Download - operatii si reparatii la sonde

Transcript

EXTRACŢIA PETROLULUI

OPERAŢII DE STIMULAREINTERVENŢII ŞI REPARAŢII

INFLUENŢA ZONEI DE STRAT DIN JURUL GĂURII DE SONDĂ

ASUPRA EXPLOATĂRII SONDELOR

1.1. Cauzele care conduc la blocarea curgerii fluidelor din stratele productive spre sonde

Pe întreaga durată de exploatare a unui zăcământ de hidrocarburi de la

deschidere, punere în producţie şi apoi pe parcursul exploatării până la stadiul de epuizare a sa din punct de vedere energetic, pot interveni o serie de factori şi de fenomene, care prin natura, frecvenţa şi intensitatea lor, au ca efect crearea unei bariere în calea curgerii libere a fluidelor din sistemului strat - sondă în ambele sensuri

Schimbaea condiţiilor naturale de echilibru în care se află rocile şi fluidele conţinute în zona din vecinătatea găurii de sondă. conduce la o diminuare a afluxului de fluide din strat în sondă pentru sondele de extracţie şi o scădere a influxului de fluide care sunt introduse din sondă în strat în cazul sondelor de injecţie.

Rezistenţa la curgere întâmpinată de fluide în zona de strat din jurul găurii de sondă poate avea cauze multipleGradul de blocare al curgerii fluidelor în această zonă depinde de caracteristicile fizico-geologice ale zăcământului deschis pentru exploatare (compoziţia mineralogică a rocilor colectoare, proprietăţile fizice ale rocilor colectoare şi ale fluidelor conţinute), dar şi de modul de deschidere prin foraj, respectiv de modul de punere în producţie şi exploatare a sondelor.

Rezultatul final al creării acestor rezistenţe la curgere îl constituie pierderea parţială sau totală a capacităţii de producţie a stratului care impune ca necesitate imediată aplicarea operaţiilor specifice de intervenţie în vederea diminuării deteriorărilor produse şi refacerii condiţiilor de curgere a fluidelor din formaţiunea respectivă.

Principalele cauze care duc la frânarea şi uneori chiar la blocarea curgerii fluidelor, afectând capacitatea de producţie a formaţiunilor exploatate şi implicit productivitatea sondelor, sunt:

a) neuniformitatea colectorului;b) imperfecţiunea hidrodinamică;c) reducerea permeabilităţii formaţiunii productive din jurul peretelui

sondei provocată de: - fluidele utilizate în etapa de pregătire a sondei pentru exploatare:

• fluide de foraj;• paste de ciment;• fluide de perforare;• fluide de punere în producţie;

- fluidele utilizate în perioada de exploatare a sondei: • apa introdusă pentru curăţirea prin circulaţie a nisipului din talpă

• fluide introduse în sonde pentru efectuarea operaţiilor de stimulare sau de recuperare secundară (soluţii alcaline, abur, dioxid de carbon);d) schimbarea condiţiilor de zăcământ;e) aplicarea metodelor de prevenire şi combatere a viiturilor de nisip;f) aplicarea incorectă a unor metode de intensificare a afluxului de fluide

Efectele filtratului pătruns în stratele productive în timpul forajului şi punerii sondelor în producţie, ale apei introduse în strat în perioada de exploatare şi ale schimbării condiţiilor de zăcământ sunt:

- blocarea cu apă;- umflarea şi dispersarea argilei;- depunerea crustelor;- formarea emulsiilor;- blocarea cu bacterii;- modificarea proprietăţilor rocii colectoare;- depunerea unor fracţii grele de ţiţei în porii rocii;- formarea unei zone cu saturaţie mare în gaze.De cele mai multe ori, mecanismele de deteriorare a curgerii fluidelor în

zăcământ se suprapun şi generează efecte complexe. Aproape fiecare operaţie realizată într-o sondă (de foraj, pregătire pentru punerea în producţie, intervenţii şi stimulare) poate constitui o potenţială sursă de contaminare.

De aceea, în practică este foarte important ca specialiştii care se ocupă de exploatarea zăcămintelor de petrol şi gaze să cunoască cu precizie tipul blocării precum şi condiţiile termodinamice, care au generat sau au influenţat separarea şi depunerea materialului de blocare pentru a putea proiecta şi realiza operaţiile de modificare în sens favorabil şi eficient a procesului de exploatare şi respectiv a estima efectele acestor operaţii.

Ca rezultat al eforturilor întreprinse în domeniul cercetării, în ultimii ani s-au făcut importante progrese privind identificarea factorilor cauzali şi de întreţinere a contaminării şi în perfecţionarea tehnicilor şi tehnologiilor de tratare aplicate în scopul diminuării sau prevenirii contaminării şi stimulării curgerii fluidelor în stratul productiv.

a. Neuniformitatea colectorului

Această însuşire a unui zăcământ de hidrocarburi, des întâlnită, apare ca evidentă în cazul în care o sondă produce cu un debit sensibil mai mic decât al sondelor din jur, care produc din aceeaşi formaţiune, ca urmare a permeabilităţii naturale reduse în zona de drenaj a acestei sonde, în comparaţie cu cea din zonele de drenaj ale sondelor vecine. Variaţia de permeabilitate poate fi consecinţa diferenţei majore dintre compoziţiile mineralogice ale rocilor care intră în alcătuirea formaţiunii respective.

Curgerea fluidelor prin medii poroase are loc în spaţii mici şi cu intercomunicaţii multiple, cu frecare interioară a fluidului în spaţii mărginite de pereţi impermeabili. Permeabilitatea unui strat productiv variază în diferite puncte ale stratului. Întrucât, în general, permeabilitatea variază cu direcţia de stratificaţie, mediul poros prin care se deplasează fluidele este un mediu anizotrop din punct de vedere al permeabilităţii. De regulă, permeabilitatea pe direcţia de stratificaţie este mai mare decât cea perpendiculară pe direcţia de stratificaţie

Într-o sondă, în care deschiderea prin foraj a stratului anizotrop se realize-ază complet, curgerea fluidului se poate considera ca plan - radială, iar dacă forajul sondei nu se realizează până la culcuşul stratului, curgerea este considerată radial - sferică.

În curgerea plan - radială a fluidelor din stratul productiv spre sonde, suprafaţa de filtrare scade pe măsură ce se micşorează distanţa (raza) până la sondă, iar vitezele de curgere cresc corespunzător şi ca urmare rezistenţa la

curgere a fluidelor în zona din jurul găurii de sondă se măreşte. În cazul unor strate cu permeabilitate mare, această rezistenţă la curgere nu împiedică obţinerea unor debite convenabile ale sondelor. La stratele cu permeabilitate mică, rezistenţa la curgere poate determina obţinerea unor debite scăzute ale sondelor, mai ales când nu se dispune de presiuni de zăcământ, care să permită crearea unei presiuni diferenţiale suficient de mare între strat şi sondă. În astfel de cazuri, în vederea măririi permeabilităţii stratului în zona din jurul sondei se pot aplica metode de tratare corespunzătoare, cum ar fi fisurare hidraulică neutră sau acidă.

b. Imperfecţiunea hidrodinamică

În procesul de pregătire a unei sondei pentru exploatare, efectele penetrării parţiale a stratului productiv şi ale echipării sondei în dreptul acestuia, privite din punct de vedere hidrodinamic, introduc în sistem unele modificări cu implicaţii nefavorabile asupra curgerii fluidelorApariţia rezistenţelor suplimentare conduce la o diminuare a capacităţii de producţie a formaţiunii.

Printr-o sondă hidrodinamic perfectă se înţelege o sondă care îndeplineş- te următoarele condiţii:

- traversează complet stratul productiv pe întreaga grosime; - gaura de sondă rămâne netubată şi neutilată cu vreun dispozitiv de

construcţie specială (filtru) în dreptul stratului productiv.Prin imperfecţiune hidrodinamică se înţelege nerespectarea uneia din

aceste condiţii. În această situaţie, sonda poate deveni din punct de vedere hidrodinamic:

• imperfectă după grad;• imperfectă după mod.

b1.O sondă este imperfectă după gradul de deschidere, când stratul productiv este penetrat numai parţial în procesul de foraj.

În cazul în care stratul ar fi penetrat complet, ar exista tendinţa de formare a conurilor de apă la talpa sondei sau s-ar putea realiza o zonă de tranziţie la contactul apă – ţiţei, care prezintă o anumită distribuţie a saturaţiei cu fluide;

b2. O sondă este imperfectă după modul de deschidere, când accesul fluidelor din strat în sondă se face numai printr-o porţiune din suprafaţa deschisă a stratului productiv.

Utilarea sondei, în dreptul formaţiunii productive se realizează cu scopul de a asigura stabilitatea scheletului mineral solid al stratelor productive slab consolidate sau neconsolidate, pentru ca în perioada de exploatare să se limiteze sau chiar să se opreas- că deplasarea particulelor solide din strat în sondă, odată cu fluidele. Prezenţa în dreptul pereţilor stratului productiv a unei coloane tubate, cimentate şi perforate sau a unui dispozitiv de construcţie specială, realizează o suprafaţă de curgere mai mică decât suprafaţa stratului deschis şi produce unele schimbări ale curgerii prin introducerea în sistemul strat - sondă a unor elemente cu efect de frânare a deplasării fluidelor.

Debitul unei sonde perfecte din punct de vedere hidrodinamic Q0p, spre care are loc o curgere plan - radială, a unui lichid omogen şi incompresibil, în regim de filtrare liniar şi staţionar, printr-o zonă de drenaj de formă cilindrică

cu secţiune inelară, alcătuită dintr-un mediu poros uniform (izotrop), se expri- mă prin relaţia:

(1.1)

unde: Q0p este debitul unei sonde perfecte din punct de vedere hidrodinamic, în condiţii de suprafaţă;

k - permeabilitatea stratului productiv;h - grosimea stratului productiv;pc - presiunea de contur; pd - presiunea dinamică a fluidului în dreptul stratului productiv;Rc - raza conturului de alimentare;rs - raza sondei;bt - factorul de volum al lichidului;t - vâscozitatea fluidului, în condiţii de zăcământ.

Debitul unei sonde imperfecte din punct de vedere hidrodinamic Q0i într-o formă generală, se poate exprima cu relaţia:

. (1.2)

Coeficientul de corecţie s1 caracterizează rezistenţa opusă curgerii datorită imperfecţiunii sondei (factor al efectului pseudoskin sau skin aparent, pentru compensarea căruia este necesară o cădere de presiune suplimentară pentru a obţine acelaşi debit ca în cazul când nu ar fi survenit modificările respective):

, (1.3)

unde: este coeficientul care caracterizează rezistenţa opusă curgerii libere a fluidelor din strat în sondă, datorită imperfecţiunii sondei după modul de deschidere;

- coeficientul care caracterizează rezistenţa opusă curgerii, datorită imperfecţiunii sondei după gradul de deschidere al stratului.

Coeficienţii şi sunt factori care caracterizează pseudoskinurile de origine mecanică şi fizică, ce sunt atribuite sondei în sine şi care se menţin după echiparea ei. Pentru determinarea coeficienţilor şi se pot utiliza relaţii analitice sau diagrame prezentate în lucrările de specialitate. Pentru a estima valoarea factorului efectului pseudoskin, în cazul instală-rii în sondă a unui filtru metalic simplu (cu şliţuri sau cu orificii), pot fi utilizate relaţii analitice adaptate de Sciurov şi Muskat.

V.I. Sciurov, în urma cercetărilor făcute pe modelele electrice, a construit diagrame mai complete pentru obţinerea valorilor factorului pseudoskin sp. Aceste valori sunt funcţie de: diametrul coloanei de exploatare D, adâncimea de pătrundere în strat a unui glonţ l, diametrul glonţului, dp, şi de numărul de perforaturi, n. Cu cât numărul de perforaturi, diametrul perforaturilor şi adâncimea de penetrare a gloanţelor sunt mai mari, se pot obţine valori sp < 0. Acest lucru se explică prin mărimea suprafeţei de filtrare în strat, create de canalele practicate de gloanţele care pătrund în mediul poros.

Pseudoskinurile au o importantă influenţă asupra condiţiilor de producţie, deoarece ele induc căderi suplimentare de presiune:

. (1.4)

Debitul Q0i al unei sonde imperfecte hidrodinamic se poate scrie şi sub forma:

. (1.5)

În modul acesta se vede că debitul unei sonde hidrodinamic imperfecte este egal cu cel al unei sonde hidrodinamic perfecte (relaţia 1.1) ce produce în aceleaşi condiţii, dar care ar avea raza redusă rr , obţinută cu relaţia:

. (1.6)

Evident că dacă s1 0 (cazul existenţei unei rezistenţe suplimentare în calea curentului de fluid, la intrarea din strat în sondă), atunci rr rs.

c1. Pătrunderea în stratul productiv a fluidelor utilizate în etapa de pregătire a sondei pentru exploatare

În timpul traversării prin foraj a stratelor cu acumulări de hidrocarburi, în urma expunerii mediului poros la acţiunea fluidului de foraj pe bază de apă, în acest mediu poate avea loc invazia separată sau simultană a:

- fluidului de foraj;- particulelor solide, neumectabile din fluidul de foraj;- filtratului, provenit din apa liberă sau de constituţie din fluidul de foraj.Deteriorarea formaţiunii productive în timpul forajului este o problemă

frecventă şi greu de evitat, în mod deosebit pentru sondele care deschid zăcăminte cu permeabilitate foarte mică.

În formaţiunile productive, care conţin minerale argiloase de tip expandabil, pătrunderea fluidelor pe bază de apă conduce la dificultăţi serioase atât în ceea ce priveşte forajul cât şi în ce priveşte exploatarea.

Destabilizarea argilei în timpul forajului stratelor marnoase poate să producă prinderea garniturii de prăjini de foraj, instabilitatea găurii de sondă şi concentrarea sub formă de solide nedorite a sfărâmăturilor detritice,

antrenate şi dispersate în fluidul de foraj. Când un astfel de fluid (pe bază de apă) invadează o zonă productivă ce conţine minerale argiloase, se poate realiza o puternică şi permanentă scădere a permeabilităţii efective faţă de ţiţei, ca rezultat al umflării argilei, migrării particulelor argiloase şi astupării de către aceste particule a constricţiilor porilor. Acest fenomen poate avea loc şi în timpul operaţiilor de tratare a stratelor productive, realizate înainte de punerea în producţie.

Toate fluidele străine, pătrunse în mediul poros, se găsesc într-un dezechilibru fizic şi electrochimic cu roca colectoare şi fluidele conţinute datorită incompatibilităţii dintre proprietăţile lor fizico – chimice.

Adâncimea de pătrundere a fluidelor de foraj sau a filtratului şi cantitatea de particule solide care rămân în porii rocii depind de susceptibilitatea stratului, care este în funcţie de presiunea diferenţială dintre sondă şi strat, de conţinutul şi natura mineralelor componente ale rocii, de permeabilitatea şi porozitatea mediului solid şi de caracteristicile fluidelor introduse în sondă.

Depunerea particulelor solide în porii interiori ai rocilor colectoare are ca rezultat o micşorare a permeabilităţii absolute a acestora, în timp ce invazia fluidelor şi a filtratului din fluide are ca rezultat o micşorare a permeabilităţii efective a mediului poros faţă de ţiţei.

Ca urmare a efectelor solvato – peliculare şi/sau adsorbţie – solvatare care se produc în strat prin pătrunderea fazelor de constituţie a fluidului de foraj, a fluidului de stimulare, se ajunge la o reducere semnificativă a secţiunii libere de curgere a mediului poros, în special în rocile cu porozitate mică.

Aceste efecte tind să se realizeze ca urmare a fixării mai mult sau mai puţin rigide, pe suprafaţa canalelor, a uneia sau mai multor specii de atomi sau molecule prin fenomenul de atracţie. Forţele care au ca efect fixarea menţionată pot fi forţe de atracţie atomică şi moleculară (de tip Van der Waals) ori legături de valenţe libere. Alte forţe care mai intervin între atomii cu sarcini electrice neechilibrate sunt cele ionice, electrostatice, invers proporţionale cu pătratul distanţei, atractive între ionii cu sarcini de sens contrar, repulsive între ionii de acelaşi semn.

Tensiunile care apar la suprafaţa de contact dintre atomi şi/sau molecule care determină puterea de fixare a acestora sunt dependente de natura atomilor şi/sau moleculelor respective. Astfel pe suprafaţa de contact dintre atomii (moleculele) aceleiaşi faze se dezvoltă tensiuni interfaciale, iar pe suprafaţa de contact dintre atomii (moleculele) a două faze diferite sunt iniţiate tensiuni superficiale

.c2. Pătrunderea în stratul productiv a fluidelor utilizate în perioada de exploatare a sondei

În prezent procesele de injecţie de apă, sub diferite variante, au o pondere importantă în cadrul metodelor de recuperare secundară aplicate în ţara noastră. Apele folosite în procesul de injecţie provin din zăcăminte cu caracteristici diferite şi variabile în timp. Caracteristicile fizico – chimice ale apelor de injecţie trebuie cunoscute şi corelate, pentru ca aceste ape injectate să nu blocheze canalele de curgere din strat prin impurităţile pe care le conţin şi prin produşii rezultaţi din reacţiile cu unele mineralele din rocile colectoare şi cu diferite componente ale fluidelor din zăcământ la temperatura respectivă.

Cu cât conţinutul în suspensii mecanice, ţiţei, emulsii, bicarbonat de Ca, Mg, Fe, sulfaţi de Ca, Mg, substanţe coloidale organice, gaze (O2, H2S), bacterii este mai ridicat, cu atât creşte gradul de blocare. Depunerile formate în timpul exploatării sondelor se pot întâlni pe coloană, în perforaturi şi/sai în formaţiune pe o distanţă a cărei mărime este în funcţie de caracteristicile apei injectate, a rocilor colectoare şi a apei de zăcământ.

Apa folosită ca fluid de circulaţie pentru spălarea dopurilor de nisip din sonde poate produce umflarea şi dispersarea mineralelor argiloase. Aceste efecte de blocare a spaţiilor poroase din formaţiunile productive sunt dependente de compoziţia mineralogică şi de distribuţia mineralelor argiloase în rocile colectoare

d. Schimbarea condiţiilor de zăcământ

Studiile efectuate de unii cercetători au arătat că din gama parametrilor care caracterizează condiţiile de zăcământ, presiunea şi temperatura îndeplinesc un rol determinant.

Aceşti parametri schimbă proprietăţile fluidelor de foraj utilizate la săparea sondelor şi a pastelor de ciment folosite la cimentarea coloanelor.

Fluidele din formaţiunile productive, pe parcursul exploatării acestora îşi schimbă unele propietăţi în timpul aplicării unor operaţii termice de stimulare sau a unor metode de recuperare secundară cu efect de creştere a temperaturii (combustie subterană). S-a stabilit că temperatura influenţează în mod considerabil proprietăţile reologice, coloidale şi electrochimice ale fluidului de foraj.

Astfel, la creşterea temperaturii pot apare următoarele fenomene: - se reduce vâscozitatea fazei lichide din fluidul de foraj; - se intensifică procesele de hidratare şi umflare a argilelor; - se accelerează reacţiile chimice dintre aditivi şi particulele argiloase; - unele substanţe se degradează ireversibil; - majoritatea sărurilor îşi modifică solubilitatea.La fluidele pe bază de produse petroliere densitatea şi vâscozitatea scad

când temperatura creşte, dar ele cresc când presiunea se măreşte. Temperatura influenţează hotărâtor procesele de hidratare şi de formare a

structurii pastei de ciment.Laptele de ciment la temperatura de 40C poate avea un timp de îngrşare

mai mare de 240 min, iar la temperatura de 90C timpul de îngroşare poate fi sub 100 min. Micşorarea timpului de îngroşare, ca urmare a creşterii tempera- turii, conduce de multe ori la cimentări nereuşite, deoarece devine imposibilă plasarea pastei de ciment în spatele coloanei la nivelul stabilit.

Presiunea are un efect asemănător cu temperatura, dar mai puţin pregnant Viteza de hidratare creşte, timpul de priză se reduce cu creşterrea presiunii

Timpul de pompabilitate a laptelui de ciment, determinat de viteza de hi -dratare a componenţilor minerali din ciment, scade cu temperatura şi presiunea.

Temperaturile şi presiunile de zăcământ ridicate amplifică acţiunea coro- sivă a unor fluide acide de stimulare, din cauza scăderii eficienţei inhibitorilor de coroziune.

Temperatura modifică proprietăţile rocilor colectoare prin scăderea rezistenţei mecanice a acestora, ceea ce conduce la fisurarea şi sfărâmarea lor

sub influenţa presiunii litostatice şi deci la rearanjarea lor într-o structură şi textură mai compactă, defavorabilă curgerii fluidelor.

În urma unui studiu referitor la comportarea unor gresii silicioase de vârstă paleozoică, eocenă şi oligocenă s-a constatat că la aceeaşi adâncime şi la compoziţii mineralogice şi texturi asemănătoare, gresiile situate în zone cu temperaturi ridicate prezintă o scădere evidentă a porozităţii şi permeabilităţii.

Temperatura influenţează procesele de dizolvare şi depunere a sărurilor din apele de zăcământ, contribuind prin procese diagenetice la modificarea porozităţii primare prin recimentări şi reprecipitări de minerale şi săruri dizolvate în timpul circulaţiei apelor.

În timpul exploatării unor zăcăminte de hidrocarburi aflate la adâncimi până la 1000 m, unde temperatura nu depăşeşte 35 – 40C, în anumite condiţii de presiune create în zona de strat din jurul găurii de sondă se produce şi o schimbare a condiţiilor fizic – chimice. Ca efect se înregistrează frecvent un proces de separare şi depunere a compuşilor complecşi, natural prezenţi în hidrocarburile care curg din strat în sondă. Astfel de depuneri de substanţe organice, constituite din parafină, cerezină, răşini, asfaltene, porfirine, compuşi macromoleculari ai ţiţeiului şi alte hidrocarburi grele cu punct de topire ridicat micşorează permeabilitatea în zona respectivă şi conduc la creşterea rezistenţei la curgere a fluidului care se deplasează din strat spre gaura de sondă.

Zăcămintele de hidrocarburi exploatate în regim de gaze dizolvate se caracterizează printr-o scădere continuă a presiunii şi a capacităţii de producţie. Productivitatea sondelor se reduce atunci când presiunea dinamică scade sub valoarea presiunii iniţiale de saturaţie.Ca urmare a ieşirii gazelor din soluţie în zona din jurul găurii de sondă are loc o curgere bifazică marcată de o creştere a saturaţiei în gaze, cu efecte asupra permeabilităţii efective faţă de ţiţei.

e. Aplicarea metodelor de prevenire şi combatere a viiturilor de nisip

Cele mai frecvente dificultăţi întâmpinate în schelele de petrol la punerea în producţie şi la exploatarea sondelor de ţiţei sunt cauzate de viiturile de nisip din formaţiunile productive.

Din experienţa de şantier se ştie că în general cu cât formaţiunile geologice sunt mai tinere, cu atât rocile nisipoase sunt mai puţin consolidate şi pot să apară viituri de nisip la punerea în exploatare.

Formaţiunile geologice în care apar cele mai mari dificultăţi sunt cele din Pliocenul superior (Dacian şi Levantin) şi într-o măsură mai mică cele din Ponţian şi Meoţian (la adâncimi sub 1000 – 1500 m), iar din formaţiunile miocene numai cele din Sarmaţian şi Helveţian.

Oligocenul din zona Moldovei, dezvoltat sub facies de Kliwa, nu prezintă dificultăţi cu viiturile de nisip, spre deosebire de cel din Muntenia reprezentat prin acelaşi facies dar mai puţin consolidat întâlnit la structurile Surani – Căr- buneşti, Copăceni – Opăriţi, Runcu – Buştenari, Drăgăneasa – Câmpina.

S-au constatat dificultăţi prin apariţia viiturilor de nisip în unele structuri ce exploatează Meoţianul din cauza accidentelor tectonice în apropierea sării, unde înclinarea stratelor ajunge la 20 – 35. Astfel este cazul Meoţianului din blocul nordic de pe structura Ţintea – Băicoi – Floreşti la 1300 – 1400 m.

Principalele cauze care pot să genereze sau să favorizeze viiturile de nisip în sondele de extracţie a ţiţeiului sunt:

1) Cauze naturale:- caracterul neconsolidat sau slab consolidat al rocii magazin;

- neuniformitatea granulelor rocii magazin;- operaţiile executate la sonde pentru eliminarea blocajelor în stratele productive în timpul probelor de producţie sau al exploatării;- conţinutul ridicat de pelite din stratele productive, fie sub forma intercalaţiilor subţiri, fie sub formă de amestec;

- apariţia apei de sinclinal, ce produce o dizolvare parţială a materialelor de cimentare, conducând la slăbirea coeziunii granulelor

- apariţia apei de sinclinal, ce produce o dizolvare parţială a materialelor de cimentare, conducând la slăbirea coeziunii granulelor şi migrarea lor în sondă;- creşterea presiunii litostatice odată cu scăderea presiunii de zăcământ, care conduce la forfecarea materialului de cimentare;- înclinarea mare a stratelor.

2) Cauze tehnice:- perforări nereuşite şi repetate;- crearea de presiuni diferenţiale mari în dreptul formaţiunii productive în timpul probelor de producţie şi în timpexploatării;- defecţiuni ale coloanei de exploatare;- regim de lucru neadecvat pentru caracteristicile stratului productiv şi ale fluidelor conţinute în mediul poros.

Principalele dificultăţi create de viiturile de nisip în timpul exploatării sondelor de extracţie sunt:

• formarea unor dopuri de nisip în interiorul coloanei de exploatare sau în ţevile de extracţie, ceea ce conduce la reducerea afluxului de fluide din formaţiune sau la oprirea sondelor din producţie;

• uzura echipamentelor de adâncime şi de suprafaţă a sondelor prin acţiunea abrazivă a nisipului;

• formarea de caverne în strat prin extragerea unei cantităţi mari de nisip care poate conduce la surparea stratelor protectoare superioare, ceea ce cauzează obturarea parţială sau totală a complexului productiv deschis sau punerea în comunicaţie a unor strate superioare gazeifere cu cele exploatate, conducând uneori la păpuşarea coloanei de exploatare.

Metodele de prevenire şi combatere a viiturilor de nisip se pot aplica în anumite stadii de evoluţie a sondei: în perioada de traversare prin foraj a stratului productiv, de echipare a sondei pentru exploatare sau în timpul exploatării.

Pentru prevenirea şi combaterea viiturilor de nisip o pondere mare o au metodele mecanice: filtre metalice simple (cu orificii circulare, cu fante, cu înfăşurare de sârmă, cu butoane, inelare) şi filtre cu pietriş.

Prin instalarea unui filtru metalic în sondă în dreptul formaţiunii productive se obţine un efect pozitiv pentru extracţia fluidelor din strat în condiţii mai bune. În acelaşi timp prezenţa filtrului în dreptul stratului productiv atrage după sine şi un efect negativ de diminuare a debitului sondei, prin introducerea unor modificări din punct de vedere hidrodinamic.

f. Aplicarea incorectă a unor metode de intensificare a afluxului de fluide

În cursul aplicării unor operaţii de refacere a permeabilităţii stratelor productive, prin injectarea unor fluide de stimulare necorespunzătoare, se pot

amplifica blocajele în stratul productiv din jurul găurii de sondă, din cauza necunoaşterii sau ignorării unor aspecte legate de:

- compoziţia mineralogică a complexelor productive;- condiţiile de zăcământ (temperatură, presiune);- proprietăţile fizico – chimice ale fluidelor injectate;- modul de interacţiune şi reacţiile primare şi secundare dintre fluidele de stimulare injectate şi componenţii mineralogici ai rocilor colectoare tratate.Efectul benefic al unei operaţii de stimulare se poate transforma într-un

eşec obţinându-se parametri de curgere mai slabi comparativ cu cei din perioada anterioară tratamentului, ca urmare a unor cauze ce pot fi de origine:

• chimică: reacţii secundare a unor componenţi care vin în contact în timpul tratamentului;• organică: depuneri sub formă de gudroane acide, precipitate coloidale;• fizică: detaşarea particulelor fine solide din formaţiunea productivă; • fizico - chimică: dispersarea şi umflarea argilelor, formarea emulsiilor.

