena n dreptul pereilor stratului productiv a unei coloanetubate, cimentate i perforate sauaunui dispozitivdeconstrucie special,realizeaz o suprafa de curgere mai mic dect suprafaa stratului deschisiproduceunele schimbri ale curgerii prin introducerea n sistemul strat - sond a unor elemente cu efect de frnare a deplasrii fluidelor.Debitul unei sonde perfecte din punct de vedere hidrodinamic Q0p, spre care are loc o curgere plan - radial, a unui lichid omogen i incompresibil, n regim de filtrare liniar i staionar, printr-o zon de drenaj de form cilindric 4cu seciune inelar, alctuit dintr-un mediu poros uniform (izotrop), se expri- m prin relaia:sct td cprRb) p kh(pQln20 ,(1.1)unde: Q0p este debitul unei sonde perfecte din punct de vedere hidrodinamic, n condiii de suprafa;k - permeabilitatea stratului productiv;h - grosimea stratului productiv;pc- presiunea de contur; pd- presiunea dinamic a fluiduluin dreptul stratului productiv;Rc- raza conturului de alimentare;rs- raza sondei;bt- factorul de volum al lichidului;t- vscozitatea fluidului, n condiii de zcmnt.Debitul unei sonde imperfecte din punct de vedere hidrodinamic Q0i ntr-o form general, se poate exprima curelaia:

( )

,_

+ sct td cirRs bp p khQln210. (1.2)Coeficientul de corecies1caracterizeaz rezistena opus curgerii datorit imperfeciunii sondei (factor al efectuluipseudoskin sau skin aparent, pentrucompensareacruiaestenecesarocderedepresiunesuplimentar pentruaobineacelai debit cancazul cndnuarfi survenit modificrile respective):

hps s s + 1 ,(1.3) unde: pseste coeficientul care caracterizeaz rezistena opus curgerii libere a fluidelor dinstrat nsond, datorit imperfeciunii sondei dup modul de deschidere;hs-coeficientul carecaracterizeazrezistenaopuscurgerii, datorit imperfeciunii sondei dup gradul de deschidere al stratului.Coeficienii ps i hs sunt factori care caracterizeaz pseudoskinurile de origine mecanicifizic, cesuntatribuitesondei n sineicare se menin dup echiparea ei. Pentru determinarea coeficienilor ps i hs se pot utiliza relaii analitice sau diagrame prezentate n lucrrile de specialitate. Pentru a estima valoarea factorului efectului pseudoskin, n cazul instal-rii nsondaunui filtrumetalicsimplu(culiuri saucuorificii), pot fi utilizate relaii analitice adaptate de Sciurov i Muskat.V.I. Sciurov, n urma cercetrilor fcute pe modelele electrice, a construit diagramemai completepentruobinereavalorilor factorului pseudoskinsp. 5Aceste valori sunt funcie de: diametrul coloanei de exploatare D,adncimea de ptrundere n strat a unui glonl, diametrul glonului,dp, i de numrul de perforaturi,n. Cu ct numrul de perforaturi, diametrul perforaturilor i adncimea de penetrare a gloanelor sunt mai mari, se pot obine valori sp < 0. Acestlucruseexplicprinmrimeasuprafeei defiltrarenstrat, createde canalele practicate de gloanele care ptrund n mediul poros.Pseudoskinurile au o important influen asupra condiiilor de producie, deoarece ele induc cderi suplimentare de presiune: 120skhb Qpt t isupl .(1.4)DebitulQ0ial unei sonde imperfecte hidrodinamic se poate scrie i sub forma:rct td crRb) p kh(pQiln20 . (1.5)n modul acesta se vede c debitul unei sonde hidrodinamic imperfecte este egal cu cel al unei sonde hidrodinamic perfecte (relaia 1.1) ce produce n aceleai condiii, dar care ar avea raza redus rr , obinut cu relaia: 1ssrerr .(1.6)Evident c dacs1>0 (cazul existenei unei rezistene suplimentare n calea curentului de fluid, la intrarea din strat n sond), atunci rr < rs.c1.Ptrunderea n stratul productiv a fluidelor utilizate n etapa de pregtire asondei pentru exploataren timpul traversrii prin foraj a stratelor cu acumulri de hidrocarburi, n urma expunerii mediului poros la aciunea fluidului de foraj pe baz de ap, n acest mediu poate avea loc invazia separat sau simultan a: -fluidului de foraj;-particulelor solide, neumectabile din fluidul de foraj;- filtratului, provenit din apa liber sau de constituie din fluidul de foraj.Deteriorarea formaiunii productive n timpul forajuluieste o problem frecvent i greude evitat, n mod deosebit pentru sondele care deschid zcminte cu permeabilitate foarte mic.n formaiunile productive, care conin minerale argiloase de tip expandabil, ptrunderea fluidelor pe baz de ap conduce la dificulti serioase att n ceea ce privete forajul ct i n ce privete exploatarea. Destabilizarea argilei ntimpul forajului stratelor marnoase poate s producprindereagarniturii de prjini de foraj, instabilitatea gurii de sond i concentrarea sub form de solide nedorite a sfrmturilor detritice, antrenate i dispersate n fluidul de foraj. Cnd un astfel de fluid (pe baz de 6ap) invadeaz ozon productiv ce conine minerale argiloase, sepoate realiza o puternic i permanent scdere a permeabilitii efective fa de iei, ca rezultat al umflrii argilei, migrrii particulelor argiloase i astuprii de ctre acesteparticuleaconstriciilor porilor. Acest fenomenpoateavealoci n timpul operaiilor de tratare a stratelor productive, realizate nainte de punerea n producie.Toate fluidele strine, ptrunse n mediul poros, se gsesc ntr-un dezechilibru fizic i electrochimic cu roca colectoare i fluidele coninute datorit incompatibilitii dintre proprietile lor fizico chimice.Adncimea de ptrundere a fluidelor de foraj sau a filtratului i cantitatea de particule solide care rmn n porii rocii depind de susceptibilitatea stratului, care este n funcie de presiunea diferenial dintre sond i strat, de coninutul inaturamineralelorcomponentealerocii, depermeabilitateaiporozitatea mediului solid i de caracteristicile fluidelor introduse n sond.Depunerea particulelor solide n porii interiori ai rocilor colectoare are ca rezultat omicorareapermeabilitiiabsolutea acestora,n timp ceinvazia fluidelor i a filtratului din fluide are ca rezultat o micorare a permeabilitii efective a mediului poros fa de iei.Caurmareaefectelor solvatopelicularei/sauadsorbiesolvatare careseproducnstratprinptrundereafazelordeconstituieafluidului de foraj, afluidului de stimulare, se ajunge la o reducere semnificativ a seciunii libere de curgere a mediului poros, n special n rocile cu porozitate mic.Aceste efecte tind s se realizeze ca urmare a fixrii mai mult sau mai puin rigide, pe suprafaa canalelor, a uneia sau mai multor specii de atomi sau molecule prin fenomenul de atracie. Forele care au ca efect fixarea menionat pot fi fore de atracie atomic i molecular (de tip Van der Waals) ori legturi de valene libere. Alte fore care mai intervin ntre atomii cu sarcini electrice neechilibrate sunt cele ionice, electrostatice, invers proporionale cu ptratul distanei, atractive ntre ionii cu sarcini de sens contrar, repulsive ntre ionii de acelai semn.Tensiunile care apar la suprafaa de contact dintre atomi i/sau molecule care determin puterea de fixare a acestora sunt dependente de natura atomilor i/saumoleculelor respective. Astfel pesuprafaadecontact dintreatomii (moleculele) aceleiai faze se dezvolt tensiuni interfaciale, iar pe suprafaa de contact dintreatomii (moleculele) adoufazediferitesunt iniiatetensiuni superficiale .c2.Ptrundereanstratul productivafluidelorutilizatenperioada de exploatare a sondein prezent procesele de injecie de ap, sub diferite variante, au o pondere important n cadrul metodelor de recuperare secundar aplicate n ara noastr. Apelefolositenprocesul deinjecieprovindinzcmintecucaracteristici diferitei variabilentimp. Caracteristicilefizicochimicealeapelor de injecie trebuie cunoscutei corelate, pentrucaaceste apeinjectate snu blocheze canalele de curgere din strat prin impuritile pe care le conin i prin produii rezultai din reaciile cu unele mineralele din rocile colectoare i cu diferite componente ale fluidelor din zcmnt la temperatura respectiv.Cu ct coninutul n suspensii mecanice, iei, emulsii, bicarbonat de Ca, Mg, Fe, sulfai de Ca, Mg, substane coloidale organice, gaze (O2, H2S), bacterii este mai ridicat, cu att crete gradul de blocare.7Depunerileformatentimpul exploatrii sondelorsepotntlni pe coloan, n perforaturi i/sai n formaiune pe o distan a crei mrime este n funcie de caracteristicile apei injectate, a rocilor colectoare i a apei de zcmnt.Apafolosit ca fluid de circulaie pentru splarea dopurilor de nisip din sonde poate produce umflarea i dispersarea mineralelor argiloase. Aceste efecte de blocare a spaiilor poroase din formaiunile productive sunt dependente de compoziia mineralogic i de distribuia mineralelor argiloase n rocile colectoared.Schimbarea condiiilor de zcmntStudiile efectuate de unii cercettori au artat c din gama parametrilor care caracterizeaz condiiile de zcmnt, presiunea i temperatura ndeplinesc un rol determinant. Aceti parametri schimb proprietile fluidelor de foraj utilizate la sparea sondelor i a pastelor de ciment folosite la cimentarea coloanelor.Fluidele din formaiunile productive, pe parcursul exploatrii acestora i schimb unele propieti ntimpul aplicrii unor operaii termice de stimulare sau a unor metode de recuperare secundar cu efect de cretere a temperaturii (combustie subteran). S-a stabilit c temperatura influeneaz n mod considerabil proprietile reologice, coloidale i electrochimice ale fluidului de foraj. Astfel, la creterea temperaturii pot apare urmtoarele fenomene: - se reduce vscozitatea fazei lichide din fluidul de foraj; - se intensific procesele de hidratare i umflare a argilelor; - se accelereaz reaciile chimice dintre aditivi i particulele argiloase; - unele substane se degradeaz ireversibil; - majoritatea srurilor i modific solubilitatea.La fluidele pe baz de produse petroliere densitatea i vscozitatea scad cnd temperatura crete, dar ele cresc cnd presiunea se mrete. Temperatura influeneaz hotrtor procesele de hidratare i de formare a structurii pastei de ciment.Laptele de ciment la temperatura de 40C poate avea un timp de ngrare mai mare de 240 min, iar la temperatura de 90C timpul de ngroare poate fi sub 100 min. Micorarea timpului de ngroare, ca urmare a creterii tempera- turii, conduce de multe ori la cimentri nereuite, deoarece devine imposibil plasarea pastei de ciment n spatele coloanei la nivelul stabilit.Presiunea are un efect asemntor cu temperatura, dar mai puin pregnant Viteza de hidratare crete, timpul de priz se reduce cu creterrea presiuniiTimpul de pompabilitate a laptelui de ciment, determinat de viteza de hi -dratare a componenilor minerali din ciment, scade cu temperatura i presiunea.Temperaturile i presiunile de zcmnt ridicate amplific aciunea coro- siv a unor fluide acide de stimulare, din cauza scderii eficienei inhibitorilor de coroziune.Temperatura modific proprietile rocilor colectoare prin scderea rezistenei mecanice a acestora, ceea ce conduce la fisurarea i sfrmarea lor subinfluenapresiuniilitostaticeidecilarearanjarealorntr-ostructuri textur mai compact, defavorabil curgerii fluidelor.8nurmaunui studiureferitor lacomportareaunorgresii silicioasede vrst paleozoic, eocen i