Dintre principalele cauze ale nereuşitelor operaţiilor de stimulare a co- lectoarelor alcătuite din roci carbonatice, din gresii sau din nisipuri slab consolidate, întâlnite în sonde de extracţie şi de injecţie se pot enumera:

- alegerea incorectă a fluidelor de stimulare;- proiectarea unor volume de tratare insuficiente;- poziţionarea greşită a garniturii ţevilor de extracţie sau a tubingului flexibil folosite pentru circularea fluidului de tratare în dreptul stratului productiv;- debite de injecţie şi presiuni de pompare necorespunzătoare;- formarea de precipitate la contactul soluţiei de tratare cu unele minerale componente ale rocilor colectoare;- formarea de emulsii sau produşi insolubili la contactul fluidelor de tra- tare cu fluidele din porii rocilor colectoare;- adsorbţia pe suprafaţa rocilor formaţiunii productive a unor componenţi ai fluidului de tratare cu efect de micşorare sau blocare a canalelor de curgere din strat; - dirijarea preferenţială a fluidelor de stimulare spre zonele de mare permeabilitate dintr-un complex productiv alcătuit din alternanţe de roci fisurate şi roci compacte cu grad diferit de contaminare, dacă nu există nici o barieră fizică pentru a preveni acest lucru;- blocarea stratului tratat cu compuşi ai fierului (Fe2O3, FeO2, Fe(OH)3), ca urmare a desprinderii sau dizolvării ruginii de pe echipamentul metalic prin care circulă fluidul de tratare.Separarea tehnologiilor de operare şi a compoziţiilor soluţiilor de

stimulare în funcţie de destinaţia sondelor este obligatorie, deoarece s-a dovedit că acelaşi fluid de tratare poate avea efecte diferite în funcţie de tipul sondei. Astfel, dacă se utilizează o emulsie de apă în ţiţei pentru stimularea prin fisurare hidraulică a stratelor productive de ţiţei, fluidul de stimulare nu modifică permeabilitatea efectivă faţă de ţiţei a rocii colectoare. Acelaşi fluid utilizat la o sondă de producţie de gaze sau de injecţie de apă reduce în mod considerabil permeabilitatea efectivă pentru gaze respectiv pentru apă, conducând la scăderea debitului de gaze extras şi la creşterea presiunii de pompare la sondele de injecţie de apă.

La stimularea sondelor de mare adâncime apar probleme deosebit de di-

ficile din cauza presiunilor şi temperaturilor de zăcământ ridicate (vezi Schim- barea condiţiilor de zăcământ) şi în cazul prezenţei hidrogenului sulfurat (H2S) şi dioxidului de carbon (CO2).

Din practica de şantier s-a constatat că nu se pot elabora reţete de stimulare pe tipuri de zăcăminte sau tipuri de sonde datorită complexităţii condiţiilor geologo – tehnice, a cauzelor diverse care produc o diminuare sau blocare a curgerii fluidelor la nivelul stratului productiv

Trebuie analizate în amănunt condiţiile concrete din fiecare sondă şi rezultatele testelor de laborator referitoare la proprietăţilor fizico – chimice ale fluidelor de tratare şi ale aditivilor utilizaţi pentru a proiecta şi a executa o operaţie de stimulare eficientă la o sondă de producţie sau de injecţie.

1.2. Procedee de stimulare a afluxului de fluide în zona de strat din jurul găurii de sondă

1.2.1. Aspecte generale

Analiza condiţiilor de funcţionare optimă a sistemului strat – sondă, prin aplicarea metodelor obişnuite de extracţie, precum şi a rezultatelor care se desprind în urma cercetării sondelor cu privire la capacitatea de producţie sau de injecţie, conduc la concluzia că zona din imediata apropiere a găuri de sondă trebuie să ofere condiţii optime de curgere în ambele sensuri.

Din analiza elementelor ce caracterizează curgerea fluidelor în zona de strat, rezultă o serie de parametri care au influenţă directă asupra capacităţii de producţie sau de injecţie a stratului.

Relaţia care exprimă debitul unei formaţiuni productive în cazul unei curgeri plan – radiale a unui lichid omogen şi incompresibil, în regim staţionar printr-un mediu poros, uniform, spre o sondă perfectă din punct de vedere hidrodinamic este:

, (1.7)

unde: Ip este caracteristica de productivitate (indicele de productivitate);Δpstr – caracteristica energetică a sistemului (căderea de presiune între

strat şi sondă).

Din relaţia (1.7) rezultă că pentru a creşte debitul de lichid, fără a modifica elementele carateristicii energetice a sistemului, ci numai a caracteristicii de productivitate, se poate mări valoarea permeabilităţii rocilor din stratul productiv, sau se poate micşora vâscozitatea lichidului ce satureză aceste roci. , dacă se ţine seama de fenomenul Condiţiile de curgere a fluidului în zona de drenaj se pot îmbunătăţi interdependenţei între elementele componente ale sistemului rocă – fluide conţinute şi se acţionează eficient în sensul micşorării sau anihilării efectelor capilare, a fenomenelor molecular superficiale.

Acest lucru se realizează prin iniţierea unor măsuri de reducere a tensiunii

superficiale a fluidelor contaminante din jurul găurii de sondă, cu influenţă directă asupra tensiunii interfaciale în sistemul considerat. Din reprezentarea grafică a presiunii fluidelor care se deplasează de-a lungul zonei de drenaj poate constata că cea mai mare parte a căderii de presiune (Δ pstr = pc – pd) are loc pe o rază R1 relativ mică (de câţiva metri) în comparaţie cu raza zonei de drenaj Rc.

Fig. 1.1. Distribuţia presiunii în zona de drenaj şi zona contaminată

În această zonă de rază R1 orice modificare a condiţiilor de curgere conduce la o modificare simţitoare a debitului stratului, considerând Δpstr

constant.Dacă se ia în considerare faptul că în procesul de deschidere şi traversare

a stratului productiv prin foraj se produc unele modificări (în sens negativ) a condiţiilor de curgere în zona de strat din jurul sondei, datorită contaminării, pentru a obţine acelaşi debit de fluid ca şi când nu s-ar fi produs contaminarea va fi necesară o cădere suplimentară de presiune Δp’ (fig. 1.1). Dacă nu se asigură o presiune suplimentară Δp’, debitul de fluid al stra- tului va fi mai mic decât cel obţinut dacă nu s-ar fi produs contaminarea.

Deteriorarea permeabilităţii stratului productiv se poate produce pe o distanţă variabilă de la peretele găurii de sondă (de la zeci de centimetri până la câţiva metri).

Productivitatea unei sondei poate scădea substanţial în funcţie de raza de contaminare, dar mai ales, în funcţie de gradul de reducere a permeabilităţii rocilor din formaţiunea productivă adiacentă găurii de sondă.

În urma aplicării unui tratament de stimulare, în zona din jurul găurii de sondă se vor îmbunătăţi condiţiile de curgere.

Distanţa până la care este necesar să fie tratat stratul productiv pentru refacerea sau îmbunătăţirea permeabilităţii are o influenţă hotărâtoare asupra alegerii procedeului de tratare, adecvat fiecărei sonde.

1.2.2. Clasificarea metodelor de intensificare a afluxului de fluide

Prin metode de mărire a productivităţii sondelor (de intensificare a afluxului de fluide) se înţelege efectuarea unor operaţii la sondele de extracţie în scopul anulării sau reducerii la minim a rezistenţelor, care împiedică curgerea fluidelor din strat în sondă.

Metodele de mărire a productivităţii sondelor numite şi metode de stimulare se pot grupa în funcţie de:

- raza de acţiune asupra mediului poros; - efectul pe care îl produc asupra caracteristicilor fizice ale sistemului

rocă – fluide.

1. Metode de intensificare a afluxului de fluide după raza de acţiune:

a) procedee cu rază mică de acţiune;b) procedee cu rază mare de acţiune.

a. Procedee de stimulare cu rază mică de acţiune.

a1.Procedee bazate pe utilizarea unor substanţe explozive cum ar fi: reperforarea cu perforatorul cu gloanţe sau cu perforatorul cu jet exploziv, perforarea cu proiectile explozive sau torpilarea stratelor.

a2. Procedee bazate pe curăţirea găurii de sondă şi a zonei perforaturilor • tratamente cu substanţe tensioactive;

• băi acide.

Utilizarea soluţiilor tensioactive pentru spălarea sondelor sau pentru introducerea în strat pe raze mici permite dispersarea şi curăţirea particulelor solide, depuse pe pereţii sondei sau în strat, din fluidele de foraj. De asemenea permite eliminarea blocajelor cu apă provenită din filtrantul fluidului de foraj, sau din zăcământ, precum şi a blocajelor create de emulsiile apă – ţiţei.

Utilizarea băilor acide permite eliminarea blocajelor cu fluide de foraj la sondele noi sau ieşite din reparaţii capitale sau a blocajelor datorate sărurilor depuse din apa de zăcământ, în decursul exploatării la sondele vechi.

a3. Procedee termice – bazate pe creşterea temperaturii în gaura de sondă în dreptul stratului productiv.

Încălzirea zonei perforaturilor sondei se realizează prin diferite metode ca - circulaţia de fluide fierbinţi în sondă;- utilizarea unor procese termochimice; - utilizarea unor procese termoelectrice.De obicei aceste procedee termice se efectuează pe durate relativ scurte:

(câteva ore), obţinându-se lichefierea depunerilor solide de hidrocarburi din

dreptul perforaturilor sondei (parafine, ceruri, asfaltene) care sunt apoi eliminate prin repunerea sondei în producţie.

Tratarea termochimică se bazează pe dezvoltarea de căldură la talpa sondei printr-o reacţie chimică ce are loc între soluţia acidă de 15% HCl şi magneziu.Acest reactiv este utilizat sub formă de bare introduse într-un dispozitiv special ce se aduce în dreptl stratului productiv cu ţevile de extracţie.

Tratarea termoelectrică constă în utilizarea unor încălzitoare electrice, ce folosesc un sistem de rezistenţe electrice montate într-un tub care se fixează la şiul ţevilor de extracţie, alimentate cu energie electrică de la suprafaţă.

b. Procedee de stimulare cu rază mare de acţiune

b1. Procedee bazate pe acidizarea stratelor productive.Aceste procedee de tratare chimică constau în introducerea în strat a unor

acizi cum sunt: acidul clorhidric (HCl), acidul fluorhidric (HF) şi diferiţi acizi organici (sub formă de soluţii) aleşi în funcţie de compoziţia chimico – mineralogică a rocilor colectoare. Pomparea soluţiilor acide în strat se face cu o presiune mai mică decât presiunea de fisurare şi se obţine curăţirea şi lărgirea canalelor de curgere din zona de strat din jurul sondei.

b2. Procedee bazate pe fisurarea hidraulică a stratelor productive se aplică la zăcămintele constituite din roci consolidate, compacte cu permeabilitate scăzută.

Fisurarea hidraulică constă în pomparea în sondă a unui lichid cu o presiune mare, care să învingă rezistenţa rocilor din stratul productiv, care permite crearea unor fisuri la nivelul acestui strat ce pot rămâne deschise prin introducerea în lichidul de fisurare a unui material de susţinere (nisip de cuarţ, coji de nucă, bile de sticlă etc.) putându-se îmbunătăţi substanţial comunicaţia hidrodinamică strat (zonă necontaminată) – sondă.

b3. Procedee termice bazate pe creşterea temperaturii în zona de strat din jurul găurii de sondă se aplică la zăcămintele cu ţiţei vâscos sau cu conţinut mare de parafină.

Se poate utiliza căldura degajată de reacţia acidului clorhidric 15%, cu magneziu sub formă de bare introduse într-un dispozitiv şi pomparea în conti- nuare în strat a acidului încălzit (acidizare termochimică), fie introducerea periodică în strat a unei cantităţi limitate de abur (injecţia ciclică de abur), sau realizarea unui front circular de ardere subterană în jurul sondei productive şi întreţinerea acestuia un timp determinat (combustia subterană de scurtă durtă).

2. Metode de stimulare după efectul produs asupra caracteristicilor fizice ale sistemului rocă – fluide:

A. Metode de tratare cu efect asupra rocii colectoare şi asupra unor materiale depuse în canalele de curgere.

Din această grupă de metode de tratare se pot enumera:• tratamente chimice (acidizări);

• tratamente prin crearea unor canale de pătrundere în strat (perforarea cu jet abraziv); • tratamente prin aplicarea de şocuri asupra formaţiunii productive;

• torpilarea stratelor;• fisurarea hidraulică;

B. Metode de tratare cu efect asupra sistemului rocă – fluide conţinute şi asupra depunerilor din reţeaua de canale de curgere din strat.

B1. Metode de tratare fizico – chimice: • tratamente cu substanţe tensioactive; • tratamente cu agenţi de dizolvare. B2. Metode de tratare termică:

• tratamente bazate pe utilizarea unei surse de căldură în dreptul stratului. • tratamente bazate pe injecţia unui agent termic în strat (apă cal

caldă, abur);Teste şi întrebări

1.Care sunt cauzele care conduc la scăderea capacităţii de producţie a formaţiunilor productive, respectiv la micşorarea productivităţii sondelor?

2. În general permeabilitatea unui strat productiv a. este mai mică pe direcţia de stratificaţie decât cea perpendiculară

pe direcţia de stratificaţie;b. este mai mare pe direcţia de stratificaţie decât cea perpendiculară

pe direcţia de stratificaţi;ec. nu variază cu direcţia de stratificaţie.

3. Ce înseamnă o sondă imperfectă din punct de vedere hidrodinamic şi ce influenţă are asupra capacităţii de producţie a formaţiunilor productive?

4. O sondă este imperfectă după modul de deschidere a. când stratul productiv este penetrat numai parţial în procesul de

foraj;b. când accesul fluidelor din strat în sondă se face numai printr-o

porţiune din suprafaţa deschisă a stratului productiv;c. cănd gaura de sondă rămâne netubată şi neutilată cu vreun

dispozitiv de construcţie specială (filtru) în dreptul stratului productiv.

5. Care sunt efectele pătrunderii unui fluid de foraj pe bază de apă într-o formaţiune productivă ce cpnţine minerale argiloase?

6. Pătrunderea şi depunera particulelor solide în porii interiori ai rocilor colectoare are ca rezultat a. o micşorare a permeabilităţii absolute a acestora, b. o micşorare a permeabilităţii efective a mediului poros faţă de ţiţei.c. o reducere semnificativă a secţiunii libere de curgere a mediului

poros, în special în rocile cu porozitate mică.

7. Care din afirmaţii este corectă?a. la creşterea temperaturii se reduce vâscozitatea fazei lichide din

fluidul de foraj;b. la creşterea temperaturii se intensifică procesele de hidratare şi

umflare a argilelor;c. la micşorarea temperaturii se intensifică procesele de hidratare şi

umflare a argilelor;d. la creşterea temperaturii scade eficienţa inhibitorilor de coroziune;

8. La fluidele de foraj pe bază de produse petroliere: a. densitatea şi vâscozitatea scad când temperatura creşte;

b. densitatea şi vâscozitatea cres când temperatura creşte;c. densitatea şi vâscozitatea cresc când presiunea se măreşte.

9. Care sunt principalele cauze care pot să genereze sau să favorizeze viiturile de nisip în sondele de extracţie a ţiţeiului?

10. Care sunt efectele instalării unui filtru metalic în sondă în dreptul formaţiunii productive?

11. Care sunt principalele cauze ale nereuşitelor operaţiilor de stimulare, aplicate în sonde de extracţie şi de injecţie, prin injectarea unor soluţii de tratare în strate alcătuite din roci carbonatice, din gresii sau din nisipuri?

12. Ce se înţelege prin operaţii de mărire a productivităţii sondelor (de intensificare a afluxului de fluide) ?

1. Pentru combaterea emulsiilor formate în strat, în timpul injecţiei de abur, se introduc:

a.intermitent substanţe tensioactive rezistente la temperaturi mari;b.surfactanţi neionici (amine oxialchilate) stabile până la 250°C;c. un surfactant anionic (alchilsulfonat) stabil din punct de vedere

termic, care modifică profilul de injecţie.2. Ce înseamnă o sondă imperfectă din punct de vedere

hidrodinamic şi ce influenţă are asupra capacităţii de producţie a formaţiunilor productive?

3. Prezenţa mineralelor argiloase în formaţiunile productive la care se aplică injecţia ciclică de aburi pot avea ca efecte:

a. scăderea presiunii de injecţie;b. creşterea presiunii de injecţie;c. creşterea calităţii aburului;d. scăderea cantităţii de ţiţei obţinută în urma injecţiei de abur.

4. Care sunt dezavantajele injecţiei de CO2 în strat şi cum pot fi combătute fenomenele de blocaj al canalelor de curgere?

5. Pentru combaterea emulsiilor formate în strat, în timpul injecţiei de abur, se introduc:

a. intermitent substanţe tensioactive rezistente la temperaturi mari;b. surfactanţi neionici (amine oxialchilate) stabile până la 250°C;c. un surfactant anionic (alchilsulfonat) stabil din punct de vedere

termic, care modifică profilul de injecţie.

2. METODE DE TRATARE BAZATE PE ACŢIUNEA ASUPRA ROCII COLECTOARE

2.1. Metode de tratare chimică – Acidizări

2.1.1. Principii generale

Acidizarea matricei este definită ca operaţia de injectare a unei soluţii acide în stratul degradat (contaminat) la o presiune mai mică decât presiunea de fisurare a rocilor colectoare.

Rolul soluţiei acide este acela de a dizolva produsele solide de invazie sau de precipitare depuse în sistemul poros al rocii (particule solide din fluidul de foraj sau din pasta de ciment, particule fine de nisip sau de argile, săruri) şi de a lărgi canalele de curgere existente sau de a crea altele noi prin dizolvarea unor minerale din rocile colectoare.

Compatibilitatea fluidului de tratare cu roca şi fluidele conţinute de aceasta este un factor important în realizarea unui tratament de stimulare eficient. Sensibilitatea rocii la acţiunea fluidului de tratare este determinată de compoziţia chimică şi constituţia petrografică a acesteia.

Acidizarea se practică în formaţiunile cu permeabilitate de la valori medii până la valori mari, alcătuite din calcare, dolomite, gresii cu conţinut de carbonaţi peste 20%, sau nisipuri consolidate al căror ciment este constituit din carbonaţi de calciu şi magneziu.

Prin stimularea stratelor prin acidizare se poate realiza:- anularea efectului pelicular rezultat din depunerea turtei din fluidele de foraj, din depunerea de săruri sau a crustelor de ciment de pe pereţii găurii de sondă în dreptul stratului productiv:- lărgirea şi extinderea canalelor de curgere existente:- formarea de noi canale de curgere în stratele productive, care asigură o curgere mai activă a fluidelor din strat în sondă;- mărirea diametrului găurii de sondă, când stratul productiv este netubat - asigurarea reuşitei operaţiei de cimentare sub presiune (a stratelor cu apă intercalate între stratele praductive), prin curăţirea şi lărgirea canalelor existente în rocă înaintea injectării laptelui de ciment sau a gelurilor de cimentare;- spălarea feţei stratelor care urmează să fie cimentate, pentru realizarea unei aderenţe mai bune a laptelui de ciment cu roca. Pentru tratarea chimică a rocilor colectoare calcaroase se utilizează

frecvent soluţii de acid clorhidric (în mod obişnuit 12%, 15% sau 28% HCl).Reacţiile ce au loc între acidul clorhidric şi rocile calcaroase sau

dolomitice sunt următoarele:

2HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2, (2.1)

4HCl + CaMg(CO3)2 = CaCl2 + 2H2O + 2CO2 + MgCl2. (2.2)

Pentru calcularea cantităţii de acid clorhidric necesară să dizolve o anumită cantitate de carbonat de calciu (CaCO3) se aplică relaţii stoechiometrice. Se calculează masa moleculară M a reactanţilor şi a produşilor de reacţie, dacă se cunosc masele atomice ale elementelor chimice şi se realizează evaluări cantitative ale reacţiilor chimice.

Între rezultatele stimulării formaţiunilor de nisipuri, de gresie şi de calcar există diferenţe semnificative.

Acidizarea se efectuează în mod diferit de la un zăcământ la altul şi chiar de la o sondă la alta datorită:

• diversităţii litologice a zăcămintelor; • proprietăţilor fizice diferite ale zăcămintelor (presiune şi temperatură);

• compoziţiei chimico – mineralogice şi distribuţiei variate a mineralelor în rocile colectoare;

• anizotropiei permeabilităţii rocii magazin; • naturii şi compoziţiei fluidelor acumulate în porii rocilor.

Obiectivul tehnic al stimulării formaţiunii productive îl reprezintă obţinerea unui factor skin post operatoriu neglijabil sau negativ, ce corespunde cazului îndepărtării eficiente a modificărilor survenite în sistem.

Obiectivul economic se consideră că a fost atins atunci când s-a îmbunătăţit afluxul de fluide din strat în sondă şi productivitatea sondei a crescut. Totodată, scurtarea timpului necesar realizării operaţiei de stimulare proiectate şi implicit reducerea timpului aferent întreruperii din producţie sunt elemente primordiale importante din punct de vedere economic.

2.1.2. Fluide pentru operaţiile de acidizare

Soluţii acide şi neacidePentru stimularea prin acidizare a rocilor carbonatice se folosesc soluţii

de acid clorhidric, acid acetic sau amestecuri acide: acid cluorhidric şi acizi organici, acid clorhidric şi alcooli, acid clorhidric şi tenside.

Din cercetările de laborator s-a constatat că, în condiţii asemănătoare, acizii organici reacţionează mult mai încet decât acidul clorhidric.

În funcţie de natura blocajului creat la nivelul formaţiunilor productive pot fi folosite diverse soluţii acide sau solvenţi şi dezemulsionanţi.

Pentru tratarea prin acidizare a rocilor carbonatice, în funcţie de compoziţia mineralogică a acestora, de distribuţia mineralelor în rocă, de proporţia mineralelor carbonatice, de natura depunerilor din porii rocilor şi de temperatură, în afara acidului clorhidric de concentraţii diferite (8% HCl, 12% HCl, 15% HCl, 28% HCl) se pot folosi şi alte sisteme acide:

- acid clorhidric, sau amestec acid clorhidric – acid fluorhidric într-o so- ţie de alcool, recomandat pentru ameliorarea colmatării şi punerea

rapidă în producţie a sondelor de gaze;- acid acetic cu ţiţei pentru eliminarea blocajelor cu apă din sondele de

ţiţei la temperaturi ≥ 120º C;- acid sulfamic (HSO3NH2) sub formă de soluţie de concentraţie 8 – 17%

pentru tratarea sondelor greu accesibile, unde este mai uşor de realizat transportul acidului sulfamic solid decât transportul acidului clorhidric lichid de concentraţie industrială şi pentru obţinerea unei raze de tratare

mai mari la sondele la care s-au relizat tratamente repetate cu soluţii de acid clorhidric;

- amestec de acid clorhidric şi acizi organici (acid acetic şi acid formic) pentru încetinirea reacţiei soluţiei acide cu rocile carbonatice şi care are ca efect obţinerea unei zone mai mare cu permeabilitate îmbunătăţită în jurul sondei;

- amestecuri de acizi şi solvenţi aromatici pentru dizolvarea unor depozite organice insolubile în apă şi a mineralelor carbonatice;

- acizi spumanţi, recomandaţi în formaţiunile cu porozitate mare, pentru o extracţie mai rapidă şi eficientă a produşilor de reacţie sau pentru tratare zăcămintelor ;de gaze cu presiuni şi permeabilităţi scăzute;

- acizi gelificaţi, emulsii acide sau neutre cu contrast de densitate pentru tratarea formaţiunilor cu fisuri naturale.

La tratamentele de stimulare prin acidizare a zăcămintelor de gresii se recomandă următoarele amestecuri acide:

- amestec de acid clorhidric şi acid fluorhidric de concentraţii diferite în funcţie de permeabilitatea şi de temperatura formaţiunii productive, de natura mineralelor componente din gresii şi de proporţia acestora;

- amestec din metilen şi biflorură de amoniu pentru tratamentul în profunzime a formaţiunilor alcătuite din gresii;

- acid tetrafluoroboric pentru tratarea gresiilor care conţin minerale potasice (feldspaţi) pentru evitarea precipitatelor contaminante;

- amestec acid clorhidric, acid fluorhidric şi alcool pentru matricea grezoasă ce conţine un procent mic de carbonaţi;

- amestec de 9% acid formic (HCOOH) şi 3% acid fluorhidric (HF) pentru strate cu temperaturi mari (93 – 150°C) cu scopul de a întârzia consumarea acidului fluorhidric.

Pentru tratarea prin acidizare a gresiilor fisurate se recomandă un amestec de acid clorhidric şi acid fluorhidric cu alcool sau acid tetrafluoroboric.

Pentru gresiile fisurate cu o mare cantitate de carbonaţi ca material de ci- mentare (solubilitate în HCl ≥ 20%), contaminarea poate fi produsă de şlam sau particule fine de argilă. La temperaturi mai mari de 150° C sunt recomandate fluide neacide de suspensie sau fluide neacide floculante. La temperaturi mai mici de 150°C se utilizează acidul tetrafluoroboric

. Aditivi

Soluţiile acide ce urmează să se injecteze în stratul productiv, în afară de acizii necesari (clorhidric, fluorhidric, acetic, etc.) mai conţin diferiţi aditivi cum ar fi: inhibitori de coroziune, stabilizatori pentru controlul metalului, stabilizatori ai argilei, întârzietori de reacţie, intensificatori, solvenţi, alcooli, agenţi termici, gaze energizante care au rolul de a anihila efectele negative ale soluţiilor acide din sondă şi strat.

Cunoaşterea structurii şi a mecanismului de acţionare a fiecărui aditiv utilizat contribuie la selectarea şi dozarea corectă a acestora pe baza testelor de laborator.

Inhibitori de coroziune

Scopul inhibitorilor este să prevină sau să reducă reacţiile de coroziune a materialului metalic prin care circulă soluţia acidă

Inhibitori de coroziune româneşti pentru combaterea coroziunii acide:♦ Formaldehida CH2O (aldehida formică) se adaugă în soluţia de tratare

• în proporţie de 1–2% din volumul soluţiei acide cu concentraţie ≤15% HCl; • în sinergism cu ACOR – 21 în soluţii de 15% HCl, la temperaturi până la 100°C;• în sinergism cu ACOR – 42 în soluţii de 28% HCl la temperaturi până la 90°C.

♦ ACOR – 21 • singur;• în sinergism pentru soluţiile de 8 – 15% HCl în cantităţi

varabile funcţie de temperatură (tabelul 2.1) .

Tabelul 2.1. Cantitatea de ACOR – 21 în funcţie de temperatură

Inh ib i t o ru lsau s i ne rg imu l

recomanda t

Cantitatea de inhibitor (kg/m3) la temperaturile:

25–50 C 50–70 C 70–100CACOR – 21 3 – 5 - -

ACOR – 21 Cu formaldehidă (CH2O)

- 5 – 73 – 4

7 – 10 7 – 10

♦ ACOR – 22 în amestec cu agentul tensioactiv S2 – 350, sau nonilfenol polietoxilat, acid acetic şi butanol.♦ ACOR – 42 • singur;

• în sinergism cu produşi organici şi anorganici, utilizat în cantităţi variabile în funcţie de temperatura de zăcământ şi de concentraţia acidului utilizat (tabelul2.2).

♦ CORED – 22 înlocuieşte produsul ACOR – 22.

Tabelul 2.2. Cantitatea de inhibitor ACOR – 21 necesară în funcţie de temperatură şi concentraţia acidului

Concentaţia aciduluiinhibat

Inhibitorulsau sinergismul

recomandat

Cantitatea de inhibitor (kg/m 3)la temperaturile:

<100 C 100 -120 C 120 -150 C15% HCl ACOR – 42 3 – 5 - -

ACOR-42 cu 1% CH2O sau HMTA şi 0,1– 0,2% CuSO4

- 5 – 7 7 – 10

- 3 – 4 7 – 10

28% HCl ACOR – 42 7 – 10 - -ACOR – 42 cu 1 – 2% CH2O şi 0,1 – 0,3% CuSO4

- 7 – 10 15 – 20

- 7 – 10 10 – 15

♦ CORED – 95 un produs multifuncţional: inhibitor de coroziune,

mode rator de reacţie între acid şi rocă, reducător al tensiunii superficiale, fluidizant, antiemulsionant.