oligocen s-a constatat c la aceeai adncime i la compoziii mineralogicei texturi asemntoare, gresiilesituatenzonecu temperaturi ridicate prezint o scdere evident a porozitii i permeabilitii.Temperatura influeneaz procesele de dizolvare i depunere a srurilor dinapeledezcmnt, contribuindprinprocesediageneticelamodificarea porozitii primare prin recimentri i reprecipitri de minerale i sruri dizolvate n timpul circulaiei apelor.n timpul exploatrii unor zcminte de hidrocarburi aflate la adncimi pn la 1000 m, unde temperatura nu depete 35 40C, n anumite condiii de presiune create nzonade strat din jurul gurii de sond se produce i o schimbare a condiiilor fizic chimice. Ca efect se nregistreaz frecvent un procesdesepararei depunereacompuilor compleci, natural prezeni n hidrocarburilecarecurgdinstrat nsond. Astfel dedepuneri desubstane organice, constituite din parafin, cerezin, rini, asfaltene, porfirine, compui macromoleculari ai ieiului i alte hidrocarburi grele cu punct de topire ridicat micoreaz permeabilitatea n zona respectiv i conduc la creterea rezistenei la curgere a fluidului care se deplaseaz din strat spre gaura de sond.Zcminteledehidrocarburi exploatatenregimdegazedizolvatese caracterizeaz printr-o scdere continu a presiunii i a capacitii de producie. Productivitatea sondelor se reduce atunci cnd presiunea dinamic scade sub valoarea presiunii iniiale de saturaie.Ca urmare a ieirii gazelor din soluie n zona din jurul gurii de sond are loc o curgere bifazic marcat de o cretere a saturaiei n gaze, cu efecte asupra permeabilitii efective fa de iei.e.Aplicarea metodelor de prevenire i combatere a viiturilor de nisipCele mai frecvente dificulti ntmpinate n schelele de petrol la punerea n producie i la exploatarea sondelor de iei sunt cauzate de viiturile de nisip din formaiunile productive.Din experiena de antier se tie c n general cu ct formaiunile geologice sunt mai tinere, cu att rocile nisipoase sunt mai puin consolidate i pot s apar viituri de nisip la punerea n exploatare.Formaiunile geologice n care apar cele mai mari dificulti sunt cele din Pliocenul superior (Daciani Levantin) i ntr-omsurmai micceledin Poniani Meoian(laadncimi sub10001500m), iar dinformaiunile miocene numai cele din Sarmaian i Helveian.Oligocenul din zona Moldovei, dezvoltat sub facies de Kliwa, nu prezint dificulti cu viiturile de nisip, spre deosebire de cel din Muntenia reprezentat prin acelai facies dar mai puin consolidat ntlnit la structurile Surani Cr- buneti, Copceni Oprii, Runcu Butenari, Drgneasa Cmpina.S-au constatat dificulti prin apariia viiturilor de nisip n unele structuri ce exploateaz Meoianul din cauza accidentelor tectonice n apropierea srii, unde nclinarea stratelor ajunge la 20 35. Astfel este cazul Meoianului din blocul nordic de pe structura intea Bicoi Floreti la 1300 1400 m. Principalele cauze care pot s genereze sau s favorizeze viiturile de nisip n sondele de extracie a ieiului sunt:1) Cauze naturale:- caracterul neconsolidat sau slab consolidat al rocii magazin;- neuniformitatea granulelor rocii magazin;9- operaiile executate la sonde pentru eliminarea blocajelor n stratele productive n timpul probelor de producie sau al exploatrii;- coninutul ridicat depelitedinstrateleproductive, fiesubforma intercalaiilor subiri, fie sub form de amestec; - apariia apei de sinclinal, ce produce o dizolvare parial a materialelor de cimentare, conducnd la slbirea coeziunii granulelor- apariia apei de sinclinal, ce produce o dizolvare parial a materialelor de cimentare, conducnd la slbirea coeziunii granulelor i migrarea lor n sond;- creterea presiunii litostatice odat cu scderea presiunii de zcmnt, care conduce la forfecarea materialului de cimentare;- nclinarea mare a stratelor.2) Cauze tehnice:- perforri nereuite i repetate;- crearea de presiuni difereniale mari n dreptul formaiunii productive n timpul probelor de producie i n timpexploatrii;- defeciuni ale coloanei de exploatare;- regim de lucru neadecvat pentru caracteristicile stratului productiv i ale fluidelor coninute n mediul poros.Principaleledificulticreatedeviituriledenisipntimpul exploatrii sondelor de extracie sunt: formarea unor dopuri de nisip n interiorul coloanei de exploatare saunevile deextracie, ceea ceconduce la reducerea afluxului de fluide din formaiune sau la oprirea sondelor din producie; uzuraechipamentelor deadncimeidesuprafaasondelor prin aciunea abraziv a nisipului; formarea de caverne n strat prin extragerea unei cantiti mari de nisip care poate conduce la surparea stratelor protectoare superioare, ceea ce cauzeaz obturarea parial sau total a complexului productiv deschis sau punerea n comunicaie a unor strate superioare gazeifere cu cele exploatate, conducnd uneori la ppuarea coloanei de exploatare.Metodele de prevenire i combatere a viiturilor de nisip se pot aplica n anumite stadii de evoluie a sondei: n perioada de traversare prin foraj a stratului productiv, de echipare a sondei pentru exploatare sau n timpul exploatrii.Pentru prevenirea i combaterea viiturilor de nisip o pondere mare o au metodelemecanice: filtremetalicesimple(cuorificii circulare, cufante, cu nfurare de srm, cu butoane, inelare) i filtre cu pietri.Prin instalarea unui filtru metalic n sond n dreptul formaiunii productiveseobineunefect pozitivpentruextraciafluidelor dinstrat n condiii mai bune. n acelai timp prezena filtrului n dreptul stratului productiv atrage dup sine i un efect negativ de diminuare a debitului sondei, prin introducerea unor modificri din punct de vedere hidrodinamic. f. Aplicarea incorect a unor metode de intensificare a afluxului de fluidencursul aplicrii unor operaii derefacereapermeabilitii stratelor productive, prin injectarea unor fluide de stimulare necorespunztoare, se pot amplificablocajelenstratul productivdinjurul gurii desond, dincauza necunoaterii sau ignorrii unor aspecte legate de:10- compoziia mineralogic a complexelor productive;- condiiile de zcmnt (temperatur, presiune);- proprietile fizico chimice ale fluidelor injectate;- modul de interaciune i reaciile primare i secundare dintre fluidele de stimulare injectate i componenii mineralogici ai rocilor colectoare tratate.Efectul benefic al unei operaii de stimulare se poate transforma ntr-un eec obinndu-se parametri de curgere mai slabi comparativ cu cei din perioada anterioar tratamentului, ca urmare a unor cauze ce pot fi de origine:chimic: reaciisecundareaunor componenicare vin ncontactn timpul tratamentului; organic: depuneri sub form de gudroane acide, precipitate coloidale; fizic: detaarea particulelor fine solide din formaiunea productiv; fizico - chimic: dispersarea i umflarea argilelor, formarea emulsiilor.Dintre principalelecauze ale nereuitelor operaiilor de stimularea co- lectoarelor alctuite din roci carbonatice, din gresii sau din nisipuri slab consolidate, ntlnite n sonde de extracie i de injecie se pot enumera:-alegerea incorect a fluidelor de stimulare;- proiectarea unor volume de tratare insuficiente;-poziionareagreitagarniturii evilordeextraciesauatubingului flexibil folosite pentru circularea fluidului de tratare n dreptul stratului productiv;- debite de injecie ipresiuni de pompare necorespunztoare;- formarea de precipitate la contactul soluiei de tratare cu unele minerale componente ale rocilor colectoare;-formarea de emulsii sau produi insolubili la contactul fluidelor de tra- tare cu fluidele din porii rocilor colectoare;- adsorbia pe suprafaa rocilor formaiunii productive a unor componeni aifluidului detratarecuefect demicoraresaublocarea canalelor de curgere din strat; - dirijareapreferenialafluidelor destimularesprezoneledemare permeabilitate dintr-un complex productiv alctuit din alternane de roci fisurate i roci compacte cu grad diferit de contaminare, dac nu exist nici o barier fizic pentru a preveni acest lucru;-blocarea stratului tratat cu compui ai fierului (Fe2O3, FeO2, Fe(OH)3), ca urmare a desprinderii sau dizolvrii ruginii de pe echipamentul metalic prin care circul fluidul de tratare.Separarea tehnologiilor de operare i a compoziiilor soluiilor de stimulare n funcie de destinaia sondelor este obligatorie, deoarece s-a dovedit c acelai fluid de tratare poate avea efecte diferite n funcie de tipul sondei. Astfel, dacseutilizeaz oemulsie deapniei pentrustimularea prin fisurare hidraulic a stratelor productive de iei, fluidul de stimulare nu modific permeabilitatea efectiv fa de iei a rocii colectoare. Acelai fluid utilizat la o sond de producie de gaze sau de injecie de ap reduce n mod considerabil permeabilitatea efectiv pentru gaze respectiv pentru ap, conducndlascdereadebitului degazeextras i lacretereapresiunii de pompare la sondele de injecie de ap.Lastimulareasondelor de mare adncime apar probleme deosebit de di-11ficile din cauza presiunilor i temperaturilor de zcmnt ridicate (vezi Schim- barea condiiilor de zcmnt) i n cazul prezenei hidrogenului sulfurat (H2S) i dioxidului de carbon (CO2).Dinpractica de antier s-a constatat c nuse pot elabora reete de stimularepetipuri dezcmintesautipuri desondedatoritcomplexitii condiiilor geologo tehnice, a cauzelor diverse care produc o diminuare sau blocare a curgerii fluidelor la nivelul stratului productiv Trebuieanalizatenamnunt condiiileconcretedinfiecaresondi rezultatele testelor de laborator referitoare la proprietilor fizico chimice ale fluidelordetratareialeaditivilor utilizai pentruaproiectaiaexecutao operaie de stimulare eficient la o sond de producie sau de injecie.1.2.Procedee de stimulare a afluxului de fluide n zona de strat din jurul gurii de sond 1.2.1.Aspecte generale Analiza condiiilor de funcionare optim a sistemului strat sond, prin aplicareametodelor obinuitedeextracie, precumi arezultatelor carese desprind n urma cercetrii sondelor cu privire la capacitatea de producie sau de injecie, conduc la concluzia c zona din imediata apropiere a guri de sond trebuie s ofere condiii optime de curgere n ambele sensuri.Din analiza elementelor ce caracterizeaz curgerea fluidelor n zona de strat, rezult o serie de parametri care au influen direct asupra capacitii de producie sau de injecie a stratului.Relaiacareexprimdebitul uneiformaiuni productivencazul unei curgeri plan radiale a unui lichid omogen i incompresibil, n regim staionar printr-unmediuporos, uniform, spreosondperfectdinpunct devedere hidrodinamic este: ( )d cscstr pp prRkhp I Q ln2,(1.7)unde: Ip este caracteristica de productivitate (indicele de productivitate);pstrcaracteristicaenergeticasistemului (cdereadepresiunentre strat i sond).Dinrelaia(1.7) rezultcpentruacretedebitul delichid, fra modifica elementele carateristicii energetice a sistemului, ci numai a caracteristicii de productivitate, se poate mri valoarea permeabilitii rocilor din stratul productiv, sau se poate micora vscozitatea lichidului ce saturez aceste roci., dac se ine seama de fenomenul Condiiile de curgere