♦ COSINTAM – 86 pentru combaterea coroziunii creată de acidul fluor- hidric, sau de amestecul de acid fluorhidric, acid clorhidric şi acid acetic.

Stabilizatori (sechestranţi)

Rolul stabilizatorilor este de a împiedica depunerea unor compuşi ai fierului şi aluminiului (hidroxizi) care precipită sub forma unui sediment voluminos şi de a menţine pH-ul soluţiei acide consumate între 4 – 4,5.

Tipuri de stabilizatori: • Acid acetic în proporţie de 0,8 – 3% din volumul soluţiei de tratare, ef- cient până la temperatura de 70°C;• Acid citric în cantitate de 20 kg/m3 soluţie 15% HCl, eficient până la temperatura de 90°C;• Amestec de acid citric (6 kg/m3) şi acid acetic (11kg/m3), foarte eficient până la temperatura de 65°C;• Acid gluconic în cantitate de 42 kg/m3 soluţie 15% HCl, eficient până la temperatura de 65 °C. cost ridicat;• Acid lactic în cantitate de 23 kg/m3 soluţie 15 % HCl, efi- cienţă moderată la temperatura de 40°C;• Acid etilendiaminotetraacetic (EDTA) în cantitate de 36 kg/m3, eficient la temperatura de 90°C, cost ridicat;• Acid nitriloacetic (NTA) în cantitate de 30 kg/m3 soluţie 15 % HCl, eficient la temperatura de 90°C, cost ridicat.

Stabilizatorii pentru argile sunt substanţe tensioactive capabile să fixeze şi să protejeze mineralele argiloase sau să crească viteza de curgere a fluidului necesară să antreneze particulele de argilă.Sunt utilizate frecvent următoarele cloruri: clorura de amoniu NH4 Cl, clorura de potasiu KCl, clorura de calciu CaCl2, clorura de aluminiu AlCl3.

NaCl evită hidratarea argilelor numai la concentraţie > 15%.

Intensificatori (dezemulsionanţi)

Sunt substanţe tensioactive, care se adaugă în soluţia acidă în proporţie de 0,5 – 1% (uneori 2 –3%) din volumul acesteia cu scopul:

- de a micşora tensiunea superficială; - de a asigura o pătrundere mai uşoară a soluţiei acide în canalele fine ale stratului productiv.

Substanţele tensioactive cu rol de intensificatori pot fi: • de tip anionic (alchilarilsulfonat) D5, RAG – 27;

• de tip neionic (alchili, fenoli polietoxilaţi, acizi graşi etoxilaţi E– 96, S2– 350, STN – 7;• de tip cationic (amine organice).

Întârzietori de reacţie

Scopul întârzietorilor de reacţie este încetinirea reacţiei soluţiei acide cu roca, astfel ca acidul neconsumat să pătrundă pe o distanţă mai mare în stratul productiv.

Tipuri de întârzietori de reacţie: • surfactanţi anionici de tip alchilarilsulfonaţi;

• surfactanţi cationici care au şi propietăţi de inhibitori de coroziune; • surfactanţi neionici.

Alcoolii sunt fluide cu tensiune superficială scăzută datorită proprietăţilor de vaporizare rapidă.

Rolul alcoolilor este de a recupera integral fluidele uzate şi de a îmbunătăţi permeabilitatea faţă de gaze prin reducerea saturaţiei în apă.

Tipuri de alcooli utilizaţi în amestecurile acide de tratare:- izopropanol CH3 - CHOHCH3 folosit în concentraţie 20%;

- metanol CH3OH folosit în concentraţie 30 – 40%.

Gaze energizante

Gazele energizante sunt azotul şi dioxidul de carbon comprimate sau în stare lichidă. Datorită caracterului lor miscibil cu hidrocarburile sunt folosite pentru mărirea eficienţei operaţiilor de acidizare a formaţiunilor care conţin ţiţei remanent bogat în fracţii grele.

Variantele de injecţie a gazelor energizante la operaţia de acidizare:• înaintea efectuării tratamentului acid de stimulare;• simultan cu soluţia acidă;• după introducerea soluţiei acide;• odată cu soluţia acidă complexă sub formă de spumă.

2.1.3. Tehnologia de tratare cu soluţii de acid clorhidric a rocilor carbonatice

La programarea operaţiei de stimulare prin acidizare se ţine seama de obiectivul urmărit: baie acidă pentru deblocare şi/sau acidizare convenţională. În funcţie de aceste obiective variază cantitatea şi compoziţia soluţiei ca şi programul hidraulic.

La sondele echipate cu packer de coloană de ţip permanent nu se pot executa băi acide pentru deblocarea formaţiunii; se pot executa numai acidizări şi fisurări acide.

Pentru a realiza o acidizare cu soluţie de acid clorhidric la o sondă fără packer trebuie să se execute următoarele operaţii:

a. pregătirea sondei;b. prepararea soluţiei acide;c. introducerea soluţiei acide în strat.

a. Pregătirea sondei

Această pregătire constă îndeosebi în curăţarea zonei tălpii sondei şi a filtrului sondei de orice depuneri (fluid de foraj, oxizi, parafină) printr-o baie de acid. Operaţia constă în introducerea în sondă a unei soluţii de acid clorhidric de concentraţie 8 – 12%, la care se adaugă un inhibitor de coroziune şi după caz o soluţie de concentraţie 2 – 5% acid fluorhidric. În unele cazuri se utilizează compoziţii mixte de acizi şi substanţe tensioactive. Scopul acestei băi este de a preveni neutralizarea soluţiei acide la trecerea ei prin zona cu depuneri, fapt care ar provoca scăderea eficienţei acidizării propriu – zise.

b. Prepararea soluţiei acide

Prepararea soluţiei acide se face prin amestecarea acidului tehnic de concentraţie 32 – 35% HCl cu apă şi o serie de aditivi, aceştia din urmă cu rol de a anihila efectele nedorite ale soluţiei acide în sondă şi strat.

La alegerea concentraţiei soluţiei acide se ţine seama de faptul că o concentraţie mai mică presupune injectarea unui volum mai mare de soluţie pentru dizolvarea unei cantităţi date de rocă şi necesită apoi extragerea din

sondă a unei cantităţi mai mari de soluţie uzată. Utilizarea unei soluţii acide de concentraţie mare conduce la creşterea cantităţii de CaCl2 şi MgCl2, ceea ce măreşte densitatea şi vâscozitatea soluţiei uzate, creând dificultăţi la eliminarea acesteia din strat şi în plus cresc costurile pentru protecţia echipamentului din sondă.

Orientativ, se pot face următoarele recomandări pentru tratarea stratelor cu soluţii de acid clorhidric:

!- pentru strate cu permeabilitate absolută mică şi presiune de strat mare se va injecta un volum de soluţie de 0,5 – 0,6 m3/m strat, cu o concentraţie de 15% HCl.

- pentru strate cu permeabilitate absolută medie şi presiune de strat medie se va injecta un volum de soluţie de 0,8 – 1,0 m3/m strat, cu o concentraţie de 12% HCl.

- pentru strate cu permeabilitate absolută mare şi presiune de strat mică se va injecta un volum de soluţie de 1,0 – 1,5 m3/m strat, cu o concentraţie de 8 – 10% HCl.

Concentraţia, % Densitatea, kg/m3 Concentraţia, % Densitatea, kg/m3

1 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 - -

Tabelul 2.3. Densitatea HCl în funcţie de concentraţie

După stabilirea cantităţii de acid ce revine pe metru perforat şi a concentraţiei soluţiei acide, se trece la prepararea în habe a soluţiei acide necesare pentru tratare.

O soluţie acidă de o concentraţie doriră se poate prepara din apă şi acid tehnic sau dintr-o soluţie de o concentraţie mai slabă decât cea aleasă pentru tratare şi acid tehnic. Valoarea concentraţiei acidului tehnic este trecută în buletinul de analiză ce însoţeşte acidul.

Dacă se cunosc densităţile soluţiilor acide rs se poate determina cantitatea de acid pur Gs conţinută de 1 m3 soluţie de concentraţie dată Cs

conform relaţiei:

Gs = Vs rs Cs. (2.3)

Pentru a obţine 1 m3 soluţie acidă de tratare de concentraţie dorită trebuie cunoscută cantitatea de acid clorhidric pur conţinută de 1 m3 acid tehnic (con- centrat) Gsc şi cantitatea de acid clorhidric pur conţinută de 1 m3 soluţie de diluare, Gsd. Notând cu X fracţia zecimală de soluţie acidă concentrată dintr-un m3 de soluţie de tratare Vsc = X, şi cunoscând:

Vst = Vsc + Vsd,Vst = 1 m3,Vsd = 1 – X,

se pot determina cantităţile de acid tehnic concentrat şi apă exprimate volumetric pentru a prepara 1 m3 soluţie de tratare cu relaţia:

X∙Gsc + (1–X)Gsd = Gst∙ (2.4)

, (2.5)

unde: Gst este cantitatea de acid clorhidric pur conţinută într-un m3 soluţie acidă

de tratare; Gsd – cantitatea de acid clorhidric pur conţinută într-un m3 soluţie acidă

de diluare;Gsc – cantitatea de acid clorhidric pur conţinută într-un m3 soluţie acidă

concentrată (acid tehnic).Există şi alte modalităţi de determinare aproximativă a cantităţilor de

acid tehnic şi apă (exprimate în litri pentru a obţine 1 m3 soluţie de tratare de concentraţie dată), când nu se cunoaşte densitatea soluţiilor acide şi anume:

- metoda analitică;- metoda grafică – regula paralelogramului.

Metoda analitică estimativă constă în aplicarea următoarei relaţii:

, (2.6)

unde: A este cantitatea de acid tehnic;B – cantitatea de soluţie acidă de tratare; Cst – concentraţia soluţiei de tratare; Csc – concentraţia acidului tehnic

Pentru aplicarea metodei grafice (regula paralelogramului) se va

utiliza figura 2.1.

a. b.

Fig.2.1. Regula paralelogramului pentru determinarea cantităţii de acid tehnic şi apă.

În colţul din stânga sus se trece concentraţia acidului tehnic, în colţul din stânga jos se trece concentraţia agentului de diluare (apa), iar la intersecţia diagonalelor paralelogramului se trece concentraţia soluţiei de tratare. În colţurile din dreapta sus şi jos se trec diferenţele de concentraţie socotite pe diagonală (fig.2.1.a).

Pentru a înţelege aplicarea acestei metode se consideră că trebuie să se prepare 1 m3 12% HCl din acid tehnic 30% HCl şi apă.

Se completează colţurile paralelogramului cu concentraţiile soluţiilor acide aşa cum s-a menţionat şi rezultă figura 2.1.b. Conform acestei figuri rezultă că pentru a obţine 30 l soluţie 12% HCl sunt necesari 12 l soluţie 30% HCl şi 18 l apă.

30 l soluţie 12% HCl ..…… 18 l apă 1000 l soluţie 12% HCl ……… x

l apă.

Deci 1 m3 soluţie 12% HCl se prepară din 600 l apă şi 400 l 30% HCl.În mod frecvent, se utilizează concentraţii ale soluţiilor de tratare de 12 –

15% HCl. Aceste soluţii nu sunt eficiente atunci când conţinutul în carbonaţi al rocilor este peste 30 – 50%, dar se pot utiliza cu rezultate favorabile la un conţinut de carbonaţi în roci de 15 – 30% şi chiar mai mici (peste 5%).

Concentraţii mici de 8 – 12% HCl se utilizează în cazurile când stratul productiv este constituit din nisipuri slab cimentate cu material calcaros, de-oarece utilizarea unor soluţii acide mai concentrate în asemenea situaţii poate conduce la intensificarea viiturilor de nisip cu toate dificultăţile ce decurg din acestea

Acidul clorhidric tehnic utilizat la prepararea soluţiei acide de tratare a stratelor productive este livrat cu un conţinut de aproximativ 0,4% H2SO4. În urma reacţiei impurităţilor de acid sulfuric (din soluţia de acid clorhidric) cu roca ce conţine carbonaţi se formează gipsul, care se depune în sistemul poros al rocii.

Pentru anihilarea acestui efect nedorit al acidului sulfuric, înainte de introducerea sa în strat, soluţia acidă preparată într-o habă se tratează cu clorură de bariu, care reacţionează cu acidul sulfuric. Sulfatul de bariu rezultat din reacţie, fiind insolubil, se sedimentează. După limpezire soluţia acidă se poate pompa în strat.

Soluţia de tratare se prepară la sondă sau la o bază specială, acolo unde se justifică acest lucru (când mai multe sonde sunt supuse frecvent la tratamente cu soluţii acide).

În majoritatea cazurilor, ordinea de adăugare a componentelor soluţiei acide în habă este următoarea:

- apă în cantitatea necesară pentru obţinerea volumului de soluţie acidă de concentraţia dorită;

- inhibitorul de coroziune adecvat;- acidul clorhidric tehnic în cantitatea stabilită;

- stabilizatorul în proporţia stabilită;- clorură de bariu, dacă este cazul;- intensificatorul şi se agită.După o pauză de limpezire a soluţiei acide, prin sedimentarea sulfatului

de bariu, se va începe pomparea acesteia în sondă. În situaţia în care soluţia acidă nu se tratează cu clorură de bariu, după adăugarea tuturor aditivilor se începe pomparea acesteia în strat într-un timp cât mai scurt, mai ales în cazul sondelor la care se întâlnesc temperaturi ridicate, fiindcă eficienţa aditivilor se micşorează sub acţiunea acestui factor.

c. Pomparea soluţiei acide în strat

Soluţia acidă, preparată de obicei la sondă, într-o habă (cum s-a menţionat) se pompează cu ajutorul agregatelor prin interiorul ţevilor de extracţie în stratul productiv.

Operaţia de acidizare propriu-zisă a stratelor, în cazul în care nu se utilizează pachere pentru izolarea acestora constă din următoarele faze ce pot fi urmărite în figura 2.2:

Fig.2.2. Schema de introducere a soluţiei acide în strat.

- Realizarea unei circulaţii de ţiţei în sondă, cu ţevile de extracţie cât mai aproape de baza perforaturilor (fig. 2.2, a).

- Introducerea soluţiei acide prin interiorul ţevilor de extracţie, până când nivelul soluţiei se ridică în spaţiul inelar deasupra perforaturilor cu cca 2 m urmată de închiderea ventilului la coloană (fig. 2.2, b).

- Pomparea restului de soluţie acidă cu ventilul la coloana de exploatare închis. Sub acţiunea presiunii, soluţia acidă începe să pătrundă în strat (fig. 2.2, c).

- Pomparea unui volum de ţiţei necesar pentru înlocuirea completă a soluţiei acide din ţevile de extracţie şi coloana sondei pe înălţimea stratului productiv pentru împingerea acesteia în strat (fig. 2.2, d)

Dacă distanţa între baza perforaturilor şi talpa sondei este de câţiva metri, această zonă numită sacul sondei se va izola cu o soluţie de clorură de calciu, pentru a nu consuma o cantitate mai mare de soluţie acidă decât cea necesară introducerii în strat.

a b c d

Fazele operaţiei de tratare cu soluţie de acid clorhidric în cazul izolării sacului sondei, pot fi urmărite în figura 2.3.

Fig. 2.3. Fazele unei operaţii de acidizare cu izolarea sacului sondei

După realizarea circulaţiei de ţiţei în sondă (fig. 2.3, a) se fixează ţevile de extracţie cu 1– 2 m deasupra tălpii.

- Se pompează în sacul sondei un volum corespunzător de soluţie de

clorură de calciu ( ) (fig. 2.3, b).

- Se pompează un volum de ţiţei (B+C) pentru aducerea soluţiei izolatoare în sac.

- Se ridică ţevile de extracţie puţin deasupra bazei perforaturilor şi se pompează un volum de soluţie acidă de tratare (A+B+C) astfel încât nivelul acesteia poate depăşii numai cu 2 m capul perforaturilor.

- Se închide ventilul la coloana de exploatare (fig. 2.3, c) şi se introduce în continuare sub presiune restul de soluţie acidă.

- Se pompează o cantitate de ţiţei ce corespunde cu volumul A+B pentru a asigura introducerea soluţiei acide în strat (fig. 2.3, d).

- Se lasă sonda închisă pentru reacţie câteva ore (nu mai mult de 12 ore) şi apoi se procedează la extragerea soluţiei din strat, respectiv la repunerea sondei în funcţiune.

2.1.4. Distanţa de pătrundere a soluţiei acide în strat.

Presupunând formaţiunea productivă omogenă şi penetrarea în strat a soluţiei acide uniformă şi radială rezultă adâncimea de pătrundere a soluţiei acide în strat dintr-o relaţie de egalitate între volumul de soluţie acidă injectată şi volumul de pori invadat de această soluţie:

, (2.7)

unde: qi este debitul de injecţie al soluţiei acide;tr – timpul de reacţie al soluţiei acide;

A Volumul coloanei în dreptul stratului

B Volumul ţevilor de extracţie

C Volumul conductei de amestec

Ţiţei

Ventilînchis

Soluţie HCl

a b c d

R – raza de pătrundere a soluţiei acide în strat cu efect de dizolvare; rs – raza sondei;

h – grosimea stratului productiv;m – coeficientul de porozitate al rocii.

Din relaţia (2.7) rezultă raza de pătrundere a soluţiei acide în strat, cu efect de dizolvare:

. (2.8)

Calcularea razei de invazie a soluţiei acide în strat:

, (2.9)

unde: ti este timpul de injecţie a soluţiei acide de tratare.

. (2.10)

Dacă t i tr înseamnă că nu tot volumul de soluţie acidă de tratare pompat în strat are efect de dizolvare, ci numai volumul pompat în timpul echivalent timpului de reacţie (fig. 2.4 Ri > Ra).

Pentru a realiza Ri = Ra, adică întreaga cantitate de soluţie acidă de tratare să aibă efect de dizolvare în strat, se poate acţiona pe două căi:

• adăugarea de întârzietori de reacţie pentru a încetini viteza de reacţie a acidului cu roca; • mărirea debitului de injecţie.

Fig.2.4 Distanţa de pătrundere . (2.11)

2.1.5. Metodologia de proiectare a unei operaţii de acidizare cu soluţii de acid clorhidric a.Parametrii necesari peniru efectuarea unei operaţii de acidizare

Pentru acidizarea unui strat productiv în care predomină rocile carbonati-ice trebuie cunoscute următoarele date:sunt:

▪ caracteristicile de echipare ale sondei de producţie la care se aplică operaţia de acidizare:

– diametrul coloanei de exploatare D; – diametrul ţevilor de extracţie d:

◦ diametrul interior al ţevilor de extracţie di; ◦ diametrul exterior al ţevilor de extracţie d e.

d di de At

in mm mm cm2

2 7/8 62,0 73,0 30,183 1/2 76,0 88,9 45,34

▪ caracteristicile stratului productiv: – presiunea stratului (presiunea statică în dreptul formaţiunii pro

ductive pst = pc );– grosimea stratului productiv ce va fi acidizat h;– adâncimea sondei până la capul perforaturilor Hp;

– înălţimea de la talpa sondei la baza perforaturilor, hsac

– coeficientul de porozitate al rocilor stratului productiv, m;▪ proprietăţile soluţiei de tratare:

– densitatea soluţiei acide de tratare, rst; – densitatea soluţiei acide concentrate (acid tehnic), rsc;– densitatea soluţiei acide de diluare sau a apei rad;

– vâscozitatea soluţiei de tratare, st ;▪ proprietăţile fluidului ales pentru împingerea soluţiei acide în strat:

– densitatea ţiţeiului (în cazul sondelor de producţie), rţ ; – vâscozitatea ţiţeiului, ţ;

▪ alte caracteristici: – volumul soluţiei acide pe metru perforat, a; – debitul de injecţie, qinj; – timpul de reacţie, tr .

b. Metodologia de proiectare

Pent bru a stabili volumul de apă şi de acid tehnic pentru prepararea volumului de soluţie acidă de tratare şi pentru a determina numărul de agregate necesar pentru pomparea acestui volum de soluţie de tratare în strat se vor parcurge următoarele etape:

Determinarea volumului soluţiei acide de tratare:

Vst = a h. ( 2.12)

Determinarea volumelor de soluţie acidă concentrată (acid tehnic) şi de apă necesare pentru prepararea soluţiei de tratare.

Pentru a prepara 1 m3 soluţie acidă de tratare (de concentraţie dorită se va determina cantitatea de acid tehnic concentrat şi cantitatea de apă exprimate volumetric aplicând relaţia (2.4):

XGsc + (1–X)Gsd = Gst∙1,

unde: X este fracţia zecimală de soluţie acidă concentrată dintr-un m3 de soluţie acidă de tratare;

G – cantitatea de acid clorhidric pur conţinută de 1 m3 soluţie acidă:

concentrată Gsc = Vsc rsc Csc, (2.13) de diluare Gsd = Vsd rsd Csd, (2.14)

de tratare Gst = Vst rst Cst. (2.15)

Se poate obţine o valoare aproximativă a volumelor de soluţie acidă concentrată şi de apă necesare, lauând în considerare numai concentraţiile soluţiilor acide, prin utilizarea relaţiei (2.6) sau aplicând regula paralelogamului.

Calcularea razei de pătrundere a soluţiei acide în strat cu efect de dizolvare cu relaţia (2.8) :

Calcularea razei de invazie a soluţiei acide în strat curelaţia (2.9):

Dacă Ri > Ra ,respectiv t i > tr pentru ca întreaga cantitate de soluţie acidă

injectată în strat să aibă efect de dizolvare se poate acţiona pe două căi: - adăugarea de întârzietori de reacţie pentru a încetini viteza de reacţie

a acidului cu roca, deci efectul este de mărire a timpului de reacţie; - mărirea debitului de injecţie.

Determinarea presiunii de pompare: • în condiţiile pompării în sondă a soluţiei acide de tratare; • în condiţiile pompării ţiţeiului prin ţevile de extracţie pentru

împingerea soluţiei acide în strat.

, (2.16)

unde: pp este presiunea de pompare la suprafaţă; pinj– presiunea de injecţie la nivelul stratului productiv, a cărei valoa

re trebuie să fie mai mică decât presiunea de fisurare; pfr – pierderile de presiune prin frecare în ţevile de extracţie a fluidelor

pompate în timpul operaţiei de tratare prin acidizare; ph – presiunea hidrostatică a coloanei de fluid din ţevile de extracţie.

, (2.17)

ph = Lrg. (2.18)

λ – coeficientul de frecarecalculat cu relaţia (2.20) în funcţie de numărul Reynolds

, (2.19)

pentru regim turbulent : . (2.20)

r – densitatea fluidului circulat prin ţevile de extracţie (rHCl, rţiţei)v – viteza de deplasare a fluidului în ţevile de extracţie;

L – lungimea ţevilor de extracţie; d – diametrul interior al ţevilor de extracţie μ – vâscozitatea fluidului care circulă prin ţevile de extracţie. Alegerea agregatlore de pompare.

În funcţie de presiunea de pompare pp, calculată cu relaţia (2.16), se alege din tabelele cu performanţele agregatelor de cimentare şi perforare (anexa 1) valoarea presiunii maxime de lucru, care corespunde unui diametru de plunger. Din coloana de debite teoretice, corespunzător acestui diametru de plunger se alege o valoare a debitului teoretic, care poate fi realizată cu o turaţie a motorului de antrenare, nm şi un număr de curse duble pe minut la pompă np.

Calcularea numărului de agregate necesar unei operaţii de acidizare:

, (2.21)

unde: na este numărul de agregate de pompare; qa– debitul teoretic al agregatului de pompare.

2.1.6. Tratarea gresiilor cu amestec de acid clorhidric şi acid fluorhidric

Alegerea amestecului acid de tratare, optim, se bazează pe un principiu simplu, şi anume: soluţia acidă trebuie să îndepărteze în mod eficient contaminarea produsă şi să crească permeabilitatea rocii colectoare.

Criteriul de alegere a amestecului acid adecvat trebuie să ţină seama atât de proprietăţile fizice şi chimico –mineralogice ale formaţiunii productive, de proprietăţile fizico – chimice ale fl uidelor conţinute de aceasta, cât şi de tipul de contaminare.

Efectele amestecului de acid clorhidric şi acid fluorhidric asupra gresiilor

Pentru tratarea zăcămintelor productive constituite din roci silicioase cu conţinut mic de carbonaţi (sub 15%) se utilizează soluţii formate din amestecuri de acid clorhidric şi acid fluorhidric.

În mod obişnuit colectoarele grezoase pot conţine 50 – 85% dioxid de siliciu sub formă de granule de cuarţ împreună cu argile, feldspaţi, zeoliţi şi mici cantităţi de carbonat de calciu.

Gresiile conţin uneori uneori oxizi metalici, sulfaţi, sulfiţi sau clorite şi siliciu amorf. Cimentarea reţelelor de granule se poate datora prezenţei depozitelor secundare de cuarţ, carbonaţi şi/sau minerale argiloase autigenice.

Argilele reacţionează mult mai repede decât feldspaţii şi feldspaţii reacţionează mult mai repede decât cuarţul (considerat aproape inert), în special în prezenţa concentraţiilor mari de protoni (H+) care provin fie de la HCl, fie de la HF din amestec şi care pot să producă dizolvarea.

În materialul de cimentare conţinutul de feldspaţi trebuie să fie mai mic de 20% din volumul total deoarece ei pot fi o sursă de Na+, K+ şi/sau Al+3 chiar dacă ei sunt silicaţi de schimb neionic.

Calcitul şi dolomitul care vor reacţiona cu HF formând un precipitat de CaF2 ar trebui să reprezinte mai puţin de 15% din volumul de rocă tratată, deoarece aceasta este cantitatea maximă care poate fi practic îndepărtată.

Mineralele argiloase prezente în anumite proporţii, pot fi îndepărtate încât să conducă la o creştere a permeabilităţii fără pierderea consolidării.

Din amestecul de acizi, acidul clorhidric are o acţiune de dizolvare a cimentului calcaros şi a oxizilor de fier şi aluminiu din rocă, iar acidul fluorhidric dizolvă elementele argiloase (silicaţi simpli şi dubli de aluminiu) şi feldspatice precum şi nisipul cuarţos, componente ale gresiilor.

Trăsătura esenţială a unui tratament de acidizare a gresiilor, bine proiectat, constă în dizolvarea aluminosilicaţilor cu precipitarea mecanică concomitentă a câtorva elemente de acid monosilicic.

Principalele reacţii chimice care au loc la acidizarea gresiei cu HF sunt:

2HF + CaCO3 = CaF2 + H2O + CO2, (2.22)Fluorurăde calciu

4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O, (2.23)

Silicat Fluorură (nisip cuarţos) de siliciu

2HF + SiF4 = H2SiF6, (2.24) Acid fluorosilicic

36HF + Al2(Si4O10)(OH)2 = 4H2SiF6 + 2H3AlF6 + 12H2O, (2.25) Bentonită Acid Acid (argilă) fluorosilicic fluoroaluminic H2SiF6 + 2(Na+, K+) = Na2SiF6 + 2H+, (2.26)

H2SiF6 + 6Al3+ + 4H2O = 6AlF+2 + Si(OH)4 + 6H+. (2.27) Hidroxid de siliciu

Acidul fluorhidric nu se utilizează decât în amestec cu acidul clorhidric datorită, pe de o parte, costului mai ridicat şi, pe de altă parte, probabilităţii de precipitare a fluorurii de calciu, în contact cu rocile cu un conţinut mai mare în carbonaţi de calciu.

Acidul florhidric activ reacţionează cu orice minerale sau soluţii care conţin calciu şi formează un precipitat alb solid, fluorura de calciu (CaF2), care este capabil să reducă permeabilitatea stratului.

Ecuaţia (2.22) prezintă o reacţie caracteristică gresiilor al căror material de cimentare este format din carbonaţi. Această reacţie se mai poate realiza în strat datorită prezenţei apei sărate care conţine ioni de Ca2+.