a fluidului n zona de drenaj se pot mbunti interdependenei ntre elementele componente ale sistemului roc fluide coninute i se acioneaz eficient n sensul micorrii sau anihilrii efectelor capilare, a fenomenelor molecular superficiale. Acest lucru se realizeaz prin iniierea unor msuri de reducere a tensiunii12superficialeafluidelorcontaminante din jurul gurii de sond, cu influen direct asupra tensiunii interfaciale n sistemul considerat. Din reprezentarea grafic a presiunii fluidelor care se deplaseaz de-a lungul zonei dedrenaj poateconstatacceamai mareparteacderii de presiune ( pstr = pc pd) are loc pe o raz R1 relativ mic (de civa metri) n comparaie cu raza zonei de drenaj Rc. Fig. 1.1. Distribuia presiunii n zona de drenaji zona contaminatnaceastzonderazR1oricemodificare acondiiilor decurgere conduce la omodificare simitoare a debitului stratului, considernd pstr constant.Dac se ia n considerare faptul c n procesul de deschidere i traversare a stratului productiv prin foraj se produc unele modificri (n sens negativ) a condiiilor de curgere n zona de strat din jurul sondei, datorit contaminrii, pentru a obine acelai debit de fluid ca i cnd nu s-ar fi produs contaminarea va fi necesar o cdere suplimentar de presiune p (fig. 1.1).Dac nu se asiguro presiune suplimentar p, debitul de fluid al stra- tului va fi mai mic dect cel obinut dac nu s-ar fi produs contaminarea.Deteriorareapermeabilitii stratului productivsepoateproducepeo distan variabil de la peretele gurii de sond (de la zeci de centimetri pn la civa metri).13Productivitatea unei sondei poate scdea substanial n funcie de raza de contaminare, darmai ales, n funcie de gradul de reducere a permeabilitii rocilor din formaiunea productiv adiacent gurii de sond.n urma aplicrii unui tratament de stimulare, n zona din jurul gurii de sond se vor mbunti condiiile de curgere. Distanapnlacareestenecesarsfietratat stratulproductivpentru refacereasaumbuntirea permeabilitii are o influen hotrtoare asupra alegerii procedeului de tratare, adecvat fiecrei sonde.1.2.2. Clasificarea metodelor de intensificare a afluxului de fluidePrin metode de mrire a productivitii sondelor (de intensificare a afluxului de fluide) se nelege efectuarea unor operaii la sondele de extracie n scopul anulrii sau reducerii la minima rezistenelor, care mpiedic curgerea fluidelor din strat n sond.Metodele de mrire a productivitii sondelor numite i metode de stimulare se pot grupa n funcie de:-raza de aciune asupra mediului poros; - efectul pe care l produc asupra caracteristicilor fizice ale sistemului roc fluide. 1. Metode de intensificare a afluxului de fluide dup raza de aciune:a) procedee curaz mic de aciune;b) procedee curaz mare de aciune.a.Procedee de stimulare cu raz mic de aciune. a1.Procedeebazate pe utilizarea unor substane explozivecum arfi: reperforareacuperforatorul cugloanesaucuperforatorul cujet exploziv, perforarea cu proiectile explozive sautorpilarea stratelor.a2. Procedee bazate pe curirea gurii de sond i a zonei perforaturilor tratamente cu substane tensioactive; bi acide.Utilizarea soluiilor tensioactivepentru splarea sondelor sau pentru introducerea n strat pe raze mici permite dispersarea i curirea particulelor solide, depuse pe pereii sondei sau n strat, din fluidele de foraj. De asemenea permite eliminarea blocajelor cu ap provenit din filtrantul fluidului de foraj, sau din zcmnt, precum i a blocajelor create de emulsiile ap iei.Utilizarea bilor acide permite eliminarea blocajelor cu fluide de foraj la sondele noi sau ieite din reparaii capitale sau a blocajelor datorate srurilor depuse din apa de zcmnt, n decursul exploatrii la sondele vechi.a3. Procedee termice bazate pe creterea temperaturii n gaura de sond n dreptul stratului productiv.nclzirea zonei perforaturilor sondei se realizeaz prin diferite metode ca - circulaia de fluide fierbini n sond;- utilizarea unor procese termochimice; - utilizarea unor procesetermoelectrice.De obicei aceste procedee termice se efectueaz pe durate relativ scurte: (ctevaore), obinndu-selichefiereadepunerilor solidedehidrocarburi din 14dreptul perforaturilor sondei (parafine, ceruri, asfaltene) care sunt apoi eliminate prin repunerea sondei n producie.Tratareatermochimicsebazeazpedezvoltareadecldurlatalpa sondeiprintr-oreaciechimicceareloc ntre soluia acid de 15% HCl i magneziu.Acest reactiv este utilizat sub form de bare introduse ntr-un dispozitiv special ce se aduce n dreptl stratului productiv cu evile de extracie.Tratarea termoelectric const n utilizarea unor nclzitoare electrice, ce folosesc un sistem de rezistene electrice montate ntr-un tub care se fixeaz la iul evilor de extracie, alimentate cu energie electric de la suprafa. b. Procedee de stimulare cu raz mare de aciune b1. Procedee bazate pe acidizareastratelor productive.Aceste procedee de tratare chimic constau n introducerea n strat a unor acizi cum sunt: acidul clorhidric (HCl), acidul fluorhidric (HF) i diferii acizi organici (sub form de soluii) alei n funcie de compoziia chimico mineralogic a rocilor colectoare. Pomparea soluiilor acide n strat se face cu o presiune mai mic dect presiunea de fisurare i se obine curirea i lrgirea canalelor de curgere din zona de strat din jurul sondei. b2.Procedeebazatepefisurareahidraulicastratelor productivese aplic la zcmintele constituite din roci consolidate, compacte cu permeabilitate sczut.Fisurareahidraulicconstnpompareansondaunui lichidcuo presiunemare, caresnvingrezistenarocilor dinstratul productiv, care permite crearea unor fisuri la nivelul acestui strat ce pot rmne deschise prin introducerea n lichidul de fisurare a unui material de susinere (nisip de cuar, coji de nuc, bile de sticl etc.) putndu-se mbunti substanial comunicaia hidrodinamic strat (zon necontaminat) sond.b3. Procedee termice bazate pe creterea temperaturii n zona de strat din jurul gurii de sond se aplic la zcmintele cu iei vscos sau cu coninut mare de parafin.Se poate utiliza cldura degajatde reacia acidului clorhidric 15%, cu magneziu sub form de bare introduse ntr-un dispozitiv i pomparea n conti- nuarenstrat aacidului nclzit (acidizaretermochimic), fieintroducerea periodic n strat a unei cantiti limitate de abur (injecia ciclic de abur), sau realizarea unui front circular de ardere subteran n jurul sondei productive i ntreinerea acestuia un timp determinat (combustia subteran de scurt durt).2. Metode de stimularedup efectul produs asupra caracteristicilor fizice ale sistemului roc fluide: A.Metodedetratarecu efect asupra rocii colectoare i asupra unor materiale depuse n canalele de curgere.Din aceast grup demetode de tratare se pot enumera: tratamente chimice (acidizri); tratamenteprincreareaunor canaledeptrunderenstrat (perforarea cu jet abraziv); tratamente prin aplicarea de ocuri asupra formaiunii productive; torpilarea stratelor; fisurarea hidraulic;15B. Metode de tratare cu efect asupra sistemului roc fluide coninute i asupra depunerilor dinreeaua de canale de curgere din strat. B1.Metode de tratare fizico chimice: tratamente cu substane tensioactive; tratamente cu ageni de dizolvare. B2.Metode de tratare termic: tratamentebazatepeutilizareaunei sursedecldurndreptul stratului. tratamente bazate pe injecia unui agent termic n strat (ap cal cald, abur);Teste i ntrebri1.Care sunt cauzele care conduc la scderea capacitii de producie a formaiunilor productive, respectiv la micorarea productivitii sondelor?2. n general permeabilitatea unui strat productiv a. este mai mic pe direcia de stratificaie dect cea perpendicular pe direcia de stratificaie;b. este mai mare pe direcia de stratificaie dect cea perpendicular pe direcia de stratificai;ec. nu variaz cu direcia de stratificaie.3.Censeamnosondimperfectdinpunct devederehidrodinamici ce influen are asupra capacitii de producie a formaiunilor productive?4. O sond este imperfect dup modul de deschidere a. cnd stratul productiv este penetrat numai parial n procesul de foraj;b. cndaccesulfluidelordinstratnsondsefacenumai printr-o poriune din suprafaa deschis a stratului productiv;c. cnd gaura de sond rmne netubat i neutilat cu vreun dispozitiv de construcie special (filtru) n dreptul stratuluiproductiv.5. Caresunt efecteleptrunderii unui fluiddeforaj pebazdeapntr-o formaiune productiv ce cpnine minerale argiloase?6. Ptrunderea i depuneraparticulelor solide n porii interiori airocilor colectoare are ca rezultat a. o micorare a permeabilitii absolute a acestora, b. o micorare a permeabilitii efective a mediului poros fa de iei.c.oreducere semnificativ a seciunii libere de curgere a mediuluiporos, n special n rocile cu porozitate mic.7. Care din afirmaii este corect?a. lacreterea temperaturii se reduce vscozitatea fazei lichide din fluidul de foraj;b. lacretereatemperaturii seintensificproceseledehidratareiumflare a argilelor;c. la micorareatemperaturii se intensific procesele de hidratare iumflare a argilelor;d. la creterea temperaturii scade eficiena inhibitorilor de coroziune;8. La fluidele de foraj pe baz de produse petroliere:a. densitatea i vscozitatea scad cnd temperatura crete;16b.densitatea i vscozitatea crescnd temperatura crete;c.densitatea i vscozitatea cresc cnd presiunea se mrete.9. Care sunt principalele cauze care pot s genereze sau s favorizeze viiturile de nisip n sondele de extracie a ieiului?10.Caresunt efecteleinstalrii unui filtrumetalicnsondndreptulformaiunii productive?11. Care sunt principalele cauze ale nereuitelor operaiilor de stimulare,aplicate nsondedeextracie i deinjecie, prininjectareaunorsoluiidetratarenstratealctuite din roci carbonatice,din gresiisau din nisipuri?12.Ce se nelege prin operaii de mrire a productivitii sondelor (deintensificare a afluxului de fluide) ? 1. Pentru combaterea emulsiilor formate n strat, n timpulinjeciei de abur, se introduc:a. intermitent substane tensioactive rezistente la temperaturi mari;b. surfactani neionici (amine oxialchilate) stabile pn la 250C;c. unsurfactant anionic(alchilsulfonat) stabildinpunct devederetermic, care modific profilul de injecie.2. Ce nseamn o sond imperfect din punct de vedere hidrodinamic i ce influen are asupra capacitii de producie a formaiunilor productive?3. Prezenamineralelor argiloasenformaiunile productivela care se aplic injecia ciclic de aburi pot avea ca efecte:a. scderea presiunii de injecie;b. creterea presiunii de injecie;c. creterea calitii aburului;d. scderea cantitii de iei obinut n urma injeciei de abur.4. Care sunt dezavantajele injeciei de CO2n strat i cum pot ficombtute fenomenele de blocaj al canalelor de curgere?5. Pentru combaterea emulsiilor formate n strat, n timpulinjeciei de abur, se introduc:a. intermitent substane tensioactive rezistente la temperaturi mari;b. surfactani neionici (amine oxialchilate) stabile pn la 250C;c. un surfactant anionic (alchilsulfonat) stabil din punct de vedere termic, care modific profilul de injecie.

17 22. METODE DE TRATARE BAZATE PE ACIUNEA ASUPRA ROCII COLECTOARE2.1. Metode de tratare chimic Acidizri2.1.1. Principii generale Acidizarea matricei este definit ca operaia de injectare a unei soluii acidenstratul degradat (contaminat) laopresiunemai mic dect presiunea de fisurare a rocilor colectoare.Rolul soluiei acide este acela de a dizolva produsele solide de invazie sau de precipitaredepuse n sistemul poros al rocii (particule solide din fluidul de foraj sau din pasta de ciment, particule fine de nisip sau de argile, sruri) i de a lrgi canalele de curgere existente sau de a crea altele noi prin dizolvarea unor mineraledin rocile colectoare. Compatibilitatea fluidului de tratare curoca i fluidele coninute de aceasta este unfactor important nrealizarea unui tratament de stimulare eficient. Sensibilitatea rocii la aciunea fluidului de tratare este determinat de compoziia chimic i constituia petrografic a acesteia.Acidizarea se practic n formaiunile cu permeabilitate de la valori medii pn la valori mari, alctuite dincalcare, dolomite, gresii cuconinut de carbonai peste 20%, saunisipuri consolidate al cror ciment este constituit din carbonai de calciu i magneziu.Prin stimularea stratelor prin acidizare se poate realiza:-anularea efectului pelicular rezultat din depunerea turtei din fluidele de foraj, dindepunereadesruri sauacrustelor deciment depepereii gurii de sond n dreptul stratului productiv:-lrgirea i extinderea canalelor de curgere existente:-formarea de noi canale de curgere n stratele productive, careasigur o curgere mai activ a fluidelor din strat n sond;-mrirea diametrului gurii de sond, cnd stratul productiv este netubat - asigurarea reuitei operaiei de cimentare sub presiune (a stratelor cu ap intercalate ntre stratele praductive), prin curirea i lrgirea canalelor existentenrocnainteainjectrii laptelui deciment saua gelurilor de cimentare;-splarea feei stratelor care urmeaz s fie cimentate, pentru realizarea unei aderene mai bune a laptelui de ciment cu roca. Pentru tratarea chimic a rocilorcolectoare calcaroasese utilizeaz frecvent soluii de acid clorhidric (n mod obinuit 12%, 15% sau 28% HCl).Reaciile ce au loc ntre acidul clorhidric i rocile calcaroase sau dolomitice sunt urmtoarele:2HCl + CaCO3= CaCl2 + H2O + CO2, (2.1)184HCl + CaMg(CO3)2 = CaCl2 + 2H2O + 2CO2 + MgCl2.(2.2)Pentru calcularea cantitii de acid clorhidric necesar s dizolve o anumit cantitate de carbonat de calciu (CaCO3) se aplic relaii stoechiometrice. Se calculeaz masa molecularMa reactanilor i a produilor de reacie, dac se cunosc masele atomice ale elementelor chimice i se realizeaz evaluri cantitative ale reaciilor chimice.ntre rezultatele stimulrii formaiunilor de nisipuri, de gresie i de calcar exist diferene semnificative.Acidizarea se efectueaz n mod diferit de la un zcmnt la altul i chiar de la o sond la alta datorit: diversitii litologice a zcmintelor; proprietilor fizice diferite ale zcmintelor (presiune i temperatur); compoziiei chimico mineralogice i distribuiei variate a mineralelor n rocile colectoare; anizotropiei permeabilitii rocii magazin; naturii i compoziiei fluidelor acumulate n porii rocilor.Obiectivul tehnic al stimulrii formaiunii productive l reprezint obinerea unui factor skin post operatoriu neglijabil sau negativ, ce corespunde cazului ndeprtrii eficiente a modificrilor survenite n sistem. Obiectivul economic se consider c a fost atins atunci cnd s-a mbuntit afluxul defluidedinstrat nsondi productivitateasondei a crescut. Totodat, scurtareatimpuluinecesarrealizriioperaiei de stimulare proiectate i implicit reducerea timpului aferent ntreruperii din producie sunt elemente primordiale importante din punct de vedere economic.2.1.2. Fluide pentru operaiile de acidizare Soluii acide i neacidePentru stimularea prin acidizare a rocilor carbonatice se folosesc soluii deacidclorhidric, acidaceticsauamestecuri acide:acid cluorhidriciacizi organici, acid clorhidric i alcooli, acid clorhidric i tenside.Dincercetriledelaborator s-aconstatat c, ncondiii asemntoare, acizii organici reacioneaz mult mai ncet dect acidul clorhidric.n funcie denaturablocajului creat la nivelul formaiunilor productive pot fi folosite diverse soluii acide sau solveni i dezemulsionani.Pentru tratarea prinacidizare a rocilor carbonatice, n funcie de compoziia mineralogic a acestora, de distribuia mineralelor n roc, de proporia mineralelor carbonatice, de natura depunerilor din porii rocilor i de temperatur, n afara acidului clorhidric de concentraii diferite (8% HCl, 12% HCl, 15% HCl, 28% HCl) se pot folosi i alte sisteme acide:- acid clorhidric, sau amestec acid clorhidric acid fluorhidric ntr-o so- ie de alcool, recomandat pentru ameliorarea colmatrii i punerea rapid n producie a sondelor de gaze;- acid acetic cu iei pentru eliminarea blocajelor cu ap din sondele de iei la temperaturi 120 C;- acid sulfamic (HSO3NH2) sub form de soluie de concentraie 8 17% pentru tratarea sondelor greu accesibile, unde este mai uor de realizat transportul acidului sulfamic solid dect transportul acidului clorhidric lichid de concentraie industrial i pentru obinerea unei raze de tratare19mai mari la sondele la care s-au relizat tratamente repetate cu soluii de acid clorhidric;- amestec de acid clorhidric i acizi organici (acid acetic i acid formic) pentru ncetinirea reaciei soluiei acide cu rocile carbonatice i care are ca efect obinerea unei zone mai mare cu permeabilitate mbuntit n jurul sondei;- amestecuri de acizi i solveni aromatici pentru dizolvarea unor depozite organice insolubile n ap i a mineralelor carbonatice;- acizi spumani, recomandai n formaiunile cu porozitate mare, pentru oextraciemai rapidi eficientaproduilor dereaciesaupentru tratare zcmintelor ;de gaze cu presiuni i permeabiliti sczute;- acizi gelificai, emulsii acide sau neutre cu contrast de densitate pentru tratarea formaiunilor cu fisuri naturale.La tratamentelede stimulare prin acidizare a zcmintelor de gresiise recomand urmtoarele amestecuri acide:- amestec de acid clorhidric i acid fluorhidric de concentraii diferite n funcie de permeabilitatea i de temperatura formaiunii productive, de natura mineralelor componente din gresii i de proporia acestora;- amestec din metilen i biflorur de amoniu pentru tratamentul n profunzime a formaiunilor alctuite din gresii;- acid tetrafluoroboric pentru tratarea gresiilor care conin minerale potasice (feldspai) pentru evitarea precipitatelor contaminante;- amestec acid clorhidric, acid fluorhidric i alcool pentru matricea grezoas ce conine un procent mic de carbonai;- amestecde9%acidformic(HCOOH) i 3%acidfluorhidric(HF) pentru strate cu temperaturi mari (93 150C) cu scopul de a ntrzia consumarea acidului fluorhidric.Pentrutratarea prin acidizare a gresiilor fisuratese recomand un amestec de acid clorhidric i acid fluorhidric cu alcool sau acid tetrafluoroboric.Pentru gresiile fisurate cu o mare cantitate de carbonai ca material de ci- mentare (solubilitate n HCl 20%), contaminarea poate fi produs de lam sau particule fine de argil. La temperaturi mai mari de 150 Csunt recomandate fluideneacidedesuspensie saufluideneacide floculante. La temperaturi mai mici de 150C se utilizeaz acidul tetrafluoroboric.AditiviSoluiile acide ce urmeaz s se injecteze n stratul productiv, n afar de acizii necesari (clorhidric, fluorhidric, acetic, etc.)mai conindiferii aditivi cumar fi: inhibitori de coroziune, stabilizatori pentrucontrolul metalului, stabilizatori ai argilei, ntrzietori de reacie, intensificatori, solveni, alcooli, ageni termici, gaze energizante care au rolul de a anihila efectele negative ale soluiilor acide din sond i strat.Cunoatereastructurii i amecanismului deacionareafiecrui aditiv utilizat contribuie la selectarea i dozarea corect a acestora pe baza testelor de laborator.Inhibitori de coroziuneScopul inhibitorilor este s previn sau s reduc reaciile de coroziune a materialului metalic prin care circul soluia acid20Inhibitori de coroziune romneti pentru combaterea coroziunii acide: Formaldehida CH2O (aldehida formic) se adaug n soluiade tratare nproporie de12%dinvolumul soluiei acidecu concentraie 15% HCl; n sinergism cu ACOR 21 n soluii de 15% HCl, la temperaturi pn la 100C; n sinergism cu ACOR42 n soluii de 28% HCl la temperaturi pn la 90C. ACOR 21 singur; n sinergism pentru soluiile de 8 15% HCl n cantiti varabile funcie de temperatur (tabelul 2.1) . Tabelul 2.1. Cantitatea de ACOR 21 n funcie de temperaturI nhi bi t or uls aus i ner gi mulr ecomandatCantitatea de inhibitor (kg/m3) la temperaturile:2550 C 5070 C 70100CACOR 21 3 5 - -ACOR 21 Cu formaldehid (CH2O)- 5 73 47 107 10 ACOR 22 n amestec cu agentul tensioactiv S2 350, sau nonilfenol polietoxilat, acid acetic i butanol. ACOR 42 singur; n sinergism cu produi organici i anorganici, utilizat n cantiti variabile n funcie de temperatura de zcmnt i de concentraia acidului utilizat (tabelul2.2). CORED 22 nlocuiete produsul ACOR 22.Tabelul 2.2. Cantitatea deinhibitor ACOR 21necesar n funciedetemperatur i concentraia aciduluiConcentaia aciduluiinhibatInhibitorulsau sinergismulrecomandatCantitateadeinhibitor(kg/m3)latemperaturile: 15%.Intensificatori (dezemulsionani)Suntsubstane tensioactive, care se adaug n soluiaacidnproporie de 0,5 1% (uneori2 3%) din volumul acesteia cu scopul: - de a micora tensiunea superficial;- de a asigura o ptrundere mai uoar a soluiei acide n canalele fine ale stratului productiv. Substanele tensioactive cu rol de intensificatori pot fi: de tip anionic (alchilarilsulfonat)D5, RAG 27; de tip neionic (alchili, fenoli polietoxilai,acizi grai etoxilaiE 96, S2 350, STN 7; de tip cationic (amine organice).ntrzietori de reacieScopul ntrzietorilor de reacie este ncetinirea reaciei soluiei acide cu roca, astfel ca acidul neconsumat s ptrund pe o distan mai mare n stratul productiv.Tipuri de ntrzietori de reacie: surfactani anionici de tip alchilarilsulfonai; surfactani