Când un astfel de precipitat s-a format, dar nu a blocat complet mediul poros al formaţiunii, el poate parţial să se redizolve când acidul florhidric este

aproape neutralizat spre sfârşitul operaţiei de acidizare. În acest timp, concentraţia anionilor de fluorură din soluţie este aşa de mică, încât aluminiul din gresii, care apare în special ca ioni liberi (Al+3), este capabil să extragă fluorul din precipitatul CaF2 pe care-l redizolvă parţial, conform reacţiei:

CaF2 + 2Al+3 = Ca+2 + 2AlF+2. (2.28)

În experimentele efectuate în laborator nu s-a observat însă o depunere excesivă de CaF2. De aceea se consideră că în rocile cu conţinut moderat de calcar nu există pericolul de obturare a porilor datorită fluorurii de calciu.

Tetrafluorura de siliciu (SiF4) este un gaz solubil în apă, care se elimină uşor la repunerea sondei în producţie.

De asemenea, acidul florhidric poate reacţiona în continuare cu tetrafluorura de siliciu (SiF4) când aceasta este în cantitate mare, formând acidul fluorosilicic 8H2SiF6), care ionizează parţial în H+ şi SiF6

2-.Soluţia de HF se prepară numai cu apă dulce, al cărui conţinut în săruri

fiind mic nu duce la precipitarea hexafluorosilicatului de potasiu şi natriu (K2SiF6, Na2SiF6).

Pentru a favoriza formarea de fluorosilicat de calciu (CaSiF6), parţial solubil în apă, se adaugă în soluţia de acidizare aditivi pe bază de boraţi, deşi în acest caz se reduce puţin activitatea acidului fluorhidric.

Dintre principalele componente mineralogice care se întâlnesc într-un strat de gresii, acidul fluorhidric are viteze foarte mari de reacţie cu carbonaţii, viteze de reacţie moderate cu argila şi viteze mai mici de reacţie cu cuarţul. Aceste viteze diferite de reacţie ale acidului fluorhidric cu mineralele menţionate au condus la utilizarea încă din 1935 a amestecului de HCl şi HF sub denumirea de "noroi acid", pentru stimularea în timpul probelor de producţie a sondelor blocate cu fluid de foraj (pe bază de argilă), datorită reacţiilor favorabile ale acidului fluorhidric cu argila.

Un parametru care influenţează variaţia permeabilităţii este debitul de injecţie şi anume, la debite mari apare o puternică reducere temporară a permeabilităţii, deoarece tendinţa de desprindere şi antrenare a particulelor de argilă este mai mare, iar timpul de dizolvare a lor de către acid este mai mic..

Se recomandă, deci, introducerea în strat a soluţiei acide cu debite cât mai mici pentru acidizarea matricei. Prin urmare, este necesar să se folosească presiuni diferenţiale mici asupra stratului tratat.

Tehnologia de tratare a gresiilor cu amestec de acidc clorhidric şi acid fluorhidric,

Acidizarea matricei grezoase a unui strat productiv cu amestec de acid clorhidric HCl şi acid fluorhidric HF se efectuează în trei etape succesive:

- prespălarea; - tratarea propriu – zisă;- spălarea în exces. Între aceste etape nu se realizează pauză de reacţie, întrucât reacţia

acidului fluorhidric din amestecul acid este foarte rapdă.

Prespălarea constă în tratarea stratului productiv contaminat în mod preventiv, pentru a elimina precipitatele rezultate în urma reacţiei unor minerale componente ale rocii colectoare cu soluţia de tratare.

Prin operaţia de prespălare se realizează răcirea preliminară a formaţiunii înainte de injectarea amestecului acid, prevenindu-se reacţia acidului fluorosi- licic (H2SiF6) cu argilele sau feldspaţii şi precipitarea silicagelului [Si(OH)4] în zona din imediata vecinătate a sondei.

Pentru răcirea garniturii de ţevi de extracţie şi a peretelui formaţiunii se pompează iniţial cu debit mic o parte din volumul soluţiei de prespălare, urmată apoi de pomparea restului volumului de soluţie de prespălare cu debitul de injecţie proiectat.

Se recomadă de regulă pentru operaţia de prespălare o soluţie de acid clorhidric, pentru că ea previne contaminarea “suplimentară" a gresiilor, cu conţinut de 5% până la 15% carbonaţi, prin dezlocuirea apei interstiţiale şi îndepărtarea carbonaţilor.

Se efectuează o acidizare obişnuită introducându-se în strat un volum de soluţie de acid clorhidric de concentraţie 5 – 15%, încât să revină o cantitate de 500 - 1000 l/m perforat. Soluţia acidă va conţine şi aditivi specifici: inhibitori de coroziune, agenţi sechestranţi, solvenţi, agenţi tensioactivi.

Volumul soluţiei de acid clorhidric reprezintă între 50 – 70% din volu- mul total de HCl şi HF care urmează să fie introdus în strat.

Acidul clorhidric pătruns în strat creează o zonă cu pH scăzut în urma reacţiei, în general foarte rapide, cu mineralele carbonatice prezente în compo- ziţia rocii colectoare grezoase. Prin îndepărtarea acestor minerale se împiedică reacţia acidul fluorhidric activ cu carbonaţii, evitându-se formarea fluorurii de calciu (CaF2) care este un precipitat insolubil şi care ar putea ridica gradul de contaminare al formaţiunii productive.

Acidul clorhidric utilizat la prespălare dizolvă parţial oxizii, sulfurile şi cloritele din argilele prezente în gresii şi creşte puterea de dizolvare a acidului fluorhidric. De asemenea dezlocuieşte apa sărată din sondă şi din zona de strat înconjurătoare, împiedicând contactul dintre ionii de calciu, sodiu şi potasiu din apa sărată şi combinarea lor ulterioară cu acidul fluorhidric , spre a nu se forma compuşi de precipitare precum fluorosilicaţii de calciu, de sodiu sau de potasiu.

Fluorosilicatul de calciu (CaSiF4) este parţial solubil în apă (10,6 g/100 cm3 apă) şi are o solubilitate mărită în mediu acid.

Hexafluorosilicatul de sodiu (Na2SiF4) şi cel de potasiu (K2SiF6) sunt insolubiili şi rezultă, sub forma unor precipitate cu structură gelatinoasă, din reacţia acidului fluorhidric cu apele de zăcământ care conţin săruri de sodiu şi de potasiu. Aceste precipitate gelatinoase înfundă spaţiul poros al rocii şi pot să micşoreze efectul tratamentului sau chiar să blocheze zona de strat tratată.

Se recomandă ca volumul de acid clorhidric necesar pentru prespălare să fie suficient, ca niciodată frontul de acid fluorhidric să nu depăşească pe cel de acid clorhidric activ. O prespălare abundentă scade mult dimensiunea zonei în care este foarte posibilă precipitarea.

În general, concentraţia soluţiei de acid clorhidric folosită la prespălare trebuie să fie mai mare decât concentraţia de acid clorhidric din amestecul acid (HCl şi HF) care urmează să se injecteze în etapa următoare.

Distanţa de pătrundere efectivă a acidului activ în formaţiunea contami-nată este de circa 0,3 – 0,7 m, şi ea depinde de următorii factori:

- commpoziţia mineralogică a rocii;

- temperatura la nivelul stratului productiv;- concentraţia acidului;- debitul de injecţie al soluţiei acide.Solvenţii aromatici precum toluenul sau xilenul, cu sau fără acid

clorhidric, pot fi folosiţi pentru îndepărtarea particulelor de parafină şi asfaltene în etapa de prespălare.

În această etapă sunt, de asemenea, folosiţi solvenţii mutuali (cum este etilenglicolmonobutileter-EGMBE).

Aceşti solvenţi trebuie să fie testaţi în detaliu pentru a determina compatibilitatea cu ţiţeiul din formaţiunea respectivă. În mod normal ei sunt utilizaţi în combinaţie cu HCl sau apă sărată cu amoniu. Trebuie să fie luate măsuri speciale când se folosesc solvenţii mutuali, deoarece s-a constatat din cercetările efectuate că în sistemele de ţiţei şi apă aceşti solvenţi pot mobiliza particulele fine şi contribuie la migrarea lor conducând la blocarea formaţiunii.

Acidul acetic (CH3COOH) poate înlocui acidul clorhidricl în etapa de prespălare. Acest acid în concentraţie de 5 – 10%. îndepărtează carbonaţii din formaţiunile sensibile la actd clorhidric.

Acidul acetic, ca toţi acizii organici, are acelaşi efect de umflare a argile- lor, ca şi apa dulce. De aceea se recomandă o soluţie de 2 – 5% clorură de amoniu (NH4Cl) amestecată cu 5 – 10% acid acetic (CH3COOH) care menţine compatibilitatea cu formaţiunea şi ajută la prevenirea umflării argilei.

Tratarea propriu – zisă (etapa a doua) constă în introducerea în strat a mestecului de HCl şi HF, utilizându-se volume relativ mari de soluţie acidă şi anume 1500 – 2500 l/m perforat. În unele cazuri aceste volume pot ajunge până la 5000 l/m perforat.

Se folosesc volume mai mici de soluţie acidă atunci când se tratează un nisip slab consolidat şi există pericolul apariţiei unor viituri de nisip, iar pentru tratarea gresiilor consolidate se folosesc volume mai mari de soluţie acidă, mai ales când există un blocaj puternic cu fluid de foraj, sau când stratul conţine un procent mai mare de argile.

Pentru creşterea eficienţei operaţiilor de acidizare a gresilori este important de ştiut faptul că distanţa de la peretele sondei pe care tratamentul cu HCl şi HF este foarte evident, variază între 25 – 35 cm.

Utilizarea unor volume mari de soluţie acidă nu va mări distanţa de pătrundere cu efect de dizolvare a amestecului acid decât nesemnificativ din punct de vedere al permeabilităţii, dar poate duce la slăbirea gradului de cimentare al rocii rezervor, cu efecte negative asupra productivităţii la repunerea sondei în producţie.

Acidul fluorhidric, din amestecul acid, va reacţiona cu argilele, feldspaţii, nisipul, fluidul de foraj şi filtratul pastei de ciment, rezultând o îmbunătăţire a permeabilităţii zonei de strat din jurul sondei.

Acidul clorhidric din acest amestec reacţionează doar parţial, rămânând în mare parte neconsumat, şi are rolul de a menţine pH-ul soluţiei la valori mici, împiedicând astfel depunerea în porii rocilor colectoare a unor produşi rezultaţi din reacţiile acidului fluorhidric. De asemenea favorizează menţinerea în soluţie a majorităţii produşilor de reacţie (inclusiv a fluorosilicatului de calciu) care pot fi în acest mod eliminaţi la repunerea sondei în producţie.

Soluţia de acid clorhidric din amestecul acid împinge mai departe în formaţiune soluţia de acid clorhidric injectată în etapa de prespălare, prin urmare se extinde zona de îndepărtare a carbonaţilor şi de pH scăzut.

Ulterior, în timpul injecţiei amestecului acid, întreaga cantitate de acid clorhidric injectat în etapa de prespălare se consumă.

Acidul fluorhidric activ din amestecul acid se neutralizează lângă sondă, întrucât reacţionează rapid cu cantităţi relativ mari de argile şi particule de feldspaţi. Între timp, frontul de acidul fluorhidric consumat se va propaga încet în formaţiune, prin zona de pH scăzut.

Modificările proporţiei acizilor în amestecul acid, folosit pentru tratare, pot ajuta la eliminarea precipitării fluorosilicaţilor.

Cercetătorii au realizat teste de laborator prin care au constatat cum reacţionează amestecurile acide în diferite formaţiuni, la diferite temperaturi. Rezultatele obţinute indică faptul că proporţia minimă a amestecului acid (HCl şi HF) este de 6 la 1 şi proporţia optimă este de 9 la 1.

Amestecul acid obişnuit (12% HCl – 3% HF) a fost utilizat ani de-a rândul, pentru creşterea producţiei din formaţiunile de gresii.

Din 1980, specialiştii au început să folosească diverse concentraţii de HCl şi HF în amestecul acid, pentru a soluţiona importante probleme legate de blocare.

La introducerea amestecului acid în strat, în urma contactului HF cu roca grezoasă se produc trei tipuri de reacţii: primară, secundară şi terţiară.

Reacţia primară conduce la formarea de fluoruri de siliciu şi de aluminiu.În timpul acestei reacţii, produşii rezultaţi vor conţine o mare cantitate de cid activ, deoarece din amestecul acid se consumă numai o mică parte de acid clorhidric.

19HF + NaAlSi3O8 + 3HCl → 3H2SiF6 + AlF2+ + Na+ + 8H2O + 3Cl-, (2.29)

19HF + KAlSi3O8 + 3HCl → 3H2SiF6 + AlF2+ + K+ + 8H2O + 3Cl-. ( 2.30)

Reacţia secundară justifică rezultatele obţinerii produşilor de reacţie în formaţiunile productive supuse tratamentelor cu amestec acid. Fluorurile de siliciu continuă să reacţioneze cu argila şi silicatul suplimentar (feldspatul), eliberând o mare cantitate de aluminiu în soluţie şi consumând cea mai mare parte din HCl rămas.

Cantitatea de acid remanent depinde de proporţia HCl / HF din amestecul acid

H2SiF6 + 6NaAlSi3O8 + 18HCl + 10H2O → 6Na+ + 6AlF2+ + 18Cl- + 18H2SiO3 + SiO22H2O, (2.31)

H2SiF6 + 6KAlSi3O8 + 18HCl + 10H2O → 6K+ + 6AlF2+ + 18Cl- + 18H2SiO3 + SiO22H2O. (2.32)

În timpul reacţiei secundare, concentraţia sodiului (potasiului) rămas în soluţie la sfârşitul reacţiei primare poate să crească până la punctul în care acidul fluorosilicic, ce nu a reacţionat, poate să precipite din soluţie sub formă de fluorosilicat de sodiu sau fluorosilicat de potasiu.

Reacţia secundară este o reacţie rapidă, care. poate fi controlată.

Problema este că fluorosilicatul poate precipita în porii rocii foarte aproape de sondă, prin aceasta producând o contaminare mai accentuată decât precipitarea siliciului hidratat pe suprafeţele argilelor.

Deşi precipitarea siliciului nu poate fi oprită, precipitarea fluorurilor de siliciu poate fi împiedicată prin creşterea concentraţiei HCl la care are loc scăderea solubilităţii sărurilor de sodiu şi potasiu..

Reacţia terţiară este aceea în care se produce crusta de aluminosilicat. Aluminosilicatul este crusta amorfă care conţine atât aluminiu cât şi siliciu.

Un factor favorizant pentru depunerea crustei îl constituie apa sărată care duce la mărirea pH-ului soluţiei acide. Crusta poate să creeze probleme grave de blocare.

Fluorurile de aluminiu, care rămân în soluţie, continuă să reacţioneze până se consumă tot acidul. După ce acidul s-a consumat, din soluţia rezultată se poate produce depunerea alumino – silicatului.

În funcţie de permeabilitatea rocii, de cantitatea de minerale din constitu- ţia rocii care pot crea probleme de blocare în urma reacţiei cu acizii şi în func- ţie de temperatura zăcământului, specialiştii recomandă diferite soluţii de amestec de HCl şi HF pentru tratarea cu succes a formaţiunilor slab cimentate şi cu posibilă mobilitate a particulelor solide fine sau a celor de gresii. Aceste recomandări pot fi urmărite în tabelul 2.4.

Tabelul 2.4. Linii orientative de utilizare a amestecului de HCl şi HF

C o n d i ţ i iSoluţii

de prespălareSoluţie acidă

de tratare

Solubilitate HCl 20% Se foloseşte numai HClPermeabilitate mare ( 100 mD)Cuarţ (80%), argilă ( 5%) 15% HCl 12,0% HCl – 3,0% HFFeldspat ( 20%) 15% HCl 13,5% HCl – 1,5% HFArgilă ( 10%) 5% HCl 6,5% HCl – 1,0% HFArgilă clorito-feruginoasă 5% HCl 3,0% HCl – 0,5% HFPermeabilitate mică ( 10 mD)Argilă ( 5%) 7,5% HCl sau

10% CH3COOH 6,0% HCl – 1,5% HF

Clorit mult 5% CH3COOH 3,0% HCl – 0,5% HF

În tabelul 2.5 sunt prezentate amestecuri de HCl şi HF care pot fi utilizate, la diferite temperaturi, pentru formaţiunile cu un conţinut mai mare de feldspat de sodiu, feldspat de potasiu sau ilit.

Tabelu 2.5. Amestecul acid în funcţie de temperatură

M i n e r a l eC o n c e n t r a ţ i e Temperatura% HCl % HF °C

Feldspat de sodiu 13,5 1,5 ≥ 799,0 1,0 < 79

Feldspat 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 38-52

Illit 13,5 1,5 ≥ 93

9,0 1,0 52-937,0 0,75 38-52

Peste 79 C amestecul 13,5% HCl – 1% HF nu provoacă precipitarea în formaţiunile productive cu mult feldspat de sodiu.

Sub 79C amestecul 9% HCl - 1% HF previne precipitarea fluorosilicatu- lui de sodiu.

Tabelul 2.6 conţine volumele necesare pentru diferite concentraţii ale amestecului acid.

Tabelul 2.6. Volumele echivalente de soluţie acidă

A m e s t e c u l a c i dV o l u m u l

m3/m

12,0% HCl - 3,0% HF 1,24213,5% HCl - 1,5% HF 1,863 9,0% HCl - 1,0% HF 2,484

Din rezultatele experimentelor de laborator şi a celor obţinute în schelă s-a constatat că adăugarea unei cantităţi de acid acetic în fluidele de tratare (amestecul HCl şi HF) ajută la prevenirea precipitării şi depunerii în formaţiunea productivă a hidrogelurilor formate din aluminosilicaţi şi silicageluri.

Concentraţia de 3% (procente volumetrice) acid acetic s-a dovedit eficientă când s-a folosit amestecul de acizi cu 1,5% HF.

Concentraţiile scăzute ale HF din amestecurile acide folosite reduc eventualitatea depunerii substanţelor contaminante prin limitarea cantităţii de HCl consumat în reacţiile secundare, în mod deosebit când cantităţi mari de argile, feldspaţi şi/sau zeoliţi sunt prezente.

La concentraţii ale HF mai mari de 1,5% trebuie să se utulizeze concen- traţii mai mari de acid acetic dacă minerale menţionate sunt prezente.

Spălarea în exces sau postspălarea (etapa a treia) este destinată evacuării soluţiei acide uzate şi a produşilor de reacţie rezultaţi în etapa anterioară, din stratul productiv contaminat supus tratamentului cu amestec de acizi.

Scopul postspălării este şi acela de a forţa excesul de H2SiF6 să intre în formaţiune acolo unde îi va fi permis să reacţioneze.

Fluidele recomandate pentru spălarea în exces sunt: • clorura de amoniu NH4Cl, sau soluţie de 5 – 7,5% HCl, sau motorină

pentru sondele de ţiţei;• clorura de amoniu NH4Cl, sau soluţie de 5 – 7,5% HCl pentru sondele

de gaze.Se injectează în strat, după amestecul de HCl şi HF, un volum de soluţie

de postspălare egal cu volumul soluţiei introduse în etapa a doua. În această soluţie se adaugă aditivi pentru combaterea coroziunii, pentru refacerea umectabilităţii faţă de apă a rocilor, pentru împiedicarea formării de emulsie şi pentru uşurarea eliminării din stratul productiv a soluţiei uzate împreună cu produşii de reacţie.

Experienţa pe plan mondial a arătat că o eficienţă sporită se obţine dacă se adaugă soluţiei din etapa a treia un glicol eter, care are calităţi de agent antiadsorbant.

S-a constatat că rezultate foarte bune se pot obţine prin utilizarea de etilenglicolmonobutileter (EGMBE), care înlătură particulele fine umectate cu

ţiţei de pe suprafaţa rocilor şi redă acestora un caracter hidrofil reducând tensiunea interfacială între ţiţei şi apă.

Pentru prevenirea depunerii silicatului şi pentru creşterea eficienţei tratamentului de acidizare a gresiilor argiloase este necesar să se utilizeze o compoziţie specială pentru postspălare (motorină, azot, soluţie de 5 – 10% HCl, soluţie de 3% acid acetic sau soluţie de 2 – 3% clorură de amoniu), iar punerea în producţie a sondei trebuie realizată fără pauză de reacţie.

Pentru stratele neomogene şi pentru cele alcătuite din roci cu conţinut ridicat de minerale argiloide şi cu valori reduse de permeabilitate, se recomandă utilizarea soluţiilor acide alcoolice care ajută atât la pătrunderea mai uşoară a soluţiei acide în formaţiune, cât şi la extragerea rapidă a soluţiei acide consumate, datorită tensiunilor interfaciale scăzute.

Spre deosebire de substanţele tensioactive, alcoolul nu se adsoarbe pe rocă şi tensiunea superficială a soluţiei acide rămâne neschimbată după trecerea ei pe roci cu procente mari de argile.

Cei mai utilizaţi alcooli sunt: metanolul, izopropanolul, etanolul şi butanolul. La alegerea alcoolului trebuie să se aibă în vedere compatibilitatea acestuia cu acizii şi aditivii folosiţi la prepararea soluţiei acide de tratare.

La sondele noi, săpate pentru exploatarea zăcămintelor de ţiţei la care s-a constatat lipsă de aflux, se recomandă introducerea în dreptul stratului produc- tiv a unui amestec de HCl şi HF şi apoi efectuarea perforării în acest mediu acid, pentru ca primul lichid care pătrunde din sondă în perforaturi să fie solu -ţia acidă, obţinându-se astfel o bună comunicaţie între strat şi sondă.

Perforarea sondelor în mediu acid se recomandă până la temperaturi în strat de circa 95C şi numai în prezenţa unui inhibitor de coroziune cu eficienţă ridicată, astfel ca soluţia acidă să poată staţiona în sondă mai mult timp fără a coroda coloana de exploatare.

Tratamentul de stimulare cu amestec de HCl şi HF nu se aplică în orice situaţie în trei etape în succesiunea normală prezentată..

În sondele de exploatare a căror formaţiuni productive sunt alcătuite din gresii cu un conţinut între 5% până la 15% carbonaţi, ce au fost foarte puternic deteriorate (s 100), tratarea acestora în faza iniţială cu soluţie de 3% HF în cantitate de 0,125 – 0,5 m3/m, pentru reducerea factorului skin, a asigurat succesul tratamentului cu amestec acid.Circulaţia inversă trebuie realizată imediat după tratamentul propriu – zis pentru reducerea la minim a şansei precipitatelor secundare de a reacţiona cu HF neutralizat.

În situaţia în care degradarea formaţiunii productive a fost generată de migrarea particulelor solide fine, utilizarea acidului tetrafluoroboric (HBF4), cu rol determinant în stabilizarea acestui tip de particule. a condus la un efect pozitiv al tratamentului efectuat.

2.1.7. Tratarea stratelor productive cu soluţii de acid clorhidric cu concentraţie ridicată

Cercetările de laborator şi experimentele de şantier au arătat că folosirea soluţiiei de acid clorhidric de concentraţie ridicată 28% HCl măreşte eficienţa operaţiilor de stimulare a sondelor ce deschid strate productive cu un conţinut de carbonaţi peste 30 – 40%, întrucât această soluţie are o durată mai mare de consum şi atacă roca pe o rază mai mare în jurul sondei.

Pe baza rezultatelor cercetărilor efectuate s-a constatat că soluţiile de 15% HCl realizează o reţea mai eficientă de canale de curgere în rocile calcaroase moi, în timp ce pentru tratarea rocilor calcaroase mai dure şi dense, care au permeabilitate iniţială mică este mai eficientă utilizarea soluţiilor de acid clorhidric cu concentraţie ridicată (28% HCl).

Viteza de reacţie a HCl creşte aproximativ direct proporţional cu concentraţia acidului până la valoarea de 20% HCl. La valori ale concentraţiei acidului clorhidric cuprinse între 20% şi 24% viteza de reacţie creşte într-un ritm mai intens atingând valoarea maximă, iar peste concentraţia de 24% HCl, viteza de reacţie a acestuia se reduce..

S-a ales pentru operaţiile de tratare soluţia 28% HCl, deoarece s-a constatat din cercetările de laborator efectuate că viteza de reacţie a acestei soluţii este aproximativ aceeaşi cu viteza de reacţie a soluţiei 17% HCl (fig. 2.5). Datorită acestei variaţii a vitezei de reacţie, în general, se evită utilizarea pentru tratarea sondelor a soluţiilor de (20 – 24)% HCl şi se preferă concentraţii de circa 28% care asigură pătrunderea pe o rază mai mare, în stratul productiv, a acidului neconsumat.

Fig. 2.5. Viteza de reacţie a soluţiilor de HCl.

Din examinarea figurii 2.5 rezultă că viteza de reacţie a unei soluţii cu o concentraţie iniţială de 15% este de aproape două ori mai mare decât a unei soluţii echivalente (cu o concentraţie tot de 15%) obţinută prin consumarea acidului pur din soluţia acidă cu o concentraţie iniţială de 28%. Această descreştere a vitezei de reacţie, în funcţie de concentraţia iniţială a soluţiei de HCl, este cauzată de creşterea concentraţiei ionilor din produşii de reacţie care intră în soluţie pe măsură ce acidul concentrat se consumă. Datorită acestui fenomen, cât şi a cantităţii mai mari de HCl pur conţinută într-un litru de soluţie concentrată, durata de consum a unei soluţii 28% HCl este de 2,5 ori mai mare decât a aceluiaşi volum de soluţie 15% HCl.

O soluţie concentrată de 28% HCl va pătrunde mai adânc în strat decât cea de 15% întrucât, pe de o parte, fiecare litru de soluţie conţine de două ori mai mult acid clorhidric pur, iar pe de altă parte, canalele se lărgesc mai repede, reducând raportul suprafaţă rocă / volum acid din sistemul poros.

Soluţia de 28% HCl prezintă următoarele avantaje (în comparaţie cu soluţia de 15% HCl):

- viteza de reacţie mai mică, ceea ce înseamnă o pătrundere a soluţiei acide pe o distanţă de 2 - 3 ori mai mare în rocă înainte de consumare;

- durata de consum este de circa 3 ori mai mare; - cantitate mai mare de rocă dizolvată şi implicit o creştere a

permeabilităţii efective a matricei;- degajarea în timpul reacţiei dintre acid şi rocă a unei cantităţi duble de

dioxid de carbon, care antrenează mai uşor produşii de reacţie la repunerea sondei în producţie şi contribuie la scăderea vâscozităţii ţiţeiului;

- prezenţa unei cantităţi sporite de clorură de calciu în soluţia acidă consumată măreşte capacitatea de menţinere în suspensie a particulelor desprinse din formaţiune în timpul acidizării.

Acidizarea de matrice cu soluţie de acid clorhidric cu concentraţie mărită se aplică în cazul calcarelor organogene masive nefisurate, dar cu valori mari de porozitate.

Dacă în compoziţia mineralogică a rocii se află carbonatul de magneziu, în compoziţia soluţiei 28% HCl se introduc acizi organici (formic, acetic) şi se exclude acidul fluorhidric, atât pentru evitarea blocării formaţiunii cu produşi de reacţie cât şi pentru îmbunătăţirea capacităţii de dizolvare a dolomitului, concomitent cu mărirea distanţei de pătrundere a soluţiei acide în formaţiune înainte de consumare.

Trebuie menţionat faptul că pe lângă efectele pozitive menţionate, acidizarea cu acid clorhidric de concentraţie 28% poate provoca şi dificultăţi în cazul în care nu se iau măsuri corespunzătoare.

Dificultăţile ce pot apare la folosirea soluţiei de 28% HCl:- viteze de coroziune extrem de ridicate, care în lipsa inhibitorilor de

coroziune adecvaţi pot conduce la accidente(ruperea ţevilor de extracţie);

- pericol de formare a gudroanelor acide la contactul soluţiei de HCl cu unele ţiţeiuri din zăcământ;

- posibile incompatibilităţi cu unii aditivi care se adaugă la soluţia acidă: substanţe tensioactive, inhibitori de coroziune, agenţi de blocare temporară;

- formarea unor precipitate cu unele ape de zăcământ cu conţinut mare în săruri;

- reacţie intensă cu rocile colectorului care poate conduce la formarea unor precipitate şi în final la micşorarea permeabilităţii.