cationici care au i propieti de inhibitori de coroziune; surfactani neionici.22Alcoolii sunt fluide cu tensiune superficial sczut datorit proprietilor de vaporizare rapid.Rolul alcoolilor este de arecupera integral fluidele uzate i dea mbuntipermeabilitatea fa de gaze prin reducerea saturaiei n ap.Tipuri de alcooli utilizai n amestecurile acide de tratare:-izopropanol CH3 - CHOHCH3 folosit n concentraie 20%; -metanol CH3OH folosit n concentraie 30 40%.Gaze energizanteGazele energizante sunt azotul i dioxidul de carbon comprimate sau n stare lichid.Datorit caracterului lor miscibil cu hidrocarburile sunt folosite pentrumrireaeficienei operaiilor deacidizareaformaiunilor careconin iei remanent bogat n fracii grele.Variantele de injecie a gazelor energizante la operaia de acidizare: naintea efecturii tratamentului acid de stimulare; simultan cu soluia acid; dup introducerea soluiei acide; odat cu soluia acid complex sub form de spum.2.1.3. Tehnologia de tratare cu soluii de acid clorhidric a rocilor carbonaticeLaprogramareaoperaiei destimulareprinacidizareseineseamade obiectivul urmrit: baie acid pentru deblocare i/sau acidizare convenional. nfunciedeacesteobiectivevariazcantitateai compoziiasoluiei cai programul hidraulic.Lasondeleechipatecupackerdecoloandeippermanent nusepot executa bi acide pentru deblocarea formaiunii; se pot executa numai acidizri i fisurri acide.Pentru a realiza o acidizare cu soluie de acid clorhidric la o sond fr packer trebuie s se execute urmtoarele operaii: a. pregtirea sondei;b. prepararea soluiei acide;c. introducerea soluiei acide n strat.a. Pregtirea sondeiAceastpregtireconstndeosebi n curarea zonei tlpiisondei ia filtrului sondei de orice depuneri (fluid de foraj, oxizi, parafin) printr-o baie de acid. Operaia const n introducerea n sond a unei soluii de acid clorhidric de concentraie 8 12%, la care se adaug un inhibitor de coroziune i dup caz o soluie de concentraie 2 5% acid fluorhidric. n unele cazuri se utilizeaz compoziii mixte de acizi i substane tensioactive. Scopul acestei bi este de a preveni neutralizarea soluiei acide la trecerea ei prin zona cu depuneri, fapt care ar provoca scderea eficienei acidizrii propriu zise. b. Prepararea soluiei acidePreparareasoluiei acide sefaceprinamestecarea acidului tehnicde concentraie 32 35% HCl cu ap i o serie de aditivi, acetia din urm cu rol de a anihila efectele nedorite ale soluiei acide n sond i strat.23Laalegereaconcentraiei soluiei acideseineseamadefaptul co concentraiemai micpresupuneinjectareaunuivolummai maredesoluie pentrudizolvareaunei cantiti datederoci necesitapoi extragereadin sond a unei cantiti mai mari de soluie uzat. Utilizarea unei soluii acide de concentraiemareconduce la creterea cantitii de CaCl2i MgCl2, ceea ce mrete densitatea i vscozitatea soluiei uzate, crend dificulti la eliminarea acesteia din strat i n plus cresc costurile pentru protecia echipamentului din sond.Orientativ, se pot face urmtoarele recomandri pentru tratarea stratelor cu soluii de acid clorhidric: !- pentru strate cu permeabilitate absolut mic i presiune de strat mare se va injecta un volumde soluie de 0,5 0,6 m3/mstrat, cuo concentraie de 15% HCl.- pentru strate cu permeabilitate absolut medie i presiune de strat medie se va injecta un volumde soluie de 0,8 1,0 m3/mstrat, cuo concentraie de 12% HCl.- pentru strate cu permeabilitate absolut mare i presiune de strat mic se va injecta un volumde soluie de 1,0 1,5 m3/mstrat, cuo concentraie de 8 10% HCl.Tabelul 2.3. Densitatea HCl n funcie de concentraieDup stabilirea cantitii de acid ce revine pe metru perforat i a concentraiei soluiei acide, setrecelaprepararea nhabeasoluiei acide necesare pentru tratare.O soluie acid de o concentraie dorir se poate prepara din ap i acid tehnic sau dintr-o soluie de o concentraie mai slab dect cea aleas pentru tratarei acidtehnic. Valoareaconcentraiei acidului tehnicestetrecutn buletinul de analiz ce nsoete acidul.Dac se cunosc densitile soluiilor acidesse poate determina cantitateadeacidpurGsconinutde1m3soluiedeconcentraiedatCs conform relaiei:Concentraia,%Densitatea, kg/m3Concentraia, % Densitatea, kg/m31 1004,8 19 1095,22 1009,7 20 1100,23 1014,7 21 1105,74 1019,7 22 1110,85 1024,8 23 1115,96 1029,9 24 1121,47 1035,0 25 1126,18 1040,2 26 1131,09 1047,7 27 1136,810 1050,0 28 1142,211 1055,0 29 1147,112 1060,0 30 1152,613 1064,6 31 1157,714 1070,2 32 1162,815 1074,9 33 1168,016 1080,1 34 1172,717 1084,9 35 1177,918 1090,2 - -24Gs = Vs s Cs.(2.3)Pentru a obine 1 m3 soluie acid de tratare de concentraie dorit trebuie cunoscut cantitatea de acid clorhidric pur coninut de 1 m3 acid tehnic (con- centrat)Gscicantitateadeacidclorhidricpurconinutde1m3soluiede diluare,Gsd. Notnd cu Xfracia zecimal de soluie acid concentrat dintr-un m3 de soluie de tratare Vsc = X, i cunoscnd:Vst = Vsc + Vsd,Vst = 1 m3,Vsd = 1 X,se pot determina cantitile de acid tehnic concentrat i ap exprimate volumetric pentru a prepara 1 m3 soluie de tratare cu relaia:XGsc + (1X)Gsd = Gst (2.4) sdscsdstG GG GX,(2.5) unde: Gst este cantitatea de acid clorhidric pur coninut ntr-un m3 soluie acid de tratare; Gsd cantitatea de acid clorhidric pur coninut ntr-un m3soluie acid dediluare;Gsccantitatea de acid clorhidric pur coninut ntr-un m3soluie acid concentrat (acid tehnic).Existi altemodaliti dedeterminareaproximativacantitilor de acid tehnic i ap (exprimate n litri pentru a obine 1 m3soluie de tratare de concentraie dat), cnd nu se cunoate densitatea soluiilor acide i anume:- metoda analitic;- metoda grafic regula paralelogramului.Metoda analitic estimativ const n aplicarea urmtoarei relaii: scCstCB A , (2.6)unde: A este cantitatea de acid tehnic;B cantitatea de soluie acid de tratare; Cst concentraia soluiei de tratare; Csc concentraia acidului tehnic

Pentruaplicarea metodeigrafice (regula paralelogramului) se va utiliza figura 2.1.25 a. b.Fig.2.1. Regula paralelogramului pentru determinarea cantitiide acid tehnic i ap.n colul din stnga sus se trece concentraia acidului tehnic, n colul din stngajossetrececoncentraiaagentului dediluare(apa), iar laintersecia diagonalelor paralelogramului se trece concentraia soluiei de tratare. n coluriledindreapta sus i jos se trec diferenele de concentraie socotitepe diagonal (fig.2.1.a).Pentru a nelege aplicarea acestei metode se consider c trebuie s se prepare 1 m3 12% HCl din acid tehnic 30% HCli ap.Se completeaz colurile paralelogramului cu concentraiile soluiilor acideaacums-amenionat i rezultfigura2.1.b. Conformacestei figuri rezult c pentru a obine 30 l soluie 12% HCl sunt necesari 12 l soluie 30% HCl i 18 l ap. 30 l soluie 12% HCl .. 18 l ap 1000 l soluie 12% HCl x

6003018 1000 x l ap.Deci 1 m3 soluie 12% HCl se prepar din 600 l ap i 400 l 30% HCl.n mod frecvent, se utilizeaz concentraii ale soluiilor de tratare de 12 15% HCl. Aceste soluii nu sunt eficiente atunci cnd coninutul n carbonai al rocilorestepeste30 50%, dar se pot utiliza cu rezultate favorabile laun coninut de carbonai n roci de 15 30% i chiar mai mici (peste 5%).Concentraii mici de 8 12% HCl se utilizeaz n cazurile cnd stratul productiveste constituit din nisipuri slab cimentate cu material calcaros,de-oarece utilizarea unor soluii acide mai concentrate n asemenea situaii poate conduce la intensificarea viiturilor de nisip cu toate dificultile ce decurg din acesteaAcidul clorhidric tehnic utilizat la prepararea soluiei acide de tratare a stratelor productive este livrat cu un coninut de aproximativ 0,4% H2SO4. n urma reaciei impuritilor de acid sulfuric (din soluia de acid clorhidric) cu roca ce conine carbonai se formeaz gipsul, care se depunen sistemul poros al rocii.Pentruanihilarea acestui efect nedorit al acidului sulfuric, nainte de introducereasanstrat, soluiaacidpreparatntr-ohabsetrateazcu clorur de bariu, care reacioneaz cu acidul sulfuric. Sulfatul de bariu rezultat dinreacie, fiindinsolubil,sesedimenteaz. Duplimpeziresoluiaacidse poate pompa n strat.Soluia de tratare se prepar la sond sau la o baz special, acolo unde se justific acest lucru (cnd mai multe sonde sunt supuse frecvent la tratamente cu soluii acide).nmajoritateacazurilor, ordineadeadugareacomponentelor soluiei acide n hab este urmtoarea:26- ap n cantitatea necesar pentru obinerea volumului de soluie acid de concentraia dorit;- inhibitorul de coroziune adecvat;- acidul clorhidric tehnic n cantitatea stabilit;- stabilizatorul n proporia stabilit;- clorur de bariu, dac este cazul;- intensificatorul i se agit.Dup o pauz de limpezire a soluiei acide, prin sedimentarea sulfatului de bariu, se va ncepe pomparea acesteia n sond. n situaia n care soluia acid nu se trateaz cu clorur de bariu, dup adugarea tuturor aditivilor se ncepe pomparea acesteia n strat ntr-un timp ct mai scurt, mai ales n cazul sondelor la care se ntlnesc temperaturi ridicate, fiindc eficiena aditivilor se micoreaz sub aciunea acestui factor.c. Pomparea soluiei acide n stratSoluia acid, preparat de obicei la sond, ntr-o hab (cums-a menionat) se pompeaz cu ajutorul agregatelor prin interiorul evilor de extracie n stratul productiv. Operaia deacidizarepropriu-zisastratelor, ncazul ncarenuse utilizeaz pachere pentru izolarea acestora const din urmtoarele faze ce pot fi urmrite n figura 2.2:Fig.2.2. Schema de introducere a soluiei acide n strat.- Realizareaunei circulaii deiei nsond, cueviledeextraciect mai aproape de baza perforaturilor (fig. 2.2, a).- Introducerea soluiei acide prin interiorul evilor de extracie, pn cnd nivelul soluiei se ridic n spaiul inelar deasupra perforaturilor cu cca 2m urmat de nchiderea ventilului la coloan (fig. 2.2, b).- Pomparea restului de soluie acid cu ventilul la coloana de exploatare nchis. Sub aciunea presiunii, soluia acid ncepe s ptrund n strat (fig. 2.2, c).