Pentru combaterea coroziunii în cazul folosirii soluţiei de 28% HCl s-au sintetizat inhibitori de coroziune care asigură reducerea, sub limita admisă, a vitezelor de coroziune şi s-au elaborat o serie de reţete sinergetice, care asigură protecţia echipamentelor metalice cu un grad comparabil cu cei mai buni inhibitori de pe piaţa mondială.

În tabelul 2.7 se prezintă eficienţa inhibitorilor de coroziune româneşti de tip ACOR în sinergism în soluţii de 28% HCl la diferite temperaturi, (prin

măsurarea vitezei de coroziune a unor eşantioane de oţel tip J-55 menţinute în soluţii 28% HCl neinhibate şi inhibate cu ACOR în sinergism)

Tabelul 2.7. Protecţia anticorosivă în soluţii de 28% HCl

T i p d e i n h i b i t o rViteza de coroziune

g/m2/h65 C 90 C

Fără inhibitor 1500 46001% ACOR 42 + 1% CH2O 3,2 18,700,3% ACOR 22 + 1% CH2O (sau HMTA) 3,3 19,070,3% ACOR 22 + 1% CH2O (sau HMTA) + 0,1% CuSO4 2,5 15,30

2.1.8 Tratarea stratelor productive cu soluţii acide şi neacide

Tratarea cu acid sulfamic

Acidul sulfamic (HSO3NH2) se utilizează la tratarea stratelor productive carbonatice sub formă de soluţie cu concentraţii între 8 - 17%.

Din reacţia acidului sulfamic cu carbonatul de calciu rezultă o sare de calciu - Ca(SO3NH2)2, solubilă în apă. Nu există pericolul depunerii în strat a produşilor de reacţie după consumarea acidului.

Viteza de reacţie a soluţiei de acid sulfamic cu rocile carbonatice este de circa 5 ori mai mică decât a soluţiei de acid clorhidric.

Viteza de coroziune a oţelului este de circa 4 ori mai mică în soluţie de acid sulfamic, comparativ cu cea din soluţia de HCl. Cantitatea specifică de rocă dizolvată de acidul sulfamic este însă, de circa 2,5 ori mai mică decât cea dizolvată de acidul clorhidric.

Compoziţia de stimulare pe bază de acid sulfamic se utilizează: • la sondele greu accesibile, unde este mai uşor de realizat transportul

acidului sulfamic solid (de concentraţie circa 100%), decât transportul acidului clorhidric lichid (de concentraţie circa 30%);

• pentru obţinerea unei raze de tratare cu efect de dizolvare cât mai mare, mai ales la sondele care au fost deja tratate cu soluţie de HCl.

Tratarea cu amestec de acid clorhidric şi acid organic

Soluţiile pe bază de HCl şi acizi organici (acetic, formic etc.) reacţionează cu calcarele din roci generând clorură de calciu, dioxid de carbon şi sare de calciu a acidului organic. Toate aceste substanţe, dar în special ultima, au efect de întârziere a reacţiei. Un efect de încetinire a reacţiei acid - rocă are loc şi la scăderea temperaturii.

Tratarea cu compoziţie pe bază de acid acetic

Acidul acetic este primul acid organic folosit în cantităţi mari în operaţiile de acidizare a sondelor. Cel mai frecvent se foloseşte în concentraţii de 10%.

Pentru stratele productive cu intercalaţii de argile se recomandă tratarea sondei cu o soluţie fără apă, constituită dintr-un amestec de 2 – 10% acid acetic şi 90 – 98% hidrocarbură lichidă (motorină, petrol lampant sau ţiţei brut).

La întâlnirea cu apa din stratul productiv, acidul acetic se diluează şi începe să reacţioneze cu rocile carbonatice. Produşii de reacţie – acetatul de

calciu şi magneziu – sunt solubili în acidul uzat. Totodată, acidul înglobează apa din argilele hidratate şi umflate şi determină contractarea lor.

Amestecul de acid acetic şi hidrocarbura lichidă este necorosiv până la întâlnirea cu apa, când coroziunea începe să se manifeste, dar cu o intensitate mult mai mică decât la alţi acizi (cum ar fi HCl sau HF). Acest amestec nu atacă suprafeţele cromate, tratate termic, nici aliajele cu aluminiu. şi nu generează coroziune fisurantă de hidrogen.

În cazul când presiunile de zăcământ nu sunt mari, amestecul de ţiţei cu acid acetic poate fi utilizat, eficient ca fluid de umplere a sondei în timpul operaţiei de perforare. Acidul acetic 3% (procente volumetrice) s-a dovedit eficient, pentru tratare în soluţii cu 1,5% HF. La concentraţii mai mari de 1,5% HF se vor utiliza concentraţii mai mari de acid acetic şi în mod deosebit când sunt prezente cantităţi mari de argile, feldspaţi şi/sau zeoliţi.

Tratarea cu acid tetrafluoroboric

Acidul tetrafluoroboric a fost recomandat pentru acidizarea gresiilor, în 1981, ca o alternativă de înlocuire a tratamentului cu amestec HCl şi HF.

Reacţia acidului tetrafluoroboric cu gresiile sunt complexe: reacţia de hidroliză, reacţiile clasice de generare a acidului fluorhidric şi reacţiile lente legate de ionii fluoroborat în faza lichidă.

Avantajul unic al acidului tetrafluoroboric îl reprezintă acela că el oferă stabilitate particulelor fine de argilă , pe care le menţine pe suprafaţa scheletului mineral printr-un fel de fuziune chimică şi acestea nu mai migrează.

Soluţia de acid tetrafluoroboric se recomandă pentru: - prespălarea formaţiunilor tratate cu amestec acid (HCl şi HF);- tratarea gresiilor care conţin minerale potasice (feldspaţi) pentru

evitarea formării precipitatelor contaminante;- operaţiile de spălare în exces după un tratament convenţional cu

amestesc acid (HCl şi HF).

Tratarea cu amestec acid şi alcool

La acidizarea matricei grezoase ce conţine un procent mic de carbonaţi, când se utilizează soluţie de amestec HCl şi HF, eficienţa tratamentului creşte dacă în compoziţia soluţiei acide se adaugă alcool (peste 50%).

Diluarea cu alcool a soluţiei de amestec acid asigură un efect întârziat prin scăderea viteza de reacţie acid – mineral.

Alcoolul reduce tensiunea interfacială şi măreşte presiunea de vapori a compoziţiei de tratare, creând premise favorabile pentru intrarea mai uşoară a soluţiei în strat (ceea ce este de mare importanţă la unele stratele care nu au receptivitate) şi pentru eliminarea mai completă a soluţiei uzate din strat.

Efectul prezenţei alcoolului este mai mare la stratele neomogene, cu permeabilitate mică şi la cele cu conţinut de argile care pot migra sub formă de particule fine (creând pericolul înfundării canalelor din mediul poros).

Utilizarea alcoolului să fie eficientă atât la tratarea sondelor de petrol, cât mai ales a celor de gaze. Volatilitatea ridicată a alcoolului favorizează evaporarea şi eliminarea fazei lichide din porii stratului. În modul acesta scade saturaţia în lichide a zonei de strat tratate, lichide care provin fie dintr-un blocaj anterior, fie chiar din soluţia de tratare. Ca urmare, permeabilitatea relativă pentru gaze creşte, ceea ce conduce la îmbunătăţirea rapidă a afluxului de gaze

din strat în sondă Datorită faptului că nu se adsoarbe pe suprafaţa rocilor, alcoolul nu micşorează secţiunea de trecere prin microcanale şi nu rămâne fixat în strat, aşa cum pot rămâne substanţele tensioactive. Prin urmare, alcoolul circulă împreună cu soluţia de tratare favorizând eliminarea din formaţiunea productivă a soluţiei uzate împreună cu produşii de reacţie.

Cercetările efectuate au arătat însă că introducerea alcoolului în soluţia de acidizare a sondelor are şi unele dezavantaje, cum sunt::

- micşorarează protecţia anticorosivă a unor inhibitori;reacţionează cu acizii din soluţia de tratare şi îi consumă parţial.Cercetările de laborator au demonstrat, că în urma reacţiei acidului

clorhidric cu diferiţi alcooli, consumul în timp al acidului clorhidric este în funcţie de tipul de alcool, de concentraţia acestuia în soluţia de tratare, de temperatura din formaţiunea tratată şi de timpul de injecţie a soluţiei de tratare în strat).

Tratarea cu acizi organici

La acidizarea gresiilor, amestecul convenţional HCl şi HF poate fi înlocuit cu un amestec de acid organic slab, parţial disociat şi HF. Scopul acidului organic este de a întârzia consumarea acidului fluorhidric.

Din experienţele de laborator şi de şantier se recomandă utilizarea unui amestec de 9% acid formic (HCOOH) şi 3% acid fluorhidric (HF).

Tratarea cu microemulsii

Microemulsiile sau soluţiile micelare sunt dispersii stabile de picături sferice cu diametrul mai mic de 0,14 m ale unui lichid în alt lichid (de obicei dispersii de hidrocarburi în apa stabilizată cu un surfactant şi eventual un stabilizator tip alcool).

Deci o soluţie micelară este o dispersie microscopică alcătuită în general din patru componente principale în diferite proporţii medii, cum ar fi: 10% surfactant, 1 – 4% cosurfactant, 25 – 70% hidrocarbură lichidă, 20 – 60% apă sărată, dar care împreună formează o singură fază lichidă.

Cele patru componente se amestecă în diferite proporţii, după reţeta rezultată din testele de laborator corespunzătoare caracteristicilor rocii magazin şi a fluidelor conţinute.

Soluţiile micelare (microemulsiile) sunt omogene, stabile, transparente, în timp ce emulsiile sunt instabile, opace şi neomogene.

Temperaturile maxime la care microemulsiile, în concentraţie de până la 5% în diferite soluţii acide rămân stabile, respectiv până la care se inversează într-o macroemulsie opacă sunt:

• peste 100C în soluţii 15% HCl; • 80C în soluţia HCl uzată (neutralizată în formaţiune);• peste 100C în soluţii HF şi apă sărată; • 50C când se injectează azot. În acid uzat, la temperatura ambiantă soluţiile apar opace, dar la

temperaturi peste 33C devin clare, transparente până la atingerea temperaturii de inversare.

Rolul componenţilor unei microemulsii:- Surfactantul (tensida), respectiv sulfonatul de petrol acţionează ca un

săpun, care are rolul de reducere a tensiunii interfaciale dintre fluidul deplasant şi cel deplasat.

- Cosurfactantul (cotensida), respectiv alcoolul are capacitatea de a îngloba o cantitate mai mare de apă sau de ţiţei.

- Electrolitul dizolvat în apă, format din săruri sau baze (de obicei cloru- ră de sodiu sau hidroxid de sodiu), măreşte vâscozitatea soluţiei.

Concentraţii mai mari de sare pot cauza precipitarea surfactantului din microemulsie, dar în schimb reduc cantitatea de alcool necesară.

Efectul tratamentelor cu microemulsiiEfectele avantajoase ale soluţiei acide cu microemulsie, preparată în

funcţie de caracteristicile formaţiunii şi de natura blocajului, constau în refacerea permeabilităţii cu o eficienţă de patru ori mai mare decât a unei soluţii acide simple.

Soluţiile acide micelare, având o tensiune interfacială redusă, pătrund rapid şi mai adânc în formaţiunile compacte, cu permeabilitate mică.

Tratamentele cu microemulsii se aplică: - la sondele de producţie noi, cât şi la cele vechi, pentru eliminarea

degradării permeabilităţii; - la sondele de injecţie a căror receptivitate poate fi mărită considerabil

prin capacitatea soluţiei micelare de curăţare a spaţiului poros, de micşorare a tensiunilor interfaciale şi de creştere a permeabilităţii efective pentru ap;.

- în cazul transformării sondelor de producţie în sonde de injecţie, situaţie în care existenţa unei saturaţii remanente în ţiţei în zona de filtru a sondelor scade receptivitatea sondelor.

Dacă ţiţeiul din zăcământul respectiv este foarte parafinos sau asfaltos şi prezintă valori apreciabile de vâscozitate în condiţii standard, se propune ca soluţia micelară să fie pregătită cu condens şi tricloretilenă, în loc de ţiţei din zăcământ.

Programul de stimulare se stabileşte în funcţie de diagrama ternară a soluţiei micelare acide utilizate, luând în considerare compoziţia apei de zăcământ şi structura mineralogică a rocii.

Se va ţine seama de faptul că instabilitatea soluţiei micelare şi deci posibilitatea formării de emulsii blocante apare la adsorbţia surfactantului pe rocă, ca şi la contactul îndelungat al soluţiei micelare acide cu roci bogate în sulfaţi de calciu.

Soluţia micelară acidă poate dizolva gipsul, punând în libertate ionul de calciu care micşorează mult stabilitatea soluţiei micelare. În aceste situaţii se vor executa tratamente cu volume mari de soluţii alcoolice şi dezemulsionanţi neionici, acestea având rolul de a distruge blocajele cu emulsii apărute prin degradarea soluţiilor micelare acide.

Tratarea cu amestec de acid clorhidric şi acid sulfonic

Cercetările efectuate pentru înlăturarea efectelor dăunătoare ale pătrunderii particulelor solide din fluidul de foraj în porii formaţiunii au condus la aplicarea unei metode chimice de tratare care constă în injectarea în strat a unui amestec de acid clorhidric diluat şi un acid sulfonic aromatic(D5).

Efectele acestui amestec acid sunt următoarele: - dispersarea fluidul de foraj depus pe pereţii stratului productiv ;- reducerea dimensiunii particulelor de bentonită umflate de apă ;

- distrugerea emulsiilor formate în prezenţa particulelor de bentonită..

Acest amestec de acizi are un efect puternic asupra proprietăţilor superficiale ale bentonitei. Ionul de hidrogen din acidul clorhidric înlocuieşte ionul de sodiu ataşat la particulele de bentonită umflată, ducând la formarea unei bentonite acide a cărei afinitate pentru apă este mult redusă (de 5 ori mai mică decât a unei bentonite bazice). Apa va fi eliberată din fiecare nucleu.

S-a observat, şi o neutralizare parţială a sarcinilor electrice, cauzată de excesul de acid clorhidric şi de sarea rezultată din reacţia schimbului de ioni.

Prezenţa acidului sulfonic aromatic în amestecul chimic are multe avantaje în legătură cu schimbul ionic. Acesta este un agent tensioactiv şi un spărgător de emulsie foarte activ.

Amestecul chimic pătrunde prin turta de noroi în nisipurile bentonitice mărind în modul acesta schimbul ionic. Apa eliberată, care are o tensiune superficială redusă, este uşor recuperată din stratul tratat.

Proprietăţile de dispersie ale amestecului chimic sunt foarte importante, întrucât indiferent dacă s-a pierdut o cantitate oarecare de fluid de foraj în strat, sau dacă trebuie să se îndepărteze numai turta de pe pereţii sondei, în urma schimbului de ioni se formează un amestec fluid, care poate fi uşor evacuat.

Rezultatele experimentale efectuate pe carote consolidate luate de la sonde (în care s-a injectat fluid de foraj preparat din apă şi bentonită şi apoi s-au tratat aceste carote cu soluţii acide) au dovedit superioritatea amestecului chimic (acid clorhidric 3% şi acid sulfonic aromatic) faţă de soluţia de acid clorhidric. Rezultatele comparative pot fi urmărite în tabelul 2.8.

Tabelul 2.8.. Efectele soluţiilor de tratare

Soluţia de tratarea carotei

Permeabilitatea efectivă faţă de ţiţei

înainte de tratare

Permeabilitatea efectivăF faţă de ţiţei după tratare

mD mD

10% Acid clorhidric 46 116

73157

3% Acid clorhidric +acid sulfonic aromatic

9 13

35185

Amestecul chimic de acid clorhidric şi acid sulfonic se recomandă la - sondele de producţie noi în scopul facilităţii punerii acestora în

producţie sau a măririi productivităţii după ce sonda a fost pusă în producţie;

- sondele de producţie vechi pentru a trata un nisip bentonitic sau pentru a îndepărta acumulările de apă;

- sondele de injecţie pentru mărirea indicelui de receptivitate şi reduce- rea presiunii de injecţie.

La sondelede producţie noi se recomandă să se injectaeze 500 – 700 l amestec acid pentru fiecare metru de strat deschis..

Dacă există dovezi că s-a pierdut o cantitate mare de fluid de foraj în strat, se vor aplica tratări succesive. Nu este indicat să se injecteze o cantitate mai mare de amestec chimic în strat o singură dată, deoarece particulele solide din fluidul de foraj pot fi împinse la o distanţă mare de peretele sondei, de unde cu greu vor fi îndepărtate.

Pentru sondele vechi, cantitatea de amestec chimic este mai mică, revenind circa 300 – 400 l pe metru de strat.

Soluţia de acid sulfonic aromatic şi acid clorhidric, necesară pentru tratament, se prepară într-o habă. Întâi se dizolvă în apă cantitatea necesară de acid sulfonic aromatic (D5). Soluţia de acid clorhidric se adaugă numai când toate pregătirile pentru introducerea în sondă au fost terminate.

Procentul de acid clorhidric fiind mic (2 – 3%) nu este necesar să se adauge inhibitori de coroziune pentru protejarea instalaţiilor de suprafaţă şi a echipamentului de adâncime.

La sondele care au presiunea de strat scăzută, tratarea se poate face prin introducerea soluţiei chimice în spaţiul inelar, după care se pompează o cantitate de ţiţei necesară pentru împingerea soluţiei în strat. După o pauză de reacţie de 3 – 4 ore, sonda se repune în producţie.

.Tratarea cu compoziţie de stimulare pe bază de acid fosforic

Pentru stimularea colectoarelor constituite din gresii, nisipuri cu conţinut ridicat de marne şi minerale argiloide, calcare marnoase şi grezoase, în general pentru rocile colectoare din Dacian şi Meoţian. a fost realizată soluţia de tratare tip TENSAL

Această soluţie reprezintă un complex sinergetic de acizi organici şi anorganici cu substanţe tensioactive neionice, anionice, alcooli, inhibitori de coroziune şi moderatori de reacţie. Componentul principal este acidul fosforic (H3PO4), care este un acid tribazic, solid.

Soluţia tip TENSAL se prepară într-o habă de capacitate corespunzătoare volumului de soluţie necesar tratamentului, adăugându-se în apă componenţii necesari în ordinea în care se indică în reţeta de preparare:

Apă dulce...................................................670 lAldehidă formică.........................................10 lAcid acetic...................................................10 lMetanol........................................... 20 lE-96 (D5).....................................................10 lS2-350.........................................................10 lAcid fosforic (H3PO4) …………………..250 lKCl sau NH4Cl......................................... 10 l

Soluţie TENSAL.....................................1000 l

Soluţia acidă tip TENSAL reacţionează foarte lent cu roca, cu o viteză de reacţie şi de coroziune mult mai reduse comparativ cu soluţiile de HCl..

Tehnologia de pompare a acestei soluţii în strat este următoarea:- se injectează în prima etapă metanol sau butanol în cantitate de 0,5 – 1

m3/m perforat, în scopul deblocării zonei de filtru; - se pompează soluţia TENSAL în cantitate de 1 – 2 m3/m perforat;

- se injectează un dop de 5 – 10 m3 butanol;- se pompează un volum corespunzător de ţiţei sau apă de zăcământ

pentru a împinge în strat soluţia de tratare;- sonda se repune în producţie cu debite restrictive, după o pauză de

reacţie de maximum 6 ore.Debitele de injecţie recomandate sunt de 300 – 500 l/min.

Tratarea cu spume acide

Pe plan mondial practica în domeniul stimulării formaţiunilor productive a arătat că în cazul zăcămintelor aflate într-un stadiu avansat de exploatare la care aplicarea tratamentelor acide convenţionale nu mai dau rezultate, tratarea cu spume acide este cea mai eficientă metodă de stimulare.

Introducerea soluţiei acide complexe, sub formă de spumă acidă, cu gaze este o variantă tehnologică recomandată atât în cazul stimulării formaţiunilor depletate, cât şi în cazul stimulării unor intervale dintr-un complex productiv cu proprietăţi fizice diferite.

Spumele acide sunt fluide bifazice ce constau dintr-o fază internă şi una externă. În general faza internă este gazoasă, folosindu-se uzual azot (N2), sau dioxidului de carbon (CO2). Faza externă este constituită din soluţie de HCl, soluţii de amestecuri de acizi şi un surfactant, sau amestec apă-alcool. Agentul activ de suprafaţă (surfactantul) are rolul de stabilitate a spumei acide prin adsorbţia orientată a moleculelor lui la interfaţa gaz-lichid, reducând tensiunea superfacială a lichidului şi asigurând o bună dispersie a gazului în lichid

Spumele acide sunt cel mai bine caracterizate prin calitatea lor.Calitatea spumei acide este dată de volumul de gaz conţinut (exprimat

procentual). Spumele folosite în tratamentele de acidizare au calităţi în general între

60-80%. Spumele de calitate redusă nu sunt recomandate datorită volumelor mici de gaz şi volumelor mari de lichid care le reduce eficienţa prin scăderea capacităţii de eliminare a produşilor de reacţie din strat, după operaţia de trtare.

Asigurarea unei eficienţe sporite a tratamentului cu spume acide presupu- ne alegerea tipului şi a concentraţiei optime de agent de spumare

Printre avantajele utilizării spumelor acide se pot enumera următoarele:- conţinut mic de lichid, important în special pentru formaţiunile produc-

tive care conţin minerale argiloase sensibile la apă;- pierderi de fluid reduse, ca urmare a vâscozităţii aparente mari a acidu-

lui spumos ce permite o penetrare a acestuia pe o rază mai mare în strat;- o curăţare mai bună prin recuperarea mai eficientă a fluidelor după tra-

tare, datorită gazului încorporat în soluţia acidă;- transport îmbunătăţit de solide, datorită vâscozităţii mai mari a spume-

lor acide, care face ca particulele fine, insolubile (cuarţ, gips, feldspat) din strat să fie purtate în suspensie şi îndepărtate din canalele de curgere şi apoi din sondă;

- un control mai bun al curgerii spumei acide prin îmbunătăţirea calităţii, schimbând densitatea acidului de tratare;

Tratamentele cu spume acide trebuie să aibă un timp redus de închidere a sondei după pompare, pentru a diminua şansa separării lichidului şi a gazelor. Cu cât timpul de menţinere a spumei acide în condiţii statice creşte, cu atât mai uşor se pot separa cele două faze şi particulele fine suspendate se pot sepa- ra de acidul spumos.

Repunerea în producţie a sondei se va face progresiv în cazul în care după pauza de reacţie presiunea se menţine la valori relativ ridicate

2.1.7. Eficienţa operaţiei de acidizare

În orice operaţie de stimulare este important să se evalueze eficienţa respectivului tratament aplicat matricei.

Singurul mijloc de evaluare a eficienţei unei tehnici de stimulare este de a dovedi că obiectivele tehnice şi economice au fost atinse. De fapt scopul principal al operaţiilor de stimulare a statelor productive îl reprezintă optimizarea productivităţii (creşterea debitului sondei) prin eliminarea eficientă a contaminării din strat productiv deschis,

Pentru a evalua efectul acidizării asupra zonei de strat din jurul sondei se consideră cele două situaţii existente înainte de acidizare şi după acidizare:

. (2.33)

În relaţia (2.33) se explicitează debitul sondei înainte de acidizare Q2, în funcţie de permeabilitatea iniţială k2 din formaţiune şi debitul sondei după acidizare Q1 în funcţie de o permeabilitate medie km (când stratul devine neomogen cu două zone concentrice cu permeabilităţi diferite k1 şi k2

cm se poate urmăr în figura 2.6).

Pentru a stabili permeabilitatea medie se scrie expresia debitului de lichid pentru întreaga zonă de drenaj şi pentru cele două zone cu permeabilităţi k1 şi k2. Se consideră debitul constant pe cele trei zone.

(2.34)

Fig. 2.6. Zone cu prtmeabilităţi difrrite după acidizare

Se scrie căderea de presiune pentru zona de drenaj a sondei ca o sună a căderilor de presiune pentru cele două zone concentrice create:

pc – pf = (pc – p) + (p – pf) , (2.35)

şi prin explicitarea acestor căderi de presiune în funcţie de debit şi permeabilităţi din relaţia 2.34) se obţine:

. (2.36)

Din relaţia (2.36) se obţine permeabilitatea medie a stratului km:

(2.37)

unde: k1 este permeabilitatea din jurul găurii de sondă în urma tratamentului de acidizare;

k2 – permeabilitatea iniţială fără contaminare. Se exprimă debitul sondei după acidizare Q1 în funcţie de permeabilitatea medie şi debitul sondei înainte de acidizare Q2 în funcţie de permeabilitatea iniţială , se înlocoiesc în relaţia (2.33) şi se obţine:

, (2.38)

Dacă se notează raportul permeabilităţilor k1/k2 = α şi se împarte relaţia

(2.38) la k2 se obţine:

. (2.39)

Din reprezentarea grafică a relaţiei (2.39) se obţine variaţia creşterii debitului sondei în funcţie de raportul permeabilităţilor α = k1/k2 pentru diferite raze de extindere în strat a soluţiei acide de tratare cu efect de dizolvare Ra.

0,4

0,8

1,2

1,6

0 1 2 3 4 5 6

a=k1/k2

0,25m

0,5m

: Fig.2.7.Vaiaţia debitului de lichid al unei sonde în funcţie de raportul permeabilităţilo rpentru diferite raza de pătrundere a soluţiei acide

Din figura 2.5 se constată următoarele Dacă α < 1 (k1 < k2), rezultă φ < 1. Aceasta înseamnă că în urma tra-

tamentului de acidizare s-a produs o contaminare suplimentară în zona din jurul găurii de sondă datorită micşorării permeabilităţii din această zonă, deci se reduce debitul sondei.

Dacă α = 1 (k1 = k2), rezultă φ = 1.Aceasta înseamnă că tratamentul de acidizare nu a condus la creşterea debitului sondei.

Dacă α > 1 (k1 > k2), rezultă φ > 1. Aceasta înseamnă că în urma tratamentului de acidizare s-au îmbunătăţit condiţiile de curgere în strat prin mărirea permeabilităţii în jurul găurii de sondă, deci s-a obţinut o creştere a debitului sondei.

2.1.8. Tehnologii de pompare a soluţiilor acide

a Acidizări selective

Pentru acidizarea unui complex productiv multistratifica, cu caracteristici diferite (compoziţia rocilor, permeabilitate, temperatură, presiune) şi inegalităţi ale gradului de deteriorare a permeabilităţii, se pot utiliza metode de dirijare a soluţiei acide de tratare, care au ca obiectiv îndepărtarea eficientă a contaminării din zonele afectate.

Folosirea metodelor de dirijare constituie un mod simplu de împiedicare a tendinţei naturale a soluţiei acide de a pătrunde preferenţial în stratele cele mai permeabile sau mai puţin contaminate.

a1.A cidizări selective cu izolare mecanică

Pentru dirijarea soluţiei acide de tratare prin mijloace mecanice se pot folosi: packere, ansamblul dop de coloană tip C şi packer model G sau bile de

5 m

2 m1 m0,5 m0,25 mφ

α = k1/k2

etanşare a perforaturilor. Prin intermediul acestora acidizarea este realizată separat pentru fiecare strat în parte dintr-un complex productiv.

Aceste sisteme mecantce sunt considerate cele mai eficiente forme de dirijare selectivă a soluţiei acide într-un complex productiv, dar ele necesită o stare tehnică bună a coloanelor de exploatare şi o durată de timp apreciabilă pentru fixarea în sondă la adâncimea necesară.

Metodele de izolare mecanică nu pot fi aplicate la sondele la care s-au realizat împachetări cu pietriş şi în găurile de sondă netubate.

Izolarea cu packere se realizează prin introducerea unei garnituri de ţevi de extracţie în sondă cu un packer, care se fixează deasupra stratului inferior ce urmează să fie acidizat (fig. 2.8, a).

Soluţia acidă se introduce prin interiorul ţevilor de extracţie şi pătrunde numai în stratul inferior, întrucât cele superioare sunt izolate cu packer. După acidizarea stratului inferior se dezarmează packerul şi se introduce prin circulaţie un dop de nisip în coloana de exploatare, în dreptul stratului inferior acidizat. Apoi packerul se armează deasupra stratului următor care trebuie acidizat (fig. 2.8, b).

Fig. 28. Izolarea cu packer pentru acidizrea stratelor.

Operaţia se repetă în mod asemănător, până când se efectuează acidizarea tuturor stratelor productive din complex, programate pentru tratarea cu soluţii acide. Urmează apoi curăţarea nisipului din coloana de exploatare, prin circulaţie cu lichide sau cu ajutorul lingurii de curăţat.

În locul nisipului se pot folosi preparate chimice în stare lichidă, care nu reacţionează cu roca şi prezintă avantajul că se pot extrage uşor din sondă după terminarea operaţiei de tratare a stratelor din complexul productiv. Ca fluid de izolare se poate utiliza soluţie de clorură de calciu (CaCl2), cu o densitate de 1200 - 1300 kg/m3.

În prezent se poate folosi un dispozitiv mecanic modern, care facilitează mult operaţia de acidizare selectivă, în sensul că nu mai este necesară introducerea prin circulaţie a dopurilor de nisip şi curăţarea lor ulterioară.

Dispozitivul folosit este un dop de coloană tip Baker model C, care se poate cupla la un packer tip Baker model G.

După acidizarea stratului inferior din cadrul complexului, aşa cum s-a menţionat anterior, urmează izolarea acestui strat de celelalte strate ce urmează a fi acidizate cu ajutorul dopului de coloană tip Baker model C.

Acest dop se va introduce împreună cu un packer cu acţionare mecanică tip Baker model G, care are la partea inferioară un dispozitiv baionetă cu ajutorul căruia se cuplează şi se decuplează de dopul de coloană tip C. Packerul este înfiletat la garnitura de ţevi de extracţie.

Ansamblul packer – dop se introduce în sondă, până ce dopul ajunge sub stratul care trebuie acidizat (fig. 2.9, a). În acest moment printr-o rotire a ţevilor de extracţie se realizează decuplarea packerului model G, care va fi ridicat şi apoi armat deasupra stratului ce urmează a fi acidizat (fig. 2.9, b).

Dopul de coloană C, prin construcţia sa, va rămâne în coloana de exploatare la adâncimea dorită după decuplarea packerelui, prin fixarea bacurilor sale în peretele coloanei de exploatare, iar etanşarea sa se realizează sub acţiunea unei presiuni diferenţiale (prin umflarea unor garnituri de cauciuc sub formă de cupe situate la extremităţile corpului).

Trebuie menţionat că sensul de decuplare a packerului model G de dopul de coloană tip C este invers decât sensul de rotire pentru armarea packerului G. În caz contrar nu este posibilă retragerea packerului pentru efectuarea operaţiei.

Fig. 2.9. Scheme de izolare a stratelor productivecu packer şi dop de coloană.

După acidizarea stratului dorit se dezarmează packerul şi se coboară prin intermediul garniturii de ţevi de extracţie pentru a se cupla dopul de coloană tip C în sistemul baionetă al packerului.

Urmează retragerea ansamblului packer – dop şi poziţionarea lor în sondă cum s-a menţionat anterior, pentru acidizarea altui strat superior după cum se vede în schema din figura 2.9, c.

Etanşările cu bile oferă un cost mic dar eficienţa lor depinde de mulţi parametri care includ lungimea intervalelor perforate, desimea perforaturilor, rotunjimea şi netezimea perforaturilor, debitul de injecţie, presiunea diferenţială de-a lungul perforaturilor şi calitatea inelului de ciment.

Bilele, confecţionate din materiale rezistente la atacul acid, sunt transportate în sondă şi dirijate în perforaturi de soluţia acidă de tratare care curge preferenţial spre zonele cu permeabilitate mai mare.

Când bilele de etanşare vin în contact cu orificiile create în coloană prin perforare se o presiune diferenţială care presează bila în perforatură, împiedicând circularea fluidului. Bila etanşează perforatura atâta timp cât presiunea din sondă se menţine mai ridicată decât presiunea din formaţiune.

După terminarea operaţiei de acidizare se scurge presiunea din coloană şi între strat şi sondă apare o presiune diferenţială care îndepărtează bilele din perforaturi.

Dacă stratul începe să producă cu un debitmai mare, bilele sunt antrenate de fluid şi aduse la suprafaţă.

Dacă sonda nu debitează imediat, bilele cad la talpa sondei.Pentru introducerea bilelor în fluidul acid de stimulare se folosesc

dispozitive cu acţionare manuală sau dispozitive cu ejector.Dezavantajul principal al tehnologiei de acidizare selectivă cu bile de

etanşare constă în faptul că nu există siguranţa dirijării bilelor spre toate intervalele deschise. Pentru a obţine o etanşare sigură se estimează că pentru fiecare perforatură sunt necesare două sau trei bile.

a2. Acidizări selective cu agenţi de deviere chimici

Mulţi agenţi chimici au fost experimentaţi şi utilizaţi ca agenţi de deviere în cadrul operaţiilor de acidizare selectivă a complexelor productive, dar s-a renunţat treptat la utilizarea unor agenţi chimici datorită problemelor apărute care au diminuat eficienţa tratamentului, conducând uneori la o contaminare suplimentară a formaţiunilor. Pentru a evita realizarea unor devieri nesigure a soluţiei acide sau producerea unei deteriorări suplimentare a permeabilităţii formaţiunilor productive, agentul de deviere ales trebuie să satisfacă următoarele cerinţe:

- să fie insolubil sau parţial solubil în soluţia acidă de transport;- să fie solubil în fluidele de producţie sau injecţie;- să fie inert cu alţi aditivi din soluţia de tratare (inhibitori de coroziune,

surfactanţi, antispumanţi);- să aibă temperatura de topire mai mare decât temperatura de la talpa

sondei;- să prezinte o dimensiune adecvată, în funcţie de mărimea deschiderii

porilor şi a fisurilor sdin stratul productiv pentru a preveni invazia particulelor de deviere în roca rezervor;

- să creeze o crustă impermeabilă pentru un efect de deviere maxim.Deviatorii chimici creează o crustă de particule solide în zona de strat cu

permeabilitate mare, direcţionând astfel curgerea fluidelor de stimulare spre zonele cu permeabilitate mică. Deoarece intrarea fluidului de tratare în fiecare strat din cadrul complexului productiv este limitată de rezistenţa acestei cruste, agenţii de deviere conduc la o egalizare a curgerii în zonele de permeabilităţi diferite.

Fluidul de transport al agenţilor chimici de deviere poate fi: o soluţie acidă, o soluţie de sare, un gel, o hidrocarbură, o emulsie sau o spumă.

Dacă agentul de deviere este solubil în fluidul de transport, trebuie să se satureze acest fluid cu agent de deviere.

În urma constatărilor din şantier, nu se folosesc deviatori chimici pentru stimularea intervalelor scurte ( 30 m).

Posibilităţile de dirijare a soluţiilor acide de tratare spre zonele de interes sunt mai uşor de valorificat prin utilizarea fluidelor de stimulare cu contrast de densitate. Aceste soluţii de stimulare se pot dovedi foarte eficiente în cazul în care contactele ţiţe – apă şi/sau gaze – ţiţei sunt foarte apropiate de intervalul perforat.

În funcţie de natura agenţilor de blocare se pot aplica mai multe tehnici de izolare a unor strate cu permeabilităţi mari, pentru o tratare eficientă a unui complex productiv prin acidizare.

Izolarea cu geluri se realizează prin introducerea acestora în sondă în dreptul stratului care trebuie izolat, atunci când starea tehnică a coloanei de exploatare nu permite introducerea unui packer.

Gelurile sunt agenţi antifiltranţi sub formă de polimeri naturali sau sintetici cu greutate moleculară mare. Din categoria polimerilor naturali fac parte: guma guarul şi derivaţii hidroxialchilaţi, derivaţii celulozici şi în particular hidroxietilceluloza (HEC). Polimerii sintetici sunt constituiţi din poliacriamide.

În şantier, au fost utilizate geluri concentrate pe bază de poliacrilamidă şi aldehidă formică (în cazul sondelor de injecţie de apă) sau geluri pe bază de silicat de sodiu şi polimeri polivinilici (în cazul sondelor de injecţie de gaze. În aceste geluri organice se pot adăuga diferite materiale fibroase, pentru a realiza game de geluri cu densităţi diferite faţă de densitatea soluţiei acide de tratare.

Pentru acidizarea selectivă a unui complex productiv în care stratele cu permeabilitate ridicată se află la partea inferioară, iar stratele cu permeabilitate scăzută la partea superioară a complexului, se procedează astfel:

- se introduce în sondă un gel cu densitate mai mare decât a soluţiei acide;- se coboară ţevile de extracţie cât mai aproape de talpa sondei;- se introduce gelul într-o cantitate necesară pentru a izola stratele inferi-

oare cu permeabilitate ridicată;- se ridică ţevile de extracţie deasupra nivelului de gel;- se începe pomparea soluţiei acide pentru acidizarea stratelor superioare.Dacă stratele cu permeabilitate scăzută se găsesc la baza complexului

productiv, iar cele cu permeabilitate ridicată la partea superioară a complexului productiv, se procedează astfel:

- se coboară ţevile de extracţie cât mai aproape de talpă (la baza stratelor cu permeabilitate scăzută);

- se pompează un dop de gel cu densitate mai mică decât a soluţiei acide, care va acoperi întregul complex productiv;

- se pompează prin ţevile de extracţie un volum de soluţie acidă necesar pentru tratarea stratelor inferioare; dopul de gel din coloană se ridică şi crează o coloană hidrostatică de lichid care va forţa soluţia acidă să intre în stratele inferioare;

- se pompează un nou volum de soluţie acidă necesar pentru acidizarea întregului complex.

Izolarea cu materiale solide fin măcinate are o largă aplicabilitate deoarece asigură dirijarea fluidului acid în filtre împachetate cu pietriş, perforaturi, strat.

Pe măsură ce soluţia acidă de stimulare cu agenţi de deviere este pompată în complexul de strate productive perforate, particulele solide se aglomerează preferenţial la faţa rocii colectoare, formând o turtă impermeabilă, suficientă pentru a dirija curgerea fluidului acid de tratare spre suprafeţele cu permeabilitate scăzută.

Materialele solide fin măcinate au rol de blocare temporară a formaţiunilor din complexul productiv care au permeabilităţi mari şi grad redus de contaminare.

Soluţia acidă care asigură transportul agentului de deviere trebuie să aibă densitatea sau vâscozitatea necesară păstrării dispersiei uniforme a particulelor solide.

În mod frecvent, în practica acidizării selective a unui complex stratificat, se folosesc agenţi de deviere sub formă solidă:

- cu particule de dimensiuni mai mari de 2 mm: • nisip (material inert); • sare gemă brută (solubilă în apă şi acid diluat); • acid benzoic - fulgi (solubil în ţiţei, gaze, apă, acid); • răşini (solubile în ţiţei şi condensat); • naftalină - solzi (solubilă în ţiţei şi gaze); • amestecuri de ceară şi polimeri sintetici (solubile în ţiţei);

- cu particule de dimensiuni mici (sub 100 m): • benzoat de sodiu sau amoniu (solubil în apă sau soluţie alcalină

şi slab solubil în acid); • amestecuri de răşini (solubile în ţiţei şi inerte în mediul acid). Sarea gemă nu poate fi folosită niciodată ca agent de deviere în

tratamentele cu acid fluorhidric sau înaintea acestor tratamente, deoarece ea creşte riscul precipitării fluorosilicatului de sodiu.

Dacă se utilizează agent de blocare într-un zăcământ cu permeabilitate de 100 mD până la 1000 mD, rezistenţa crustei de deviere nu va fi suficientă pentru a evita penetrarea fluidului în zonele cu permeabilitate ridicată. Pe de altă parte, dacă se utilizează un agent de deviere cu particule solide foarte fine, acestea vor migra în mediul poros cu fluidul de tratare şi nu se va produce devierea.

În unele cazuri, când porii rocii au un diametru mai mare decât particulele de deviere, se poate crea o crustă internă ce conduce la o deviere eficientă, dar extragerea acesteia poate fi dificilă.

Izolarea cu emulsie conduce la dirijarea soluţiei acide spre zonele supe-rioare sau inferioare ale intervalului de strate perforate, în funcţie de obiectivele tratamentului.

De exemplu, pentru a evita pătrunderea soluţiei acide sau emulsiei acide în partea inferioară a zonei situate în imediata apropiere a contactului apă–ţiţei, ceea ce ar conduce la mărirea simultană a canalelor de comunicaţie şi a fisurilor situate atât în zona de ţiţei cât şi în zona de apă şi implicit la creşterea procentului de apă, se recomandă folosirea a două pachete de emulsie cu caracteristici diferite. Se injectează un pachet de emulsie neutră de mare viscozitate şi densitate, urmat de un pachet de emulsie acidă cu o vâscozitate şi o densitate mai mică.

Contrastul de densitate se obţine folosind la prepararea emulsiei neutre o soluţie de clorură de calciu.

Contrastul de vâscozitate dintre emulsia neutră şi emulsia acidă se obţine prin folosirea unor raporturi diferite între ţiţei, emulgator şi soluţia acidă, respectiv între ţiţei, emulgator şi soluţia de clorură de calciu, ca şi folosirea unor calităţi diferite de ţiţei.

Pentru a mări stabilitatea în timp a emulsiilor cu densitate mare, diferenţa de densitate dintre soluţia de clorură de calciu şi ţiţei se poate micşora prin

adăugarea în ţiţei a tetraclorurii de carbon ( 4CClr = 1595 kg/m3). Tot

tetraclorură de carbon se adaugă în faza hidrocarbonată, pentru a egaliza densităţile la prepararea emulsiilor acide sau a emulsiilor neutre[.

Se pot realiza contraste de densitate cu fluide de stimulare cu densităţi normale,prin gazeificarea cu azot a pachetelor de soluţie de stimulare, sau prin transformarea lor în spume cu densitate redusă la jumătate faţă de densitatea iniţială.

Izolarea cu spume soluţiilor acide de stimulare nespumate.a dat rezultate foarte bune la acidizarea stratelor depletate dintr-un zăcământ petrolifer multistratificat caracterizat printr-un contrast mare de permeabilitate şi o contaminare puternică, neuniformă.

Spumele au fost utilizate cu succes ca agenţi de deviere, numai în circumstanţe speciale, cum ar fi: stimularea stratelor cu împachetări de pietriş şi stimularea simultană a zonelor de ţiţei sau apă cu grosimi mari şi presiuni sub valoarea celor hidrostatice, constituite din roci neomogene din punct de vedere al porozităţii şi permeabilităţii.

Natura fizică a spumelor ajută la amplasarea controlată şi uniformă a soluţiilor acide de tratare. Spumele îşi schimbă proprietăţile în funcţie de presiune şi temperatură. Astfel, într-o zonă de joasă presiune spuma va avea o calitate superioară şi deci un efect de deviere mai mare a soluţiei acide.

Un avantaj semnificativ al sistemelor de deviere pe bază de spume îl constituie capacitatea lor de a transporta în sens invers (strat-sondă) particule solide insolubile dislocate în timpul curgerii.

Spumele prezintă totuşi unele dezavantaje: sunt relativ instabile în cazul unor condiţii deosebite de injecţie şi au rezistenţă scăzută la injecţia ulterioară a fluidelor. De asemenea diluarea spumelor acide datorită fluidelor din zăcământ, determină scăderea calităţii şi diminuarea eficienţei lor ca agenţi de deviere.

Îmbunătăţirea stabilităţii spumelor se poate realiza prin creşterea vâscozităţii fazei externe. Acest lucru se poate realiza cu ajutorul polimerilor solubili în apă, obţinând spume îmbunătăţite cu polimeri.

O stabilitate mecanică şi mai bună se poate obţine gelând faza externă a spumei, adică formând geluri-spumă .

Izolarea cu sisteme de tip gel – spumă a devenit o metodă practică deosebit de utilă pentru blocarea căilor de mare permeabilitate a stratelor productive şi de modificare a profilului de curgere a fluidelor în zăcământ.

Sistemul tip gel – spumă (spume îmbunătăţite cu polimeri reticulaţi) prezintă o stabilitate şi o rezistenţă mărită faţă de gelurile convenţionale.

Utilizarea gelurilor – spumă poate constitui o metodă nouă, eficientă şi economică de uniformizare a profilului de curgere, reprezentând o combinaţie a două tehnologii de blocare (cu geluri pe bază de polimeri şi cu spume apoase). Această metodă realizează o blocare selectivă pe o rază mai mare în zăcământ, cu un consum mai mic de chimicale.

Folosirea gelurilor – spumă, comparativ cu utilizarea separată numai a gelurilor sau numai a spumei, prezintă mai multe avantaje:

- blocarea canalizărilor de gaze, datorită densităţilor mici obţinute prin utilizarea unor fracţii mari de gaze (50-90%);

- timp de viaţă mai lung decât o spumă obişnuită;- tratarea mai economică a unui volum poros mare comparativ cu

utilizarea unui gel simplu.

Gelurile – spumă sunt unice prin proprietăţile lor, deoarece, formulate corect, ele au comportamentul şi caracteristicile unei spume apoase în timpul injecţiei în zăcământ (înainte de gelare) şi ale unui gel elastic după ce gelează.

În timpul tratamentelor de acidizare cu agenţi de deviere chimici, pot apărea probleme majore dacă nu sunt respectate condiţiile referitoare la decantare, solubilitate, distribuţia mărimii particulelor şi compatibilitate .

b. Acidizări repetate

În urma unei operaţii de acidizare a unui strat productiv, debitul sondei creşte iniţial, apoi scade după un timp ce diferă de la o sondă la alta. Din această cauză sondele se supun unor acidizări periodice, mărindu-se cantitatea de soluţie acidă cu 25 – 50% faţă de acidizarea precedentă.

Fig. 2.10. Variaţia debitului unei sonde în urma acidizării repetate.

Debitul sondei după fiecare acidizare este din ce în ce mai mic (fig.2.10) Acest fenomen se datorează faptului că la o ulterioară acidizare soluţia

acidă se canalizează pe vechile canale, lărgindu-le numai, fără a crea altele noi care să penetreze în strat, pentru a pune în legătură sonda cu alte zone ale stratului cu permeabilitate mai bună.

Pentru a combate tendinţa de canalizare a soluţiei acide în canalele cu secţiune mare, se injectează în strat, înaintea soluţiei acide, un dop de soluţie de clorură de calciu sau altă substanţă adecvată care blochează temporar canalele cu secţiune mare (sau zonele cu permeabilitate ridicată), astfel încât soluţia acidă injectată ulterior să pătrundă şi în canalele cu secţiune redusă care nu au fost atacate la tratamentul precedent.

Operaţia de stimulare este repetabilă atâta timp cât plusul de producţie obţinut după acidizare depăşeşte cheltuielile necesare acestui tratament.

c. Acidizări în tranşe

La formaţiunile productive de grosimi mari sunt necesare şi volume mai mari de soluţie acidă pentru tratare.

Eficienţa acidizării la aceste strate poate creşte, dacă introducerea soluţiei acide se face în 2 – 4 tranşe.

Acidizările în tranşe sunt de fapt nişte acidizări repetate care se fac consecutiv, fără repunerea sondei în producţie. La fiecare tranşă se introduce un volum de soluţie acidă cu 30 - 40% mai mare decât volumul tranşei precedente. După introducerea fiecărei tranşe se lasă soluţia acidă în contact cu roca pentru reacţie, după care se recomandă să se execute curăţarea stratului productiv de substanţele rezultate din reacţie. Soluţia acidă pompată în tranşa următoare găseşte pereţii sondei curaţi şi canalele curăţate, încât pătrunde mai uşor în strat şi pe o distanţă mai mare.

d. Acidizări prin vibraţii

La sondele la care s-a produs o colmatare a stratului productiv pe o distanţă relativ mică s-au obţinut rezultate pozitive prin injecţia în strat a unui volum de 6 - 10 m3 soluţie de acid clorhidric, care trece printr-un perforator hidraulic sau vibrator.:Acest dispozitiv este adus în dreptul stratului productiv cu ţevile de extracţie.. La suprafaţă se foloseşte un utilaj identic cu cel folosit la fisurarea hidraulică.

Pomparea soluţiei acide se face prin interiorul garniturii ţevilor de extracţie, închizând ventilul de la coloana de exploatare în momentul în care soluţia a ajuns în dreptul stratului.

Perforatorul hidraulic sau vibratorul intră în funcţiune în timpul pompării soluţiei. Datorită oscilaţiilor care se produc în mediul poros al stratului, saturat cu lichid, se creează o reţea de microfisuri în care pătrunde soluţia acidă, obţinându-se astfel o eficienţă sporită.

Rolul principal în propagarea oscilaţiilor generale îl are pulsaţia lichidului din spaţiul inelar, provocată de mişcarea vibratorului.

2.2.Metode de creare a unor canale de pătrundere în strat 2.2.1.Aspecte generale

Stratele productive saturate cu hidrocarburi reprezentate prin nisipuri neconsolidate sau slab cimentate, cu o permeabilitate mare, oferă posibilităţi bune de circulaţie în mediul poros, a fluidelor care se deplasează din strat în gaura de sondă. Deschiderea unor astfel de strate tubate şi cimentate se poate realiza prin perforare cu gloanţe obişnuite, nefiind necesară creearea de canale prin perforare în stratul productiv, dincolo de inelul de ciment.

La deschiderea stratelor productive alcătuite din gresii compacte sau cal-care cu o permeabilitate mai mică trebuie acordată importanţă metodei de perforare pentru a creşte adâncimea de pătrundere în roca magazin din jurul găurii de sondă.

Puterea de pătrundere a gloanţelor obişnuite consideră insuficientă pentru realizarea unui nivel corespunzător de productivitate a sondelor, fie în cazul deschiderii unor strate cu roci compacte sau al perforării prin mai multe rânduri de burlane, fie în cazul străpungerii zonelor colmatate sau cimentate, precum şi a zonelor înfundate cu diverse depuneri. Pentru condiţiile menţionate, rezultate bune s-au obţinut cu metoda perforării cu gloanţe explozive.

Deşi realizează adâncimi mari de pătrundere şi creează un sistem amplu de crăpături şi fisuri în stratele alcătuite din roci compacte, folosirea

perforatoarelor cu gloanţe explozive are o acţiune limitată, deoarece prin acţiunea lor coloana de exploatare şi inelul de ciment sunt puternic degradate.

Datorită condiţiilor diverse întâlnite în zăcămintele de petrol din ţara noastră (gradul de consolidare al rocilor colectoare, compoziţia mineralogică şi proprietăţile lor fizice, presiunea şi temperatura din stratele productive, precum şi modul de echipare al sondei din timpul forajului), pentru deschiderea stratelor productive s-a trecut la perfecţionarea continuă a perforatoarelor cu gloanţe simple şi explozive şi la adaptarea unor metode noi de străpungere cu eficacitate mult mai mare (metoda străpungerii cu jet exploziv şi metoda străpungerii cu jet abraziv).

Problema referitoare la influenţa perforării asupra integrităţii şi rezistenţei coloanelor tubate este strâns legată de problema asigurării exploatării normale a sondelor. Degradarea sau micşorarea rezistenţei coloanei de exploatare în cursul perforării poate constitui în anumite condiţii cauza viiturilor de nisip, a inundării premature cu apă sau gaze a sondelor şi duce chiar la turtirea coloanei şi surparea stratului în zona filtrului.

Natura şi gradul de deformaţie al coloanei depind atât de tipul de perforator utilizat cât şi de condiţiile specifice din sondă (diametrul, grosimea de perete şi tipul de oţel al burlanelor, de starea coloanei).

Pentru obţinerea unui debit optim se determină fiecare diametru de coloană suprafaţa din dreptul stratului productiv ce trebuie să fie deschisă şi deci numărul şi diametrul orificiilor teoretic necesar, precum şi caracteristicile stratelor ce urmează a fi puse în comunicaţie cu gaura de sondă. În consecinţă se vor alege aparatele de perforare cu eficienţă corespunătoare pentru fiecare zăcământ şi chiar pentru fiecare sondă.

Micşorarea rezistenţei de filtraţie în zona filtrului sondei prin îmbunătăţirea modului de deschidere a stratului prin perforare este una din căile de mărire a productivităţii sondei. Încercarea de a mări debitul sondei prin mărirea diametrului orificiilor este riscantă pentru rezistenţa coloanei de exploatare şi de aceea se recomandă o mărire a distribuţiei orificiilor cu diametru mic (cca 13 orificii pe metru).

Metodele de creare a unor canale de pătrundere în zona stratului productiv, în scopul obţinerii condiţiilor necesare de curgere a fluidelor spre gaura de sondă pot fi grupate astfel: • metoda perforării cu gloanţe: a) obişnuite;

b) explozive; • metoda perforării cu jet exploziv; • metoda perforării cu jet abraziv.

2.2.2. Metoda de perforare cu jet abraziv

Această metodă se bazează pe acţiunea abrazivă a unui jet de fluid şi nisip, care la ieşirea cu presiune mare din ajutajul unui dispozitiv posedă o energie cinetică importantă, ceea ce îi conferă o capacitate însemnată de străpungere a materialului din calea sa.

Dispozitivul de perforare este introdus în sondă cu ţevile de extracţie până în dreptul zonei care urmează a fi tratată şi permite străpungerea coloanei de tubaj, a inelului de ciment, cât şi a rocii stratului pe o anumită adâncime.

Pentru această operaţie se utilizează un dispozitiv de perforare cu jet abraziv compus dintr-un corp metalic de formă cilindrică, prevăzut cu găuri radiale, ce constituie locaşul pentru montarea unor port duze în care se fixează duzele prin care trece jetul de fluid şi nisip (fig. 2.11.).

La partea inferioară a corpului se montează o supapă cu bilă 4, care menţine presiunea în perforator. Corpul metalic este compus din mai multe tronsoane, iar duzele pot fi dispuse elicoidal sau radial la 1200 sau 900, într-un număr de aproximativ 8 duze/m, fie situate în grup. Majoritatea dispozitivelor sunt prevăzute de obicei şi cu un centror cu arcuri pentru realizarea unei centrări şi a unei stabilităţi mai bune.

Fig.2.11. Dispozitiv Fig.2.12.Variaţia vitezei jetului abraziv

pentru jet abraziv în rocă

Instalaţia necesară

Pentru operaţia de perforare cu jet abraziv în ansamblu, instalaţia necesară în afară de perforatorul propriu zis şi coloana de ţevi de extracţie cu care se introduce acesta în sondă şi prin care se pompează sub presiune fluidul amestecat cu nisip mai cuprinde: agregate de pompare, un amestecător de nisip, habă pentru fluid, reţea de conducte între elementele de pe poziţie şi capul de eruţie.

La suprafaţă sonda poate fi echipată cu un cap de erupţie sau un prevenitor de erupţie care se închide pe ţevile de extracţie.

Ţevile de extracţie sunt suspendate într-un elevator aşezat pe prevenitorul de erupţie. Există şi un cap hidraulic şi furtun, astfel ca să poată fi posibilă injectarea sub presiune a fluidului în sondă combinată cu manevrarea ţevilor de extracţie necesară pentru deplasarea perforatorului în funcţie de configuraţia fisurilor dorite în strat. Se poate astfel realiza o tăietură radială sau verticală, care se va extinde ulterior printr-o operaţie de fisurare hidraulică.

Capul de erupţie este utilizat numai pentru operaţia de perforare.

Dispozitivul de tratare cu jet abrziv utilizat la sondele de adâncime.

15 30 45 timp (min)

Lun

gim

ea c

ablu

lui,

180

135

l = f(t)

v = f(t)

pPentru adâncimi mari ale stratelor productive de 3500 – 4000 m utilizarea perforatoarelor obişnuite ataşate la ţevile de extracţie crează probleme. O

presiunea diferenţială mare provoacă o alungire mare a ţevile de extracţie ceea ce poate duce la cedarea acestora din punct de vedere al rezistenţei materialui.