- Pompareaunui volumdeiei necesar pentrunlocuireacompleta soluiei acidedineviledeextraciei coloanasondei penlimea stratului productiv pentru mpingerea acesteia n strat (fig. 2.2, d)27a b c dDac distana ntre baza perforaturilor i talpa sondei este de civa metri, aceast zon numit sacul sondei se va izola cu o soluie de clorur de calciu, pentru a nu consuma o cantitate mai mare de soluie acid dect cea necesar introducerii n strat. Fazele operaiei de tratare cu soluie de acid clorhidric n cazul izolrii sacului sondei, pot fi urmrite n figura 2.3. Fig. 2.3. Fazele unei operaii de acidizare cu izolarea sacului sondeiDup realizarea circulaiei de iei n sond (fig. 2.3, a) se fixeaz evile de extracie cu 1 2 m deasupra tlpii.- Sepompeaznsacul sondei unvolumcorespunztor desoluiede clorur de calciu (sach D V22CaCl4 ) (fig. 2.3, b).- Se pompeaz un volumde iei (B+C) pentru aducerea soluiei izolatoare n sac.- Seridiceviledeextraciepuindeasuprabazei perforaturilor i se pompeazunvolumde soluieacid de tratare(A+B+C)astfelnct nivelul acesteia poate depii numai cu 2 m capul perforaturilor.- Se nchide ventilul la coloana de exploatare (fig. 2.3, c) i se introduce n continuare sub presiune restul de soluie acid.- Se pompeaz o cantitate de iei ce corespunde cu volumul A+B pentru a asigura introducerea soluiei acide n strat (fig. 2.3, d).- Se las sonda nchis pentru reacie cteva ore (nu mai mult de 12 ore) i apoi se procedeaz la extragerea soluiei din strat, respectiv la repunerea sondei n funciune.2.1.4. Distana de ptrundere a soluiei acide n strat.Presupunndformaiuneaproductivomogeni penetrareanstrat a soluiei acideuniformiradialrezultadncimeadeptrundereasoluiei acide n strat dintr-o relaie de egalitate ntre volumul de soluie acid injectat i volumul de pori invadat de aceast soluie:28 A Volumul coloanei n dreptul stratuluiB Volumul evilor de extracieC Volumul conducteide amestecieiVentilnchis Soluie HCla b c d ( )22s r ir R hm t q ,(2.7) unde: qi este debitul de injecie al soluiei acide;tr timpul de reacie al soluiei acide;R raza de ptrundere a soluiei acide n strat cu efect de dizolvare;rs raza sondei;h grosimea stratului productiv;m coeficientul de porozitate al rocii.Din relaia (2.7) rezult raza de ptrundere a soluiei acide n strat, cu efect de dizolvare: 2sr iarm ht qR +.(2.8)Calcularea razei de invazie a soluiei acide n strat:

2si iirm ht qR +, (2.9)unde: ti este timpul de injecie a soluiei acide de tratare. istiqVt .(2.10) Dacti>tr nseamncnutot volumul de soluie acid de tratare pompat n strat are efect de dizolvare, ci numai volumul pompat ntimpul echivalent timpului de reacie (fig. 2.4 Ri > Ra). PentruarealizaRi=Ra, adic ntreagacantitatedesoluieacidde tratare saib efect dedizolvare n strat, se poate aciona pe dou ci:adugarea de ntrzietori de reacie pentru a ncetini viteza de reacie a acidului cu roca; mrirea debitului de injecie. Fig.2.4 Distana de ptrundere rtstViq '.(2.11)2.1.5. Metodologia de proiectare a unei operaii de acidizare cu soluii de acid clorhidric a.Parametrii necesari peniru efectuarea unei operaii de acidizare29Pentru acidizarea unui strat productiv n care predomin rocile carbonati-icetrebuie cunoscute urmtoarele date:sunt:caracteristiciledeechiparealesondei deproducielacareseaplic operaia de acidizare: diametrul coloanei de exploatare D; diametrul evilor de extracie d: diametrul interior al evilor de extracie di; diametrul exterior al evilor de extracie d e.d dideAtin mm mm cm22 7/8 62,0 73,0 30,183 1/2 76,0 88,9 45,34 caracteristicile stratului productiv: presiunea stratului (presiunea static n dreptul formaiunii pro ductivepst = pc ); grosimea stratului productiv ce va fi acidizath;adncimea sondei pn la capul perforaturilor Hp; nlimea de la talpa sondei la baza perforaturilor,hsaccoeficientul de porozitate al rocilor stratului productiv, m; proprietile soluiei de tratare: densitatea soluiei acide de tratare, st; densitatea soluiei acide concentrate (acid tehnic), sc; densitatea soluiei acide de diluare sau a apeiad;vscozitatea soluiei de tratare, st ; proprietile fluidului ales pentru mpingerea soluiei acide n strat: densitatea ieiului (n cazul sondelor de producie), ; vscozitatea ieiului, ; alte caracteristici: volumul soluiei acide pe metru perforat, a; debitul de injecie,qinj; timpul de reacie,tr .b. Metodologia de proiectare Pent bruastabili volumul deapi deacidtehnicpentruprepararea volumului de soluie acid de tratare i pentru a determina numrul de agregate necesarpentrupompareaacestui volumdesoluiedetratarenstrat sevor parcurge urmtoarele etape: Determinarea volumului soluiei acide de tratare: Vst = a h. ( 2.12) Determinarea volumelor de soluie acid concentrat (acid tehnic) i de ap necesare pentru prepararea soluiei de tratare.Pentru a prepara 1 m3soluie acid de tratare (de concentraie dorit se va determina cantitatea de acid tehnic concentrat i cantitatea de ap exprimate volumetric aplicnd relaia (2.4): XGsc + (1X)Gsd = Gst1,30unde: Xeste fracia zecimal de soluie acid concentrat dintr-un m3de soluie acid de tratare; G cantitatea de acid clorhidric pur coninut de 1 m3 soluie acid:concentrat Gsc = Vsc sc Csc,(2.13) de diluare Gsd = Vsd sd Csd, (2.14) de tratare Gst = Vst st Cst.(2.15) Sepoateobineovaloareaproximativavolumelor desoluieacid concentrat i deapnecesare, laundnconsiderare numai concentraiile soluiilor acide, prin utilizarea relaiei (2.6) sau aplicnd regula paralelogamului. Calcularearazei deptrundereasoluiei acidenstrat cuefect de dizolvare cu relaia (2.8): 2sr iarm ht qR + ,Calcularea razei de invazie a soluiei acide n strat curelaia (2.9):2si iirm ht qR + .

Dac Ri > Ra ,respectiv t i > tr pentru ca ntreaga cantitate de soluie acid injectat n strat s aib efect de dizolvare se poate aciona pe dou ci: - adugarea de ntrzietori de reacie pentru a ncetini viteza de reacie a acidului cu roca, deci efectul este de mrire a timpului de reacie; - mrirea debitului de injecie. Determinarea presiunii de pompare: n condiiile pomprii n sond a soluiei acide de tratare; n condiiile pomprii ieiului prin evile de extracie pentru mpingerea soluiei acide n strat. h fr inj pp p p p + , (2.16)unde: pp este presiunea de pompare la suprafa; pinj presiunea de injecie la nivelul stratului productiv, a crei valoa re trebuie s fie mai mic dect presiunea de fisurare; pfr pierderile de presiune prin frecare n evile de extracie a fluidelor pompate n timpul operaieide tratare prin acidizare; ph presiunea hidrostatic a coloanei de fluid din evile de extracie. dL vpfr22,(2.17)

31 ph = Lg. (2.18) coeficientul de frecarecalculatcu relaia (2.20) n funcie de numrul Reynolds vdRe,(2.19)pentru regim turbulent : 4Re3164 0, .(2.20) densitatea fluidului circulat prin evile de extracie (HCl, iei)v viteza de deplasare a fluidului n evile de extracie; L lungimea evilor de extracie; d diametrul interior al evilor de extracie vscozitatea fluidului care circul prin evile de extracie. Alegerea agregatlore de pompare.n funcie de presiunea de pompare pp, calculat cu relaia (2.16), se alege din tabelele cu performanele agregatelor de cimentare i perforare (anexa 1) valoarea presiunii maxime de lucru, care corespunde unui diametru de plunger. Din coloana de debite teoretice, corespunztor acestui diametru de plunger se alege ovaloare a debitului teoretic, care poate fi realizat cuoturaie a motorului de antrenare, nm i un numr de curse duble pe minut la pomp np.Calcularea numrului de agregate necesar unei operaii de acidizare:1 + ainjaqqn , (2.21)

unde: na este numrul de agregate de pompare; qa debitul teoretic al agregatului de pompare.2.1.6. Tratarea gresiilor cu amestec de acid clorhidric i acid fluorhidricAlegerea amestecului acid de tratare, optim, se bazeaz pe un principiu simplu, i anume: soluia acid trebuie s ndeprteze n mod eficient contaminarea produs i s creasc permeabilitatea rocii colectoare.Criteriul de alegere a amestecului acid adecvat trebuie s in seama att de proprietile fizice i chimico mineralogice ale formaiunii productive, de proprietile fizico chimice ale fl uidelor coninute de aceasta, ct i de tipul de contaminare. Efectele amestecului de acid clorhidric i acid fluorhidric asupra gresiilorPentru tratarea zcmintelor productive constituite din roci silicioase cu coninut mic de carbonai (sub 15%) se utilizeaz soluii formate din amestecuri de acid clorhidric i acid fluorhidric.32nmod obinuitcolectoarele grezoase pot conine 50 85% dioxid de siliciu sub form de granule de cuar mpreun cu argile, feldspai, zeolii i mici cantiti de carbonat de calciu.Gresiile conin uneori uneori oxizi metalici, sulfai, sulfii sau clorite i siliciu amorf. Cimentarea reelelor de granule se poate datora prezenei depozitelor secundare de cuar, carbonai i/sau minerale argiloase autigenice.Argilele reacioneaz mult mai repede dect feldspaii i feldspaii reacioneaz mult mai repede dect cuarul (considerat aproape inert), n special nprezena concentraiilormari de protoni (H+) care provin fie de la HCl, fie de la HF din amestec i care pot s produc dizolvarea.n materialul de cimentare coninutul de feldspai trebuie s fie mai mic de 20% din volumul total deoarece ei pot fi o surs de Na+, K+ i/sau Al+3 chiar dac ei sunt silicai de schimb neionic. Calcitul i dolomitul care vor reaciona cu HF formnd un precipitat de CaF2ar trebui sreprezintemai puinde15%dinvolumul deroctratat, deoarece aceasta este cantitatea maxim care poate fi practic ndeprtat. Mineralele argiloase prezentenanumite proporii, pot fi ndeprtate nct s conduc la o cretere a permeabilitii fr pierderea consolidrii.Dinamestecul deacizi, acidul clorhidricareoaciunededizolvarea cimentului calcaros i a oxizilor de fier i aluminiu din roc, iar acidul fluorhidric dizolv elementele argiloase (silicai simpli i dubli de aluminiu) i feldspatice precum i nisipul cuaros, componente ale gresiilor.Trstura esenial a unui tratament de acidizare a gresiilor, bine proiectat, const n dizolvarea aluminosilicailor cu precipitarea mecanic concomitent a ctorva elemente de acid monosilicic.Principalele reacii chimice care au loc la acidizarea gresiei cu HF sunt: 2HF + CaCO3 = CaF2 + H2O + CO2, (2.22)Fluorurde calciu 4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O,(2.23)SilicatFluorur (nisip cuaros) de siliciu 2HF + SiF4 = H2SiF6,(2.24)Acid fluorosilicic36HF + Al2(Si4O10)(OH)2 = 4H2SiF6 + 2H3AlF6 + 12H2O,(2.25) BentonitAcid Acid (argil)fluorosilicic fluoroaluminic

H2SiF6 + 2(Na+, K+) = Na2SiF6 + 2H+,(2.26) H2SiF6 + 6Al3+ + 4H2O = 6AlF+2 + Si(OH)4 + 6H+.(2.27) Hidroxid de siliciuAcidul fluorhidric nu se utilizeaz dect n amestec cu acidul clorhidric datorit, pe de o parte, costului mai ridicat i, pe de altparte, probabilitii de 33precipitare a fluorurii de calciu, n contact cu rocile cu un coninut mai mare n carbonai de calciu.Acidul florhidricactivreacioneazcuoricemineralesausoluii care conin calciu i formeaz un precipitat alb solid, fluorura de calciu (CaF2), care este capabil s reduc permeabilitatea stratului.Ecuaia (2.22) prezint o reacie caracteristicgresiilor al cror material de cimentare este format din carbonai. Aceast reacie se mai poate realiza n strat datorit prezenei apei srate care conine ioni de Ca2+.Cnd un astfel de precipitat s-a format, dar nu a blocat complet mediul poros al formaiunii, el poate parial s se redizolve cnd acidul florhidriceste aproape neutralizat spre sfritul operaiei de acidizare. n acest timp, concentraia anionilor de fluorur din soluie este aa de mic, nct aluminiul dingresii, careaparenspecial caioni liberi (Al+3), estecapabil sextrag fluorul din precipitatul CaF2 pe care-lredizolv parial, conform reaciei: CaF2 + 2Al+3 = Ca+2 + 2AlF+2.(2.28)

n experimentele efectuate n laborator nu s-a observat ns o depunere excesiv de CaF2. De aceea se consider c n rocile cu coninut moderat de calcar nu existpericolul de obturare a porilor datorit fluorurii de calciu.Tetrafluorura de siliciu (SiF4) este un gaz solubil n ap, care se elimin uor la repunerea sondei n producie.De asemenea, acidul florhidric poate reaciona n continuare cu tetrafluorura desiliciu(SiF4) cndaceasta estencantitate mare, formnd acidul fluorosilicic 8H2SiF6), care ionizeaz parial n H+ i SiF62-.Soluia de HF se prepar numai cu ap dulce, al crui coninut n sruri fiindmic nuducelaprecipitareahexafluorosilicatului depotasiui natriu (K2SiF6, Na2SiF6).Pentruafavorizaformareadefluorosilicat decalciu(CaSiF6), parial solubil n ap, se adaug n soluia de acidizare aditivi pe baz de borai, dei n acest caz se reduce puin activitatea acidului fluorhidric.Dintreprincipalelecomponentemineralogicecaresentlnescntr-un strat de gresii, acidul fluorhidric are viteze foarte mari de reacie cu carbonaii, vitezede reacie moderate cu argila i viteze mai mici de reacie cu cuarul. Aceste viteze diferite de reacie ale acidului fluorhidric cu mineralele menionate au condus la utilizarea nc din 1935 a amestecului de HCl i HF sub denumirea de "noroi acid", pentru stimularea n timpul probelor de producieasondelor blocatecufluiddeforaj (pebazdeargil), datorit reaciilor favorabile ale acidului fluorhidric cu argila.Unparametrucareinflueneazvariaiapermeabilitii estedebitul de injecie i anume, la debite mari apare oputernic reducere temporar a permeabilitii, deoarece tendina de desprindere i antrenare a particulelor de argil este mai mare, iar timpul de dizolvare a lor de ctre acid este maimic..Serecomand, deci, introducerea n strat a soluieiacide cu debite ct mai mici pentru acidizarea matricei. Prin urmare, este necesar s se foloseasc presiuni difereniale mici asupra stratului tratat.Tehnologia de tratare a gresiilor cu amestec de acidc clorhidric i acid fluorhidric, 34Acidizareamatricei grezoasea unui strat productiv cu amestec de acid clorhidric HCl iacid fluorhidric HF se efectueaz n trei etape succesive:-presplarea; -tratarea propriu zis;-splarea n exces. ntre aceste etape nuse realizeaz pauz de reacie, ntruct reacia acidului fluorhidricdin amestecul acid este foarte rapd.Presplareaconstntratarea stratului productivcontaminat nmod preventiv, pentru a elimina precipitatele rezultate n urma reaciei unor minerale componente ale rocii colectoare cu soluia de tratare.Prin operaia de presplare se realizeaz rcirea preliminar a formaiunii nainte de injectarea amestecului acid, prevenindu-se reacia acidului fluorosi- licic (H2SiF6) cu argilele sau feldspaii i precipitarea silicagelului [Si(OH)4] n zona din imediata vecintate a sondei. Pentru rcirea garniturii de evi de extracie i a peretelui formaiunii se pompeaziniial cudebit micopartedinvolumul soluiei depresplare, urmat apoi de pomparea restului volumului de soluie de presplare cu debitul de injecie proiectat.Serecomadderegulpentruoperaiadepresplareosoluiedeacid clorhidric, pentruc eaprevinecontaminarea suplimentar" a gresiilor,cu coninut de5%pnla15%carbonai, prindezlocuireaapei interstiialei ndeprtarea carbonailor. Se efectueaz o acidizare obinuit introducndu-se n strat un volum de soluie de acid clorhidric de concentraie 5 15%, nct s revin o cantitate de 500 - 1000 l/m perforat. Soluia acid va conine i aditivi specifici: inhibitori de coroziune, ageni sechestrani, solveni, ageni tensioactivi.Volumul soluiei de acid clorhidric reprezintntre 50 70% din volu- mul total de HCl i HF care urmeaz s fie introdus n strat.Acidul clorhidric ptruns n strat creeaz o zon cu pH sczut n urma reaciei, n general foarte rapide, cu mineralele carbonatice prezente n compo- ziiarocii colectoare grezoase. Prin ndeprtarea acestor minerale se mpiedic reacia acidul fluorhidric activ cu carbonaii, evitndu-se formarea fluorurii de calciu (CaF2) care este un precipitat insolubil i care ar putea ridica gradul de contaminare al formaiunii productive.Acidul clorhidric utilizat la presplare dizolv parial oxizii, sulfurile i cloritele din argilele prezente n gresii i crete puterea de dizolvare a acidului fluorhidric. De asemenea dezlocuiete apa srat din sond i din zona de strat nconjurtoare, mpiedicnd contactul dintre ionii de calciu, sodiu i potasiu din apa srat i combinarea lor ulterioar cu acidul fluorhidric , spre a nu se forma compui de precipitare precum fluorosilicaii de calciu, de sodiu sau de potasiu.Fluorosilicatul de calciu (CaSiF4) este parial solubil n ap (10,6 g/100 cm3 ap) i are o solubilitate mrit n mediu acid. Hexafluorosilicatul desodiu(Na2SiF4) i cel depotasiu(K2SiF6) sunt insolubiili irezult,sub forma unor precipitate cu structur gelatinoas, din reacia acidului fluorhidric cu apele de zcmnt care conin sruri de sodiu i de potasiu. Aceste precipitate gelatinoase nfund spaiul poros al rocii i pot s micoreze efectul tratamentului sau chiar s blocheze zona de strat tratat.35Se recomand ca volumul de acid clorhidric necesar pentru presplare s fie suficient, ca niciodat frontul de acid fluorhidric s nu depeasc pe cel de acid clorhidric activ. O presplare abundent scade mult dimensiunea zonei n care este foarte posibil precipitarea. n general, concentraia soluiei de acid clorhidric folosit la presplare trebuies fiemaimare dect concentraia de acid clorhidric din amesteculacid (HCl i HF) care urmeaz s se injecteze n etapa urmtoare. Distana de ptrundereefectiv a acidului activ n formaiuneacontami-nat este de circa 0,3 0,7 m, i ea depinde de urmtorii factori:- commpoziia mineralogic a rocii;- temperatura la nivelul stratului productiv;- concentraia acidului;- debitul de injecie al soluiei acide.Solvenii aromaticiprecumtoluenul sau xilenul, cu sau fr acid clorhidric, pot fi folosii pentru ndeprtarea particulelor de parafin i asfaltene n etapa de presplare.n aceast etap sunt, de asemenea, folosiisolvenii mutuali(cum este etilenglicolmonobutileter-EGMBE).Aceti solveni trebuie s fie testai n detaliu pentru a determina compatibilitateacuieiul din formaiunea respectiv.n mod normal ei sunt utilizai n combinaie cu HCl sau ap srat cu amoniu. Trebuie s fie luate msuri speciale cnd se folosesc solvenii mutuali, deoarece s-a constatat din cercetrile efectuate c n sistemele de iei i ap aceti solveni pot mobiliza particulele fine i contribuie la migrarea lor conducnd la blocarea formaiunii.Acidul acetic(CH3COOH)poatenlocui acidul clorhidricl netapade presplare. Acest acid n concentraie de 5 10%. ndeprteaz carbonaii din formaiunile sensibile la actd clorhidric.Acidul acetic, ca toi acizii organici, are acelai efect de umflare a argile- lor, ca i apa dulce. De aceea se recomand o soluie de 2 5% clorur de amoniu (NH4Cl) amestecat cu 5 10% acid acetic (CH3COOH) care menine compatibilitatea cu formaiunea i ajut la prevenirea umflrii argilei.Tratarea propriu zis (etapa a doua) const n introducerea n strat a mestecului de HCl i HF, utilizndu-se volume relativ mari de soluie acid i anume 1500 2500l/m perforat. n unele cazuri aceste volume pot ajunge pn la 5000 l/m perforat. Se folosesc volume mai mici de soluie acid atunci cnd se trateaz un nisip slab consolidat i exist pericolul apariiei unor viituri de nisip, iar pentru tratarea gresiilor consolidate se folosesc volume mai mari de soluie acid, mai ales cnd exist un blocaj puternic cu fluid de foraj, sau cnd stratul conine un procent mai mare de argile.Pentru creterea eficienei operaiilor de acidizare a gresilori este important de tiut faptul c distana de la peretele sondei pe care tratamentul cu HCl i HF este foarte evident, variaz ntre 25 35 cm.Utilizareaunor volumemari desoluieacidnuvamri distanade ptrundere cu efectde dizolvare a amestecului acid dect nesemnificativ din punct de vedere al permeabilitii, dar poate duce la slbirea gradului de cimentare al rocii rezervor, cu efecte negative asupra productivitii la repunerea sondei n producie.36Acidul fluorhidric, din amestecul acid, va reaciona cu argilele, feldspaii, nisipul, fluidul de foraj i filtratul pastei de ciment, rezultnd o mbuntire a permeabilitii zonei de strat din jurul sondei. Acidul clorhidric din acest amestec reacioneaz doar parial, rmnnd nmareparteneconsumat, iareroluldeameninepH-ulsoluiei lavalori mici, mpiedicnd astfel depunerea n porii