Există dispozitive prevăzute cu niplu de închidere temporară ca cel schematizat în figura 2.13, care permite realizarea unei tratări combinate perforare cu jet abraziv, urmată de fisurare hidraulică.

Fig.2.13. Dispozutuv cu jet abraziv pentru sonde de adâncime

a. dispozitivul în ansamblu; b. duză

Constructiv acest dispozitiv este alcătuit dintr-un corp cu ferestre acoperite temporar de un niplu cu garnituri fixat în corp printr-un ştift. În partea superioară a dispozitivului se află un scaun pentru etanşarea unei bile, folosită pentru probarea ţevilor de extracţie la presiunea la care se face fisurarea cu jet abraziv. Această bilă se evacuează după proba de presiune prin circulaţie inversă. La partea inferioară a corpului se ataşează perforatorul propriu zis alcătuit dintr-un ansamblu de tuburi prevăzute cu duze, prin care trece amestecul de fluid cu nisip cu viteză mare pentru realizarea perforării.

Înainte de a începe operaţia de perforare se lansează prin ţevi o bila, care se opreşte la partea inferioară a perforatorului pe un scaun întrerupând circulaţia prin dispozitiv.

Rolul corpului cu ferestre este de a permite ca după ce s-a terminat operaţia de perforare cu jet abraziv să se poată trece în continuare la efectuarea unei fisurări hidraulice. În acest scop se introduce prin ţevile de extracţie bila cu diametru mijlociu 10, care ajungând în dispozitiv etanşează locaşul niplului pentru închiderea temporară a ferestrelor . Se face apoi o suprapresiune necesară pentru a rupe ştiftul în care este fixat niplul. Acesta cade în partea inferioară a corpului până în pragul opritor şi descoperă ferestrele prin care se poate pompa lichidul de fisurare, care va intra în perforaturile create anterior, extinzându-le şi realizând o zonă cu o mare permeabilitate.

Domeniul de aplicare a metodei de perforare cu jet abraziv

Comparativ cu celelalte metode de perforare, cu gloanţe sau cu jet exploziv, metoda cu jet de fluid şi nisip realizează canale incomparabil mai mari ca adâncime şi diametru şi nu afectează compactitatea inelului de ciment.

Efectul maxim al metodei de perforare cu jet abraziv se obţine prin aplicarea la sondele tubate cu mai multe coloane şi în formaţiuni situate la adâncimi de circa 4000 m, cu permeabilitate redusă şi colmatate.

Limita de adâncime este dată de rezistenţa coloanei de ţevi de extracţie.Prin puterea de străpungere a jetului abraziv prin peretele metalic al

coloanei, prin inelul de ciment şi destul de adânc în rocă, această metodă constituie nu numai o metodă de perforare, dar din ce în ce mai frecvent se aplică în scopul acţionării asupra zonei de strat contaminate din jurul găurii de sondă, în care realizează canale largi de comunicaţie, îmbunătăţind considerabil capacitatea de producţie:

Metoda de perforare cu jet abraziv se poate aplica atât ca metodă independentă de perforare, cât şi în combinaţie cu alte metode de tratare: acidizare. fisurare hidraulică, fisurare acidă.

2.3.Metode de tratare prin aplicarea de şocuri asupra formaţiunii

2.3.1.Aspecte generale Metoda tratării prin aplicarea de şocuri se bazează pe crearea la nivelul

formaţiunii a unui sistem de unde de presiune care acţio- nează asupra fluidului din gaura de sondă sau asupra fluidului injectat de la suprafaţă şi exercită asupra pereţilor stratului o acţiune rapidă de apăsare şi descărcare. În funcţie de mărimea şi durata de acţionare a acestei solicitări cu frecfenţă mare se poate realiza fie numai o curăţire a pereţilor stratului sau desfundarea perforaturilor, fie chiar o fisurare a zonei de strat din jurul găurii de sondă.

Procedeele practice de aplicare de şocuri asupra formaţiunii productive sunt următoarele:

• crearea unui jet pulsazor de fluid cu vibratorul hidraulic; • impulsuri create prin explozii; • crearea unui nucleu de joasă presiune într-un mediu cu presiune

ridicată cu celule de implozie.

2.3.2. Procedeul jetului pulsator de fluid

La sondele la care în cursul operaşiei de deschidere a stratelor productive s-au utilizat fluide de foraj cu densitate mare cu adaos de barită şi hematită s-a constatat că durata de punere în producţie se prelungeşte deoarece îndepărtarea turtei din zona filtrului se face greu prin metodele de tratare chimice . S-a dovedit că pentru mărirea capacităţii de pătrundere a soluţiilor de tratare în formaţiune trebuie să se reealizeze şi o solicitareare mecanică asupra rocii, în scopul formării unei reţele de canale noi în rocă,

În acest scop soluţiile de tratare pompare în sondă sunt aduse la nivelul stratului sub forma unui jet de fluid, proiectat cu presiune mare în mod intermitent asupra pereţilor stratului. Datorită oscilaţiilor presiunii, precum şi vitezei de deplasare a fluidului în spaţiul inelar, aflat în comunicaţie cu fluidul din formaţiune. Se crează în porii şi în canalele din rocă în primul rând un regim de pulsaţii ale mediului fluid. Aceste pulsaţii solicită scheketul mineral solid al rocii, făcând ca în structura acestuia să arară noi fisuri.

Dispozitivil folosit pentru realizarea jetului pulsator de lichid este schematizat în figura 2.14.

Fig. 2.14. Dispozitiv cu jet pulsator de fluid

În corpul metalic al dispozitivului sunt practicate o serie de deschideri sub formă de fante tăiate în direcţie tangenţială .La exterior este prevăzut cu un sertar, care se poate roti liber în jurul corpului pe rulmenţi şi care este prevăzut de asemenea cu fante laterale ce sunt orientate în direcţie opusă celor din corp.Sertarul roteşte datorită licidului pompat , oferind altrnativ diferite suprafeţe de ieşire a licidului care părădeşte vibratorul.

Ieşirea lichidului din dispozitiv se face cu intermitenţă. Perioada în care jetul este proiectat din dispozitiv cu viteză mare alternează cu o periodă egală de timp , când ieşirea lichidului este întreruptă.

Pulsaţia realizată cu acest dispozitiv este în funcţie de numărul de deshideri, de forma şi dimensiunile acestora şi de cantitatea de lichd pompată.

Undele de şoc de mare amplitudine provocate cu dispozitivul cu jet pulsator acţionează asupra zonei filtrului, asigurând distrugerea rapidă a turtei depusă pe pereţii stratulul productiv sau a filtrului şi realizează o modificare a sistemului de fisuri din rocă., îmbunătăţind condiţiile de curgere din strat.

2.3.3. Procedeul impulsurilor create prin explozii

La sondele la care capacitatea de producţie este micşorată, din caza înfundării perforaturilor, se poate plica o operaţie de împuşcare cu gloanţe oarbe utilizându-se un dispozitiv de perforare încărcat cu exploziv, dar fără proiectile

Prin explozia unei încărcături în dreptul stratului productiv se crează un tren de unde de presiune, care acţionează asupra formaţi- unii în plan transversal faţă de axa sondei.

Undele de presiune au durată mică şi frecvenţă înaltă. Amplitu- dinea maximă a acestor unde poate genera presiuni foarte mari, însă fiind de scurtă durată nu produc deteriorarea coloanelor de tubaj sau a inelului de ciment din spatele acestora.

În timpul exploziei, în sondă este o coloană de fluid deasupra încărcăturii. Prin suprapunerea efectelor de presiune( întrucât coloana de fluid nu este evacuată în acest timp din sondă), în strat se crează fisuri de-a lungul unui plan orizontal. Fluidul din sondă şi gazele generate de explozie părund în strat cu viteză mare, extinzând fisurile iniţiale.

Fig. 2.15. Schema tratării cu încărcătoră explozivă

În figura 2.15 este schematizat ansanblul dispozitivului de tratare cu încărcătură explozivă introdus în dreptul stratului productiv Încărcătura de

exploziv cu care se face tratarea propriu – zisă se află într-o celulă confecţionată din aliaje de magneziu şi aluminiu, având o lungime de 1,5 m şi diametrul de 31/2 in, care se distruge complet în timpul exploziei din gaura de sondă.

Presiunea creată în dreptul stratului productiv are o durată foarte mică, dar o valoare superioară presiunii de fisurare a stratului productiv.

Rrin aplicarea acestui procedeu s-au obţinut rezultate bune în cazul stratelor cu permeabilitate mică alcătuite din calcare, dolomite, gresii. Se poate aplica înaintea unor operaţii de stimulare prin acidizare sau fisurare.

2.3.4. Procedeul imploziei

Implozia constă în apariţia bruscă a onui nucleu de joasă presiune într-un mediu de presiune ridicată. Deci acest fenomen reprezintă reversul exploziei.

Pentru a realiza acest mecanism de tratare, în sondă la nivelul stratului productiv se introduc nişte dispozitive speciale, numite celule de implozie. Aceste celule pot fi confecţionate din sticlă, ceramică sau metal. Ele sunt vidate în interior şi pot rezista la o presiune superioară presiunii coloanei hidrostatice a lichidului din sondă.

Celulele sunt aduse în dreptul stratului productiv şi se va crea asupra coloanei de lichid din sondă o presiune suplimentară cu un agregat, astfel ca aceste celule să se spargă.

În momentul spargerii celulelor vidate, fluidul din sondă şi din strat tinde să ocupe brusc şi simultan spaţiul de joasă presiune. Prin deplasarea rapidă a fluidelor din strat spre zona de implozie (de joasă presiune) se realizeză o curăţire a perforaturtlor coloanei şi acanalelor de curgere din strat, având un efect de mărire a permeabilităţii rocilor din jurul găurii de sondă.

Coloana de fluid din sondă se va deplasa cu viteză mare spre zona vidată din celula spartă şi astfel se crează o presiune ridicată, care poate fi de 2 – 3 ori mai mare decât presiunea de spargere a celulei, dar de durată foarte mică. Sub acţiunea acestui puternic şoc hidraulic formaţiunea productivă cedează şi în structura sa apar fisuri. Aceste fisuri pot fi extinse printr-o operaţie de fisurare hidraulică simplă, care necesită presiuni mai scăzute.

Tipuri de dispozitive

Tipuirle de dispozitive folosite pentru crearea imploziei la nivelul strate- lor productive sunt următoarele:

a) capsule simple;b) capsule cu detonant; c) dispozitive cu membrană; d) dispozitive cu supape.

a. Capsule simple

Aceste dispotitive sunt confecţionate din sticlă sau ceramică, cu pereţii groşi, au formă cilindrică, cu diametre mai mici decât al coloanelor de exploatare în care se introduc şi cu lungimi ce sunt în funcţie de mărimea intervalului dorit pentru tratare. Capsulele sunt vidate în interior.

Dimensionarea unei capsule se face încât spargerea ei să se producă sub acţiunea unei presiuni mai mari decât presiunea existentă în sondă la adâncimea unde este programată efectuare impoziei.

b. Capsule cu detonant

Aceste tipuri de capsule sunt alcătuite din tuburi de sticlă închise la capete, cu grosimi variabile, cu diametrul de100 mm pentru coloane mat mari de 6 5/8 in şi de 80 mm pentru coloane de 41/2 in.

În interiorul capsulei se află încărcătura explozivă şi fitilul detonant, care este conectat la cablul eletric de lansare, alimentat de la suprafaţă.

c. Dispozitivul cu membrană

Acest dispozitiv schematizat în figura 2.15 este alcătuit dintr-o cameră vidată confecţionată din ţevi de extracţie închisă la capătul superior cu un dop, iar la partea inferioară cu o membrană, care se sparge la o presiune superioară celei hidrostatice din sondă. Dispozitivul se introduce în dreptul stratului productiv cu ţevple de extracţie. La partea inferioară a coloanei de ţevi de extracţie, deasupra mufei de legătură cu dispozitivul sunt prevăzute nişte crificii în ţevi , necesare realizării circulaţiei

Fig. 2.16. Schema dispozitivului cu membrană

Cănd dispozitivul menţionat este adus în dreptul stratului productiv.în zona de tratare se închide ventilul de la coloană şi se pompează fluid prin ţevi până când presiunea de sub membrană ajunge la presiunea critică de spargere. Prin simpla înlocuire a memranei, dispozitivul poate fi utilizat din nou.

d. Dispozitvul cu supapă

Acest dispozitiv schematizat în figura 2.17 este alcătuit dintr-un corp cilindric de metal prevăzut la partea inferioară cu o supapă cu clapă. Menţinerea supapei în poziţia închis se realizează cu ajutorol unui manşon blocat înde un mecanism de fixare.

Fig..2.17. Schema dispozitivului cu supapă

Deschiderea supapei pentru producerea implozie în sondă se realizează prin rotirea ţevilor de extracţie de la suprafaţă. Practic se acţionează asupra mecanismului de fixare, care se destinde şi eliberează manşonul de blocare al supapei. Datorită dierenţei mart de presiune create brusc clapeta se ridică şi permite pătrunderea rapidă a fluidului din sondă şi din strat în interiorul dispozitivului şi apoi în ţevi .

Deschiderea supapei este echivalentă cu secţiunea interioară a ţevilor .Pentru a mări efectul de aspiraţie creat de implozie asupra unui anumit

interval productiv se va proceda la izolarea acelui strat. Astfel la partea inferioară a stratului supus tratării se fixează un dop de coloană dacă este necesar, iar la partea inferioară a ţevilor de extracţie (deasupra dispozitivului de implozie) se fixează un pacher pentru izolarea spaţiului inelar.

2.4. Metoda torpilării stratelor

2.4.1. Principiul metodei şi tipuri de torpile.

Prin torpilarea stratelor se urmăreşte provocarea unei explozii în dreptul stratului productiv, în scopul măririi suprafeţei de filtrare a fluidelor care curg din strat în sondă, prin crearea unor macro şi microfisuri în stratul productiv.

Se pot realizaşi fisuri de dimensiuni mai mari funcţie de tipul torpilei şi cantitatea de materil exploziv.

Fenomenul carecteristic operaiei de torilare, care apre în sondă la nivelul stratului este următorul: prin declanşarea exploziei de la suprafaţă, substanţa explozivă utilizată în dispozitivul introdus în dreptul stratului trece aproape instantaneu din starea solidă sau lichidă în stare gazoasă. În urma acestei transformări rapide de faze , însoţită şi de o creştere a temperaturii, substanţa respectivă îşi măreşte brusc volumul şi în acest fel se creează unde de presiune, care acţionează distructiv asupra stratului pe o anumită rază, provocând apariţia unor fisuri.

Distanţă de propagare a acestor unde de presiune depinde de:

• caracteristicile fizice ale rocii colectoare, în special de modulul de elasticitate al rocii;

• de cantitate şi calitatea mateialului exploziv; • de raportul dintre diametrul încărcăturii de exploziv şi diametrul coloa-

nei de exploatare.Torpilările sunt eficiente în strate alcătuite din roci dure şi compacte. La rocile plastice nu se formează fisuri, iar pe de altă parte din cauza

tasării rocilor în urma exploziei, permeabilitatea rocii din jurul sondei poate fi micşorată.

Substanţele explozive care au o utilizare mai largă la torpilarea stratelor sunt: nitroglicerina, dinamitele, trotilul şi balistita.

Pentru a introduce substanţa explozivă în sondă se folosesc torpilele. Aceste dispozitive sunt construire dintr-un cilindru metalic sau tub de az bociment umplut cu substanţă explozivă şi au un detonator la mijloc.

Aprinderea detonatorului se face electric de la suprafaţă, prin intermediul cablului de carotaj cu care se introduce torpila în sondă.

Torpilele se pot clasifica după tipul de material exploziv utilizat, dar şi din punct de vedere al profilului geometric al celulelor cu material exploziv, asamblate într-un dispozitiv pentru a crea un efect cumulat.

Dintre substanţele explozive care îndeplinesc condiţiile de lucru din sonde se utilizează cu succes dinamita sau balistita în torpile bine etanşe.

a.Torpila cu dinamită insolubilă în apă

Această torpilă schematzată în figua 2.18 este alcătuită dintr-un tub metalic care are montat la capătul de jos un tub cu plumb pentru a asigura coborârea cu uşurinţă sub nivelul de lichid, iar la capătul de sus are o reducţie cu un sistem de agăţare pe care se prinde cablu cu care se face introducerea torpilei în sondă.

Torpila este prevăzută la ambele capete cu orificii de egalizare a presiunii în interiorul său, pentru a nu se turti sub acţiunea presiunii existente în gaura de sondă la introducere

Fig. 2.18. Torpila cu dinamită Fig. 2.19..Torpila cu balistită

insolubilă

b. Torpila cu balisttită

Torpila care utilizează ca material exploziv balisttita este schemaizată în figura 2.19. Acest dispozitiv constă dintr-un corp metalic confecţionat din ţevi de extracţie sau burlane.La partea inferioară are sudat un cap de profil ogival, iar la partea superioară are filet în care se ataşează o reducţie specială prin care trece cablul de alimentare cu curent electric. O mică porţiune a cablului pătrunde în corpul torpilei unde se află materialul exploziv şi acest cablu are la capăt o rezistenţă electrică. Prin încălzirea acesteia se produce aprinderea respectiv explozia balistitei din torpilă

Pentru izolarea etanşă a încărcăturii explozive din torpilă, la partea superioară a reducţiei se montează un dop de cauciuc, iar legătura reducţiei la corpul torpilei este asigurată de garnituri din materiale plastice.

2.4.2.Torpilarea dirijată

În cazul sondelor în care este necesară concentrarea energia exploziei într-o anumită direcţie (numai în limitele unui interval determinat de rocă din întregul complex productiv,sau în talpa sondei) se va aplica torpilarea dirijată.

Prin forma exterioară a dispozitivului ce conţine încărcătura de exploziv şi prin intercalarea unei calote în drumul undei explozive, se poate realiza o explozie dirijată.

Pe baza acestui principiu s-au construit torpile cu acţiune dirijată.

După forma şi locul de amplasare a calotei sau în funcţie de configuraţia geometrce a celulei explozive se deosebesc următoarele tipuri de torpile:

a) torpile cu acţiune laterală convergentă (fig.2.20 a);b) torpile cu acţiune laterală divergentă (fig.2.20 b);c) torpile cu acţiune verticală (fig.2.20 c).Torpilele cu acţiune laterală concentrată (convergentă) se folosesc pentru

torpilarea separată a unor intervale de strate.

Fig. 2.20. Celule explozive folosite la torpilarea dirijată

Torpilele cu acţiune laterală difuzată au o întrebuinţare limitată, fiind folosite numai la torpilarea stratelor productive cu grosimi mici.

Torpilele cu acţiune verticală sunt folosite pentru spargerea şi apoi străbaterea prin foraj a unor roci foarte dure, pentru distrugerea unui dop de ciment din talpa sondei.

Dintre tipurile de torpile cu acţiune dirijată, cele mai bune rezultate s-au obţinut cu torpila cu acţiune laterală concentrată. Efectul lateral concentrat, realizat cu torpile de acest tip, poate acţiona fie în plan orizontal, fie în plan vertical, în funcţie de forma celulei şi aşezarea scobiturii şi a învelişului metalic de cumulare în dispozirivul de ansamblu.

Torpila cu acţiune laterală cu efect de pătrundere în plan orizontal

Acest tip de torpilă prezentată în figura 2.21 se compune dintr-un tub de fontă sau de azbociment de cca 1 m lungime, în care se montează încărcătura explozivă în celule separate, având învelişul exterior de forma unei calote semicirculare. Detonatorii au aprindere electrică şi sunt legaţi în serie

Fig,2.21. Torpila cu acţiune laterală Fig.2.22.Torpila cu acţiune laterală cu efect de păundere în plan orizontal cu efect de păundere în plan vertical

Introducerea torpilei în sondă se face cu cablu de carotaj. În unele cazuri se pot introduce mai multe torpile dispuse în serie.

Torpila cu acţiune laterală cu efect de pătrundere în plan vertical

În figura 2.22 se poate vedea construcţia interioară a aceastei torpile. Ea este prevăzută cu o scobitură de cumulare, căptuşită cu înveliş special, cu aşezare în lungul torpilei sub formă de şanţ cu secţiune triunghiulră.

Torpilarea dirijată se aplică de obicei ca metodă de tratare fie independent, fie în combinaţie cu alte metode. În acest din urmă caz, torpilarea dirijată se aplică în scopul iniţierii deschiderilor necesare pentru aplicarea în continuare a alte metode de tratare, cum ar fi fisurarea hidraulică la acele formaţiuni alcătuite din roci foarte dure, care necesită presiuni de fisurare ce depăşesc capacităţile agregatelor disponibile.

În cazul unor strate compacte şi puţin poroase după torpilare se execută o acidizare, care îmbunătăţeşte şi mai mult condiţiile de curgere a fluidelor prin reţeaua de canale create.

2.4.3.Realizarea burării exploziei

Este recomandabil ca atunci când se face o torpilare, în sondă să existe lichid. Rolul coloanei de lichid este de a amortiza efectul exploziei în direcţia axului sondei. Prin presiunea acesteia se reduce efectul presiunii gazelor rezultate din explozie. Nivelul lichidului în sondă se recomandă să fie cu caţiva zeci de metri de suprafaţă, iar sonda trebuie să fie deschisă. Aceste măsuri sunt necesare, deoarece datorită exploziei coloana de lichid este mişcată în sus şi astfel oferă o inerţie apreciabilă şi utilajul de suprafaţă este ferit de şocul hidraulic care l-ar deteriora.

Această acţiune de reducere a efectului exploziei în direcţia axului sondei cu ajutorul unei coloane de lichid (de obicei ţiţei).se numeşte burare.

Fig. 2.23. Schema burării exploziei

Stabilirea înălţimii burării se face pornind de la relaţia de stare:

(2 40)

* (2.41)

unde: C este cantitatea de substanţă explozivă folosită pentru tratare; V0 – volumul de gaze rezultăt dintr-un kilogram de substanţă explozivă, în

momentul exploziei, raportat la condiţiile normale (presiunea atmosferică şi temperatura de 150C);

D – diametrul găurii de sondă;he– înălţimea până la care se poate extinde efectul exploziei în sondă în

condiţiile în care este realizată burarea ;hb – înălţimea de burare;ρ – densitatea lichiduluide burare;Pentru diferite valori ale lui he se obţin valori corespunzătoare pentru hb.

Pentru evitarea şocului hidraulic trebuie îndeplinită condiţia: he + hb < H unde H este adâncimea sondei.

2.5. Tratarea stratelor prin fisurare hidraulică

2.5.1. Aspecte generale

Prin fisurarea hidraulică a unui strat se înţelege crearea unor fisuri sau deschiderea şi extinderea unor fisuri naturale, prin pomparea în strat a unui fluid cu presiune ridicată, ce depăşeşte rezistenţa rocilor care formează scheletul mineral solid.

Fisurarea hidraulică este un proces fizic în care stratul cedează pe planurile de minimă rezistenţă sub efectul presiunii fluidului pompat în sondă.

Scopul tratamentului prin fisurare hidraulică este de a realiza o mărire a afluxului de fluid în zona de strat din jurul găurii de sondă pe o anumită rază echivalentă cu raza fisurii create.

Aceste tratamente se aplică în următoarele situaţii: • la sonde de ţiţei în strate constituite din roci consolidate (gresii, calcare,

dolomite, conglomerate) cu permeabilitate mică; • la sondele de injecţie, pentru mărirea receptivităţii stratelor; • pentru reuşita cimentării stratelor acvifere.

Prin realizarea unei fisuri în strat se produc schimbări atât în sistemul de curgere prin distribuţia liniilor de curent, cât şi în aliura curbei de variaţie a presiunii în jurul găurii de sondă.

Se menţionează faptul că înaintea aplicării fisurării hidraulice ca metodă controlată de fisurare a stratelor, se observase în practica de şantier producerea accidentală a acestui fenomen în timpul forajului, a cimentării sondelor sau în timpul injecţiei de apă în zăcământ.

2.5.2. Fluide de fisurare

Rolul fluidelor de fisurare este de a transmite presiunea necesară asupra stratului care urmează a fi tratat prin fisurare şi de a transporta agentul de susţine în fisură.

Prin proprietăţile sale, un fluid de fisurare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

• stabilitate bună la variaţii de temperatură şi presiune;• vâscozitate adecvată pentru a transporta materialul pentru susţinerea

fisurii în strat;• să nu reacţioneze cu mineralele din rocile colectoare sau cu fluidele

care saturează aceste roci, din care să rezulte compuşi insolubili;• să nu formeze emulsii în strat;• posibilitatea de îndepărtare din strat fără dificultăţi, după terminarea

operaţiei.Dinte propietăţole fluidelor de fisurare cele mai importante sunt

vâscozitatea şi filtraţia.Fluidele cu vâscozitate mare au o capacitate bună de transport şi de

menţinere în suspensie a materialului de susţinere şi nu necesită debite mari de pompare.

Dezavantajul unor astfel de fluide constă în faptul că necesită presiuni mari de pompare, deoarece pierderile de presiune prin frecare prin ţevi sunt

mari. Fluidele mai vâscoase se elimină mai greu din formaţiune, fiind necesare căderi mari dee presiune între strat şi sondă.

Fluidele cu vâscozitate redusă trebuie pompate cu debite mari, pentru a asigura viteza necesară de transport al materialului de susţinere în fisură.

Caracteristica de filtrare în strat a fluidului de fisurare are un rol deteminant asupra gradului de extinde a fisurii iniţiate în strat.

Dacă filtraţia fluidului este mare, o însemnată parte din fluidul necesar să creeze şi să extindă fisura va trece prin feţele fisurii în strat. Prin extinderea fisurii în timp, cantitatea de lichid ce filtrează în stat se măreşte

La un moment dat, cantitatea de fluid filtrat prin feţele fisurii în strat corespunzător unei presiuni diferenţiale ∆p = pfis – pstrat poate să depăşească valoarea debitului de injecţie. În acest caz fisura nu se mai extinde, iar fluidul de fisurare invadează stratul şi va avea un efect dăunător asupra exploatării ulterioare a sondei.

Un fluid cu filtraţie mare favorizează depunerea materialului de susţinere a fisurii chiar la intrarea în fisură.

Efectul realizat de un fluid de fisurare cu filtraţie mare poare fi urmărit în figura 2.24 şi comparat cu efectul fluidelor de fisurare cu filtraţie mică prezentat schematic în figura 2.25.

Fig. 2.24. Efectul realizat de un fluid Fig. 2.25. Efectul realizat de un fluid

de fisurare cu filtraţie mare de fisurare cu filtraţie mică

Fluidele de fisurare pot fi clasificate din punct de vedere al componentului de bază în patru categorii:

a) Fluide pe bază de hidrocarburi:

• produse petroliere vâscoase (uleiuri rafinate); • produse petroliere mai uşoare (motorină sau petrol lampant):

- îngroşate;- gelificate; cu un săpun al unui metal;

• ţiţeiuri brute:- simple;- îngroşate.Naftagelul este un fluid de fisurare pentru sondele de ţiţei.

În cazul folosirii ţiţeiului ca fluid de fisurare poi apare următoarele situaţii:- ţiţeiul folosit din aceaşi formaţiune prezintă neajunsul de a avea o

capacitate mare de filtrare;- ţiţeiul provenit din altă formaţiune prezintă posibilitatea formării de

emulsii sau precipitate.

b) Fluide pe bază de apă:

• apă gelificată: - geluri liniare (nereticulate);

- geluri reticulate • soluţii acide.pentru fisurare acidă.

Compoziţia unui fluid de fisurare pe bază de apă sau apă cu 2% KCl, este următoarea:

- agent de gelificare; - agent de reticulare; - aditivi.

Agenţi de gelificare folosiţi în cazul fluidelor pe bază de apă:

-guar;- hidroxipropilguarul (HPG); - carboximetilhidroxipropil guar (CMHPG); - hidroxietilceluloza (HEC); - carboximetilhidroxietilceluloza (CMHEC); - guma Xanthan.