rocilor colectoare a unor produi rezultai din reaciile acidului fluorhidric. De asemenea favorizeaz meninerea nsoluieamajoritii produilor dereacie(inclusivafluorosilicatului de calciu) care pot fi n acest mod eliminai la repunerea sondei n producie.Soluiadeacidclorhidricdinamestecul acidmpingemai departen formaiune soluia deacidclorhidric injectat netapadepresplare, prin urmare se extinde zona de ndeprtare a carbonailor i de pH sczut.Ulterior, ntimpulinjecieiamestecului acid,ntreaga cantitate de acid clorhidric injectat n etapa de presplare se consum.Acidul fluorhidric activ din amestecul acid se neutralizeaz lng sond, ntruct reacioneazrapidcucantiti relativmari deargilei particulede feldspai. ntre timp, frontul de acidul fluorhidricconsumat se va propaga ncet n formaiune, prin zona de pH sczut.Modificrile proporiei acizilor n amestecul acid, folosit pentru tratare, pot ajuta la eliminarea precipitrii fluorosilicailor.Cercettorii aurealizat testedelaborator princareauconstatat cum reacioneaz amestecurile aciden diferite formaiuni,la diferite temperaturi. Rezultatele obinute indic faptul c proporia minim a amestecului acid (HCl i HF) este de 6 la 1 i proporia optim este de 9 la 1. Amestecul acidobinuit (12%HCl 3%HF) afost utilizat ani de-a rndul, pentru creterea produciei din formaiunile de gresii. Din1980, specialitii aunceput sfoloseascdiverseconcentraii de HCl i HF n amestecul acid, pentru a soluiona importante probleme legate de blocare.La introducerea amestecului acid n strat, n urma contactului HF cu roca grezoas se produc trei tipuri de reacii: primar, secundar i teriar. Reacia primarconduce la formarea de fluoruri de siliciu i de aluminiu.n timpul acestei reacii, produii rezultai vor conine o mare cantitate de cid activ, deoarece din amestecul acid se consum numai o mic parte de acid clorhidric. 19HF + NaAlSi3O8 + 3HCl 3H2SiF6 + AlF2+ + Na+ + 8H2O + 3Cl-, (2.29)19HF + KAlSi3O8 + 3HCl 3H2SiF6 + AlF2+ + K+ + 8H2O + 3Cl-.( 2.30)Reacia secundarjustific rezultatele obinerii produilor de reacie n formaiunileproductivesupusetratamentelor cuamestecacid. Fluorurilede siliciucontinusreacionezecuargilai silicatul suplimentar (feldspatul), elibernd o mare cantitate de aluminiu n soluie i consumnd cea mai mare parte din HCl rmas.Cantitatea de acid remanent depinde de proporia HCl / HF din amestecul acid37 H2SiF6 + 6NaAlSi3O8 + 18HCl + 10H2O 6Na+ + 6AlF2+ + 18Cl- + 18H2SiO3 + SiO2 2H2O,(2.31)H2SiF6 + 6KAlSi3O8 + 18HCl + 10H2O 6K+ + 6AlF2+ + 18Cl- + 18H2SiO3 + SiO2 2H2O.(2.32)n timpul reaciei secundare, concentraia sodiului (potasiului) rmas n soluielasfritul reaciei primarepoatescreascpnlapunctul ncare acidul fluorosilicic, ce nu a reacionat, poate s precipite din soluie sub form de fluorosilicat de sodiu sau fluorosilicat de potasiu.Reacia secundar este o reacie rapid, care. poate fi controlat.Problema este c fluorosilicatul poate precipita n porii rocii foarte aproape de sond, prin aceasta producnd o contaminare mai accentuat dect precipitarea siliciului hidratat pe suprafeele argilelor.Dei precipitarea siliciului nu poate fi oprit, precipitarea fluorurilor de siliciupoatefi mpiedicatprincretereaconcentraiei HCl lacareareloc scderea solubilitii srurilor de sodiu i potasiu..Reacia teriareste aceea n care se produce crusta de aluminosilicat. Aluminosilicatul este crusta amorf care conine att aluminiu ct i siliciu. Un factor favorizant pentru depunerea crustei l constituie apa srat care duce la mrirea pH-ului soluiei acide. Crusta poate s creeze probleme grave de blocare.Fluoruriledealuminiu, carermnnsoluie, continusreacioneze pn se consum tot acidul. Dup ce acidul s-a consumat, din soluia rezultat se poate produce depunerea alumino silicatului.n funcie de permeabilitatea rocii, de cantitatea de minerale din constitu- ia rocii care pot crea probleme de blocare n urma reaciei cu acizii i n func- ie de temperatura zcmntului, specialitii recomand diferite soluii de amestec de HCl i HF pentru tratarea cu succes a formaiunilor slab cimentate i cu posibil mobilitate a particulelor solide fine sau a celor de gresii. Aceste recomandri pot fi urmrite n tabelul 2.4.Tabelul 2.4. Linii orientative de utilizare a amestecului de HCl i HF C o n d i i iSoluiide presplareSoluie acidde tratareSolubilitate HCl > 20%Se folosete numai HClPermeabilitate mare (> 100 mD)Cuar (80%), argil (< 5%) 15% HCl 12,0% HCl 3,0% HFFeldspat (> 20%)15% HCl 13,5% HCl 1,5% HFArgil (> 10%)5% HCl 6,5% HCl 1,0% HFArgil clorito-feruginoas 5% HCl 3,0% HCl 0,5% HFPermeabilitate mic ( 10 mD)Argil (< 5%)7,5% HCl sau 10% CH3COOH6,0% HCl 1,5% HFClorit mult5% CH3COOH 3,0% HCl 0,5% HF38ntabelul 2.5sunt prezentate amestecuri de HCl i HFcare pot fi utilizate, la diferite temperaturi, pentru formaiunile cu un coninut mai mare de feldspat de sodiu, feldspat de potasiu sau ilit.Tabelu 2.5. Amestecul acid n funcie de temperatur M i n e r a l eConc e nt r a i e Temperatura% HCl % HF CFeldspat de sodiu 13,5 1,5 799,0 1,0 < 79Feldspat de potasiu 13,5 1,5 1219,0 1,0 93-1217,0 0,75 79-936,0 0,5 52-796,0 0,4 38-52Illit 13,5 1,5 939,0 1,0 52-937,0 0,75 38-52Peste 79C amestecul 13,5% HCl 1% HF nu provoac precipitarea n formaiunile productive cu mult feldspat de sodiu. Sub 79C amestecul 9% HCl - 1% HF previne precipitarea fluorosilicatu- lui de sodiu.Tabelul 2.6 conine volumele necesare pentru diferite concentraii ale amestecului acid.Tabelul 2.6. Volumele echivalente de soluie acid Ame s t e c u l a c i dV o l u m u lm3/m12,0% HCl - 3,0% HF 1,24213,5% HCl - 1,5% HF 1,8639,0% HCl - 1,0% HF 2,484Din rezultatele experimentelor de laborator i a celor obinute n schel s-aconstatat cadugareaunei cantiti deacidaceticnfluideledetratare (amestecul HCl i HF) ajut la prevenirea precipitrii i depunerii n formaiunea productiv a hidrogelurilor formate din aluminosilicai i silicageluri.Concentraia de 3%(procente volumetrice) acid acetic s-a dovedit eficient cnd s-a folosit amestecul de acizi cu 1,5%HF.Concentraiile sczute ale HF din amestecurile acide folosite reduc eventualitateadepuneriisubstanelorcontaminante prin limitarea cantitii de HClconsumatnreaciilesecundare,n mod deosebit cnd cantiti mari de argile, feldspai i/sau zeolii sunt prezente. La concentraii ale HF mai mari de 1,5% trebuie s se utulizezeconcen- traii mai mari de acid acetic dacminerale menionate sunt prezente.Splarea n exces sau postsplarea (etapa a treia) este destinat evacurii soluiei acide uzate i a produilor de reacie rezultai n etapa anterioar, din stratul productiv contaminat supus tratamentului cu amestec de acizi.39Scopul postsplrii este i acela de a fora excesul de H2SiF6s intre n formaiune acolo unde i va fi permis s reacioneze.Fluidele recomandate pentru splarea n exces sunt: clorura de amoniu NH4Cl, sau soluie de 5 7,5% HCl, sau motorin pentru sondele de iei; clorurade amoniu NH4Cl, sau soluie de 5 7,5% HCl pentru sondele de gaze.Se injecteaz n strat, dup amestecul de HCl i HF, un volum de soluie de postsplare egal cu volumul soluiei introduse n etapa a doua. n aceast soluie se adaug aditivi pentru combaterea coroziunii, pentru refacerea umectabilitii fa de ap a rocilor, pentru mpiedicarea formrii de emulsie i pentruuurareaeliminrii dinstratul productivasoluiei uzatempreuncu produii de reacie. Experiena pe plan mondial a artat c o eficien sporit se obine dac seadaugsoluiei dinetapaatreiaunglicol eter,carearecaliti deagent antiadsorbant.S-aconstatat crezultatefoartebunesepot obineprinutilizareade etilenglicolmonobutileter (EGMBE), care nltur particulele fine umectate cu iei depesuprafaarocilor i redacestora uncaracter hidrofil reducnd tensiunea interfacial ntre iei i ap.Pentru prevenirea depunerii silicatului i pentru creterea eficienei tratamentului deacidizareagresiilorargiloaseeste necesar s seutilizezeo compoziiespecialpentrupostsplare(motorin,azot,soluiede510% HCl,soluie de 3% acid acetic sau soluie de 2 3% clorur de amoniu), iar punerea n producie a sondei trebuie realizat fr pauz de reacie.Pentru stratele neomogene i pentru cele alctuite din roci cu coninut ridicat de minerale argiloide i cu valori reduse de permeabilitate, se recomandutilizareasoluiilor acide alcoolicecareajutattlaptrunderea mai uoara soluiei acide n formaiune, ct i la extragerea rapid a soluiei acide consumate, datorit tensiunilor interfaciale sczute. Spredeosebiredesubstaneletensioactive, alcoolul nuseadsoarbepe roc i tensiunea superficial a soluiei acide rmne neschimbat dup trecerea ei pe roci cu procente mari de argile. Cei mai utilizai alcooli sunt: metanolul, izopropanolul, etanolul i butanolul. La alegerea alcoolului trebuie s se aib n vedere compatibilitatea acestuia cu acizii i aditivii folosii la prepararea soluiei acide de tratare. La sondele noi, spate pentru exploatarea zcmintelor de iei la care s-a constatat lips de aflux, se recomand introducerea n dreptul stratului produc- tiv a unui amestec de HCl i HF i apoi efectuarea perforrii n acest mediu acid, pentru ca primul lichid care ptrunde din sond n perforaturi s fie solu -ia acid, obinndu-se astfel o bun comunicaie ntre strat i sond.Perforarea sondelor n mediu acid se recomand pn la temperaturi n strat de circa 95C i numai n prezena unui inhibitor de coroziune cu eficien ridicat, astfel ca soluia acid s poat staiona n sond mai mult timp fr a coroda coloana de exploatare.Tratamentul destimulare cu amestec deHCl i HF nu se aplic n orice situaie n trei etape n succesiunea normal prezentat..n sondele de exploatare a cror formaiuni productive sunt alctuite din gresii cu un coninut ntre 5% pn la 15% carbonai, ce au fost foarte puternic 40deteriorate (s>100), tratarea acestora n faza iniial cu soluie de 3% HF n cantitatede0,1250,5m3/m, pentrureducereafactorului skin, aasigurat succesul tratamentului cu amestec acid.Circulaia invers trebuie realizat imediat duptratamentul propriuzispentrureducerealaminimaansei precipitatelor secundare de a reaciona cu HF neutralizat.n situ