Agenţi de reticulare

Se adăugă în concentraţii foarte mici (sub 1%) pentru a mări greutatea moleculară efectivă a polimerului, crescând astfel foarte mult vâscozitatea fluidului de tratare. În acest scop se utilizează:

• boraţii pentru reticularea guarului şi HPG; • metalele tranziţionale (Ti şi Zr) pentru operaţii de fisurare în sonde

adânci şi cu temperaturi ridicate; • aluminiu pentru reticularea CMHPG şi CMHEC la pH scăzut; • stibiu pentru reticularea guarului şi HPG la temperaturi joase.

Fluide gelificate pe bază de apă, soluţii acide şi alcool:

♦ Hidrogelul este un fluid pe bază de apă cu: • alcool polivinilic (APV) ca agent de gelificare; • tetraborat de sodiu (Na2B4O7) ca agent de reticulare.

Aest fluid se utilizează pentru tratarea sondelor de gaze, sau a sondelor de injecţie de apâ.

♦ Siligelul este un fluid pe bază de apă cu : • acid clorhidric tehnic (HCl);

• clorură de potasiu (KCl) pentru protecţia argilelor; • silicat de sodiu (Na2OSiO) ca agent de gelificare;

• carboxilmetilceluloza (CMC) ca agent de îngroşare.Se utilizează pentru tratarea sondelor de injecţie şi la consolidarea stra-

telor cu nisip ca fluid de transport.

♦ Alcogelul este un fluid pe bază de metanol cu: • un polimer sintetic – APV ca agent de gelificare;

• tetraboratul de sodiu (Na2B4O7) ca agent de reticulare. Se utilizează pentru tratarea sondelor de gaze.

♦ Poligelul este un fluid pe bază de apă dulce şi metanol, sau soluţie de HCl 15% cu: poliacrilamidă (PAA), sau alcool polivinilic (APV) ca agent de gelificare.

Se utilizează pentru tratarea sondelor de ţiţei şi gaze în condiţii geologice diferite.

c) Fluide de tipul emulsiilor

• petrol lampant în acid clorhidric; • apă în petrol.Stabilitatea sistemului este menţinută prin adăugarea unui emlgator,care

are şi rolul de spargere a emulsiei la intrarea în strat.♦ Emulsigelul este un fluid tip emulsie directă cu:

• carboximetilceluloză (CMC) ca agent de gelificare; • nonilfenolul ca agent de emulsionare.

d) Fluide tip spume (dispersii lichid – gaz):

• pe bază de azot (N2); • pe bază de dioxid de carbon(CO2). Faza dispersă este gazul (N2 sau CO2) ce reprezintă 60 – 80% din volum; Faza dispersantă este un lichid (apă, amestsc de apă cu metanol,soluţie acidă sau ţiţei) ce reprezintă 20% – 40 % din volum.Fluide pe bază de spume:

♦ Aquafoam spumă pe bază de apă; ♦ Alcofoam spumă pe bază de apă şi alcool;♦ Niofoam spumă pe bază de ţiţei

Din punct de vedere al compoziţiei fluidele de fisurare pot fi:• neutre (apa şi ţiţeiul sub formă de emulsii sau geluri);• acide (obţinute prin gelificarea sau emulsionarea acizilor organici sau

anorganici) pentru tratamentele de fisurare acidă.Fluidele de fisurare neutre pot fi: - newtoniene (fluide la care vâscozitatea absolută rămâne constantă, dacă

tensiunea de forfecare se schimbă) cum ar fi apa şi hidrocarburile; - nenewtoniene (fluidele la care vâscozitatea aparentă se modifică dacă

tensiunea de forfecare variază) cum ar fi emulsiile şi gelurile pe bază de hidrocarburi, de apă, sau alcool şi apă, sau produsele petroliere îngroşate.

Criterii de alegere a fluidelor de fisurare

Alegerea tipului de fluid de fisurare este condiţionată de constituţia litologică a formaţiunii tratate şi de calităţile hidrocarburilor care formează zăcământul.

Principalele criterii care trebuie avute în vedere la alegerea unui fluid pentru o operaţie de fisurare sunt: • tipul sondei; • temperatura şi presiunea din formaţiunea productivă; • sensibilitatea la apă a rocilor colectoare.

……..

Sondă de gaze

Temperatura statică din formaţiuneT < 1070C T > 1070C

Presiunea statică din formaţiune mică şi/sau sensibilitate mare la apă laAPĂ apă.

şi / sau sensibilitatea la apă de

T > 650C

Guar sauHPGreticulat cu borax

kfw > 300 mD · mşi

xf > 90 m

Spume sau fluide energizantereticulate la pH scăzut

Presiunea statică dinformaţiune mică şi/sau sensibilitate mare la apă

T > 1500C

Guarreticulat cu săruride titan sau zircon

HPGreticulatcu săruri de titan sau zircon

T > 1200C

Fluide energizantepe bază de HPG

reticulate cu săruri de Ti + 25% CO2

la pH scăzut

Fluide energizantepe bază de HPG

reticulate cu săruride Ti sau Zr+ 25% N2

Fluide apoase nereticulate (liniare)

NuDa Nu DaDa

Nu DaNu

Aceste criterii trebuie considerate ca nişte recomandări, deoarece la alegerea efectivă a fluidului de fisurare pentru o anumită operaţie, trebuie avute în vedere condiţiile concrete ale fiecărui rezervor şi sondă.

Sensibilitatea la apă a rocilor din rezervor este de asemenea un criteriu deosebit de important care adesea poate conduce la decizia de a alege între un fluid pe bază de apă sau unul pe bază de motorină. Dacă nu se ţine cont de acest criteriu se poate ajunge la selectarea unui fluid neadecvat şi la obţinerea unui tratament de fisurare mai puţin eficient.

Se apreciază că pentru rezervoare în care sensibilitatea la apă a rocilor este moderată, trebuie urmată schema de selecţie a fluidelor reprezentată pentru sondele de gaze. Pentru formaţiunile alcătuite din rocil cu sensibilitate foarte mare la apă se pot utiliza fluide pe bază de ţiţei sau motorină.

2.5.3. Calculul pierderilor de fluid prin filtrare

Un parametru important care trebuie apreciat experimental, prin determinări de laborator, pentru fluidul de fisurare propus este coeficientul total al pierderilor de fluid prin filtrare (CL).

Pierderea de fluid prin filtrare în formaţiune în timpul tratamentului defisurare este un proces controlat de o serie de factori cum ar fi: compoziţia flui- dului, debitul şi presiunea de pompare, proprietăţile rezervorului (permeabilitatea, porozitatea, saturaţia) şi prezenţa microfisurilor.

Mecanismul de control al pierderilor de fluid în formaţiune este diferit în cazul fluidelor care formează turtă faţă de cele care nu formează turtă.

În general, fluidele care formează turte sunt fluide polimerice,cu aditivi pentru reducerea pierderilor de fluid, fluide care. atunci când sunt forţate să intre în rocă, filtrează pe suprafaţa stratului formând un filtru subţire de material, numit turtă de filtrat. Prin această turtă filtrarea în continuare a fluidului va fi diferită şi permite controlul acestor pierderi de fluid.

Pierderile de fluid prin rocă în cazul fluidelor care nu formează turtă sunt controlate de vâscozitatea şi compresibilitatea fluidelor de zăcământ.

Coeficientul total al pierderilor de fluid prin filtrare CL se consideră ca o funcţie a acestor parametrii şi este dat de relaţia:

, (3.6)

unde: Cv este coeficient de pierderi de fluid prin filtrare controlat de vâscozitte;Cd – coeficientul de filtrare prin difuzie (sau coeficientul pierderilor de

fluid controlate de compresibilitatea fluidelor din zăcământ Cc); Ct – coeficientul de filtrare prin turtă (sau coeficientul pierderilor de

fluid controlate de turta de filtrat).Coeficientul de filtrare controlat de vâscozitate este dat de relaţia:

, (2.7)

unde: k este permeabilitatea absolută a rocilor din stratul productiv; m – porozitatea absolută a rocii care alcătuieşte stratul productiv;

Δp – diferenţa de presiune dintre presiunea cu care fluidul intră în strat şi presiunea de zăcământ;

f – vâscozitate fluidului de fisurare în condiţii de zăcământ.

Coeficientul de filtrare prin difuzie Cd, numit şi coeficientul pierderilor de fluid controlate de compresibilitatea fluidelor de zăcământ se calculează cu relaţia:

, (2.8)

unde: este vâscozitatea dinamică a fluidelor din zăcământ; – compresibilitatea dinamică a fluidelor din zăcământ.

Coeficientul de filtrare prin turtă se calculează cu următoarea relaţie;

, (2.9)

unde: C este un coeficient de proporţionalitate;kt – permeabilitatea turtei;f – vâscozitatea dinamică a fluidului de fisurare.Coeficientul de filtrare prin turtă Ct se determină în laborator şi este

specific fiecărui fluid, depinzând de compoziţia fluidului şi de proprietăţile rocilor colectoarere.

2.5.4. Materiale de susţinere a fisurii

a) Tipuri de materiale de susţinere.

Una din etapele deosebit de importante în proiectarea unei operaţii de fisurare este alegerea corectă a materialului de susţinere. Tipul de material de susţinere a fisurii şi dimensiunea particulelor utilizate au o influenţă deosebit de mare asupra conductivităţii fisurii şi a pătrunderii acestui material în fisură.

Firmele specializate în operaţii de stimulare prin fisurare folosesc următoarele tipuri de materiale de susţinere :

• nisipuri; • nisipuri acoperite cu răşini; • materiale de susţinere cu rezistenţă mecanică intermediară

(ISP); • bauxită sinterizată; • materiale de susţinere pe bază de zirconiu.

Nisipul a fost primul material de susţinere folosit în operaţiile de fisurare. . Acesta este utilizat în special în sonde cu presiuni de închidere mici cuprinse în intervalul 150 – 400 bar.

Nisipurile se împart în două grupe şi anume: - Nisip excelent (premium). Acest nisip respectă normele API, are

densitatea de aproximativ 2650 kg/m3. În SUA provine în general din statele

Illinois, Minnesota şi Wisconsin. (Câteva denumiri obişnuite: nisip „Norther White”, nisip „Ottawa”, nisip „Jordan”). Aceste tipuri de nisipuri sunt utilizate în întreaga lume.

- Nisip standard. Acest nisip este mai închis la culoare, mai ieftin şi cu o mare aplicabilitate în SUA. Provine în general din Texas (unele denumiri comune: nisip „Texas Brown”, nisip „Brady” etc).

Nisipurile acoperite cu răşini

Nisipurile din această categorie au o densitate de 2550 kg/m3. Aceste nisipuri au o rezistenţă mecanică mult mai mare decât cea a nisipurilor convenţionale datorită răşinii care ajută la distribuirea presiunii pe o suprafaţă a granulelor mult mai mare.

Când granulele se strivesc, acoperirea cu răşini ajută încapsularea porţiunilor strivite şi previne migrarea lor şi înfundarea canalelor de curgere, deci previne reducerea permeabilităţii.

Materiale de susţinere cu rezistenţă mecanică intermediară (ISP)

Sunt materiale de susţinere ceramice tratate termic care au o densitate de 2700 ÷ 3300 kg/m3. Aceste materiale de susţinere se folosesc în general pentru presiuni de închidere cuprinse între 420 bar (când nisipul începe să se distrugă) şi 700 ÷ 845 bar (când începe să se distrugă materialele de susţinere cu rezistenţă mecanică intermediară).

Bauxita sinterizată şi materiale de susţinere cu zirconiu

Sunt materiale de susţinere cu rezistenţa mecanică mare ,cu o densitate de 3400 kg/m3 şi chiar mai mare. Datorită faptului că sunt foarte scumpe se folosesc doar la sondele cu presiuni de închidere foarte mari.

Datorită marii varietăţi de materiale de susţinere ce poate fi utilizată la ora actuală în operaţiile de fisurare, precum şi cantităţilor mari de material de susţinere necesare pentru fiecare operaţie, Institutul American de Petrol (API) a elaborat o serie de metode de testare a materialelor de susţinere în vederea stabilirii calităţii, a proprietăţilor şi a domeniului de utilizare a fiecărui tip de material de susţinere. În plus la standardele API Dowell Schlumberger a adăugat unele criterii proprii pentru evaluarea materialului de susţinere.

b. Proprietăţile materialului de susţinere.

Principalele proprietăţi ale materialelor de susţinere testate pentru înca- drarea acestora în standardele API sunt:

- densitatea în grămadă şi absolută ; - distribuţia granulometrică ; - rotunjimea şi sfericitatea ; - solubilitatea în acizi ; - testul de turbiditate ; - rezistenţa mecanică la strivire ; - aşezarea materialului de susţinere ; - testul de conductivitate.

Densitatea materialului de susţinere este o proprietate fizică importantă atunci când se pune problema alegerii corecte a fluidului de transport a materialului de susţinere în strat.

Materialele de susţinere cu o densitate mare sunt mai uşor de transportat în strat sau în fisură dacă se folosesc fluide cu vâscozitate mai ridicată. În cazul folosirii fluidelor cu vâscozitate mică la transportul în strat a materialelor de susţinere sunt necesare viteze mari de curgere pentru injecţia materialului de susţinere în strat sau pentru o bună plasare a acestuia în lungul fisurii.

Dimensiunea particulelor şi distribuţia lorMaterialele de susţinere cu dimensiuni de particule mai mari prezintă o

permeabilitate mare a pachetului de material de susţinere în condiţiile unor pre-siuni de închidere scăzute şi pot fi folosite pentru sondele de adâncimemică.

Alegerea materialelor de susţinere trebuie realizată în funcţie de dimensiunile particulelor rocii din formaţiunea care trebuie tratată.

Dacă formaţiunea productivă conţine un procent mare de minerale argiloase şi particule fine, care au o migrare puternică în pachetul de material de susţinere, atunci se recomandă agenţi de susţinere cu dimensiuni mici care rezistă la invazia materialului fin din strat.

Dimensiunile mai mari ale particulelor materialelor de susţinere pot crea probleme la sondele de adâncimi mai mari din cauza susceptibilităţii ridicate la sfărâmare şi problemelor de plasament.

Rotunjimea şi sfericitatea

Rotunjimea granulelor de material de susţinere este o proprietate care apreciază ascuţirea relativă a colţurilor granulelor sau a curburii acestora.

Sfericitatea particulelor este o proprietate care aproximează particulele de material de susţinere de forma unei sfere.

Granulele de material de susţinere vor rezista la solicitări mai mari cu cât sunt mai rotunde şi aproximativ de aceeaşi dimensiune,deoarece tensiunea care se exercită asupra lor este mult mai uniform distribuită.

Metoda folosită de Dowell Schlumberger pentru aprecierea rotunjimii şi sfericităţii este o metodă vizuală, care constă în examinarea la un microscop cu o putere de rezoluţie de 10 – 20 ori, a circa 10 – 20 granule şi compararea lor cu o hartă˝ pentru estimarea vizuală a rotunjimii şi sfericităţii.

În figura 2.27 este prezemtată harta realizată de Krumbein şi Class pentru determinarea vizuală a rotunjimii şi sfericităţii materialului de susţinere.

Fig 2.27. Harta pentru estimarea vizuală a rotunjimii şi sfericităţii granulelor de material de susţinere.

Solubilitatea în acizi a materialului de susţinere

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9

0,3

0,5

0,7

0,9

Sfe

rici

tate

Rotunjimea

Această proprietate indică prezenţa unor contaminanţi nedoriţi în nisip sau pe suprafaţa granulelor de nisip cum ar fi: carbonaţi, feldspaţi, oxizi de fier, minerale argiloase, care reacţionează cu soluţiile acide.

Testul de turbiditate oferă informaţii asupra gradului de spălare a materialului de susţinere ce urmează a fi utilizat la operaţia de fisurare.

Turbiditatea se manifestă prin reducerea transparenţei unui volum de apă introdus peste proba de material de susţinere datorită prezenţei unor particule argiloase, care aderă la suprafaţa particulelor de material de susţinere.

În urma testului de turbiditate realizat cu nisipurile indigene s-a ajuns la concluzia că nisipul de Pleaşa conţine foarte multe substanţe care reduc transparenţa soluţiei, deci este foarte puţin spălat comparativ cu nisipul de Miorcani care este un nisip bine sortat şi spălat.

Rezistenţa la strivire

Când se crează o fisură hidraulică, presiunea ,,in situ” trebuie să fie atât de mare încât să poată iniţia şi să propage fisura. Această presiune încercă să închidă fisura şi să acţioneze asupra materialuli de susţinere, numindu-se presiune de închidere.Dacă materialul de susţinere nu este suficient de rezistent la această presisne de închidere, acesta poate fi sfărâmat şi prin creşterea procentului de material fin în pachetul de susţinere permeabilitatea fisurii este puternic redusă.

Presiunea de închidere pîn poate fi calculată estimativ cu relaţia:

: (2.17)

unde: gf este gradientul de fisurare; H – adâcimea de propagare a fisurii;

pt – presiunea de lucru la talpa sondei.

Conductivitatea fisuii

Această proprietate indică modul în care pachetul de material de susţine re este capabil să conducă fluidele produse prin el.

Conductivitatea este în strânsă corelaţie cu permeabilitatea materialului de susţinere şi cu concentraţia acestuia în fisură, fiind dependentă de toate propietăţile materialului de susţinere menţionate cât şi de proprietăţile rocilor colectoare.

2.5.5. Presiunea de tratare şi presiunea de pompare

Calcularea presiunii de pompare la suprafaţă este necesară pentru a stabili numărul de agregate pentru desfăşurarea operaţiei de fisurare hidraulică.

Pentru a determina presiunea de pompare la suprafaţă se parcurg următorii paşi:

•. Se determină presiunea de tratare cu relaţia lui Crittendon:

ptr = k plit (2.1 8)

plit = H ρrmed g (2.1 9)

unde: plit este presiunea litostatică dată de apăsarea rocilor aflate deasupra formaţiunii productive;

H - adâncimea stratului productiv ce va fi fisurat; ρrmed - densitatea medie a rocilor care alcătuiesc pachetele de strate aflate

deasupra stratului productiv tratat k - coeficient de proporţionalitate stabilit de Crittendon

, (2.20)

în care: υ este coeficientul lui Poisson; υ = 0,18 – 0,27;φ – unghiul pe care îl face planul fisurii cu planul orizontal; pentru fisură orizontală:

φ = 0; cos2φ = 1; ko = 1; pfiso = plit; pentru fisură verticală:

φ = 900; cos2φ=-1; →

• Se determină densitatea amestecului de fluid de fisurare (gel + material de susţinere a fisurii)

; (2.21)

Pentru a stabili cantitatea de nisip ce se adaugă la 1m3 de fluid de fisurare simplu (gel), trebuie să cunoaştem volumul fisurii şi cantitatea totală de nisip ce va umple fisura .

Se consideră o fisură verticală.• Volumul fisurii verticale:

(2.22)

în care: L este lungimea fisurii; h – înălţimea fisurii, considerată egală cu grosimea stratului productiv;w – grosimea fisurii.

• Cantitatea de material de susţinere (nisip) pentru umplerea fisurii:

(2.23)

unde: ρn este densitatea nisipului ce va umple fisura; mn – coeficientul de porozitate al nisipului din fisură.

• Cantitatea de nisip ce revine la 1m3 fluid de fisurare:

(2.24)

• Determinarea densităţii amestecului pompat prin ţevile de extracţie:

(2.25)

unde: ρgel este densitatea fluidului de fisurare iniţial (a gelului).

• Determinarea pierderilor de presiune prin ţevile de extracţie în timpul pompării amestecului de fluid cu nisip:

, (2.26)

unde: v este viteza de deplasare a amestecului de fluid în ţevile de extracţie:

, (2.27)

λ - coeficientul de frecare determinat funcţie de numărul Reynolds.

, (2.28)

pentru Re> 2300 → regim turbulent: (2.29)

• Determinarea presiunii hidrostatice:

(2.30)

• Determinarea presiunii de pompare la suprafaţă:

(2.31)

• Determinarea numărului de agregate de pompare:

(2.32)

La deschiderea unei fisuri se disting două presiuni:• presiunea de rupere (fisurare), care repretintă valoarea presiunii

fluidului pompat ce anulează efectul de compresiune al rocilor din stratul productiv şi iniţiază fisura;

• presiunea de injecţie în strat pis, care reprezintă presiunea fluidului de fisurare în cursul procesului de de extinderea fisurii.

a. b.

Fig.2.28 Variaţia presiunii de fisurare

a. crearea de fisuri noi; b. deschiderea unor fisuri existente.

Când în formaţiunea productivă sunt prezente fisuri naturale sau cănd la sonda respectivă s-au realizat anterior o serie de operaţii cu rol de iniţiere a unor fisuri în strat, procesul de fisurare propriu – zisă se desfăşoară la o presiune efectivă de fisurare mai mică decât cea considerată normal de iniţiere a fisurii.

Curba de variaţie a presiunii (fig.2.28. b) ilustrează absenţa unei presiuni efective de rupere încât pfis ≈ pis. În acest caz se poate aprecia că procesul de fisurare coincide cu procesul de extindere a unor deschideri existente în formaţiune în momentul aplicării tratamentului de fisurare hidraulică.

2.5.6.Tehnologia operaţiei de fisurare hidraulică Înainte de a executa operaţia de fisurare hidraulică la o sondă sunt nece-

sare o serie de măsuri de pregătire şi anume:- se măsoară debitul sondei şi presiunea în dreptul formaţiunii; - se controlează talpa sondei;- se curăţă perforaturile prin circulaţie de apă, când acestea nu sunt libere;- se şablonează coloana de exploatare cu un şablon sau o freză pentru a avea siguranţa introducerii fără dificultate a unui packer, când sunt

necesare presiuni mari de injecţie;- se verifică ţevile de extracţie prin şablonare pentru a vedea dacă nu sunt

prezente unele depuneri sau ştrangulări în interiorul lor;- se verifică la presiune instalaţia de la gura sondei, pentru a stabili dacă

rezistă la presiunea prevăzută pentru fisurare;- se determină receptivitatea stratului, prin pomparea unui volum de ţiţei

(10 – 15 m3) , în scopul obţinerii datelor asupra presiunii de fisurare.După prepararea fluidelor de fisurare, după instalarea echipamentului

necesar la sondă şi după executarea operaţiilor de pregătire enumerate se începe operaţia de fisurare hidraulică propriu – zisă. Etapele operaţiei de fisurare hidtaulică sunt următoarele:

• Se pompează în sondă fluid de fisurare (gel curat) cu presiune mare pentru a învinge rezistenţa rocii şi a crea o fisură.

Pre

siun

Pre

siun

Timp Timp

pfis

pis

∆ pinj

pstrat

pfis=pis

∆pinj

pstrat

• Cu aceeaşi valoare a presiunii şi a debitului se pompează în continuare amestecul de fluid de fisurare format din gel şi materialul de susţinere a fisurii.

• Se pompează cca. 1,5 – 2 m3 ţiţei curat, care formează un dop protector între gelul cu nisip şi soluţia de degelificare.

• Se introduce cu presiune soluţia de degelificare pentru spargerii gelului.• Se pompează un volum de ţiţei egal cu volumul ţevilor de extracţie sau

al spaţiului inelar, pentru a asigura împingerea în strat a soluţiei de degelificare.

• Se închide sonda sub presiune şi se menţine închisă timp de 24 ore, pentru reacţia dintre agenţii degelificatori şi lichidul de fisurare.

• Sonda se repune în producţie cu un ritm de extracţie mai mic decât cel dinaintea operaţiei de fisurare, pentru a preveni antrenarea nisipului din fisură. Treptat debitul sondei se măreşte, trecându-se la o funcţionare normală.

Fisurarea simplă are o eficienţă redusă în strate formate din intercalaţii de roci plastice şi nisipuri, datorită faptului că la aplicarea presiunii de fisurare se formează fisuri în zonele de minimă rezistenţă şi anume la suprafaţa de separaţie între stratul de nisip şi rocile plastice. Aceste fisuri se închid relativ repede după un timp dela repunerea sondei în producţiei, prin umplerea acestora cu particole provenite din rocile plastice.

Din punct de vedere tehnologic fisurarea hidraulică s-a dezvoltat rapid, fiind cunoscutete multe procedee de realizare practică, potrivit diverselor situaţii existente în sondă.

Cele mai multe dintre primele operaţii de tratare s-au efectuat pompând fluidele de fisurare prin interiorul coloanei de ţevi de extracţie, echipată cu packer la partea inferioară. Acest procedeu continuă să se folosească în cadrul acelor operaţii ce necesită presiuni de lucru mari, care nu pot fi suportate de coloana de exploatare.

Când este necesar un volum mare de fluid de fisurare, care impune debite mari de injecţie, pomparea fluidului de fisurare prin ţevi este limitată, datorită pierderilor de presiune prin frecare mari în ţevile de extracţie. Dacă se pompează fluidul de fisurare prin ţevi cu debite de injecţie mai mici decât cele necesare, există pericolul ca agentul de susţinere transportat de fluid să se depună înainte de a ajunge în fisură. În acest caz se recomandă pomparea fluidului de fisurare prin coloana de exploatare pentru a obţine debite mari de injecţie.

Un alt procedeu (aplicat frecvent în şantierele din ţară) constă în pomparea fluidului de fisurare simultan prin ţevile de extracţie şi prin spaţii inelar. În acest caz coloana de exploatare este supusă la solicitări mari.

Operaţiile de tratare prin fisurare executate prin canalele create în urma perforării coloanei de exploatare şi a inelului de ciment se realizează în condiţii diferite faţă de procedeul obişnuit de tratare în gaura netubată.

Rezultatul operaţiei va depinde de capacitatea de trecere a amestecului de fluid cu nisip prin perforaturi şi de debitul cu care se pompează acest amestec.

Mecanismul de fisurare prin perforaturi se apreciază că se desfăşoară astfel: pe măsură ce se pompează fluid cu un anumit debit, presiunea asupra perforaturilor create iniţial creşte şi la un moment dat formaţiunea se va fisura în dreptul uneia sau mai multor perforaturi.

În cazul folosirii unor debite mari de pompare, după ce are loc ruperea formaţiunii în dreptul perforaturilor situate în zona cu rezistenţa cea mai mică, atunci când capacitatea de curgere a fluidului prin această fisură este mai mică decât debitul de injecţie, există posibilitatea ca acţiunea fluidului de fisurare să se concentreze asupra altui grup de perforaturi şi să se producă o nouă fisură.

Obţinerea unei eficienţe maxime a tratării prin perforaturi se poate obţine prin folosirea unor materiale cu rol de agenţi de blocare temporară, aşa cum se va menţiona în cadrul procedeului fisurării multiple.

2.5.7. Fisurarea selectivă a unui complex productiv

la sonde verticale

Utilizarea packerelor

Pentru a realiza o fisurare selectivă a unui complex productiv se utilizează packere pentru separarea diferitelor zone ale acestui complex.

În figura 2.28 pot fi urmărite căteva scheme de realizare a fisurării selective.

Pentru fisurarea unui strat situat la partea inferioară a complexului productiv se fixează deasupra acestui strat un packer prevăzut cu supapă de circulaţie şi cu ancore hidraulice. Fluidul de fisurare se pompează prin interiorul ţevilor de extracţie şi acţiunea acestuia se exercită asupra stratului inferior din complex (fig. 2.29 a).

Când se doreşte fisurarea unui strat situat la mijlocul complexului productiv se pot utiliza două packere fixate la distanţă corespunzătoare funcţie de grosimea stratului ce va fi tratat prin fisurare.

a. b. c.

Fig. 2. 29. Scheme de fisurării selective a unui complex productiv

Packerul inferior este obturat, iar ţevile de extracţie pe porţiunea dintre cele două packere prezintă nişte fante prin care va trece fluidul de fisurare

pentru a acţiona asupra zonei dorite din cadrul complexului productiv (fig. 2.29. b).

În cazul a două strate productive cu o intercalaţie impermeabilă, aceasta poate fi izolată cu un packer ca în figura 2.29.c). În acest caz se poate fisura stratul inferior pompând fluidul de fisurare prin interiorul ţevilor de extracţie, iar pentru fisurarea stratului superior se va pompa fluid de fisurare prin spaţiul inelar coloană – ţevi de extracţie.După terminarea operaţiei de fisurare se repune în producţie stratul inferior prin interiorul ţevilor de extracţie apoi se dezarmează packerul, se retrage mai sus şi se repune în producţie şi stratul superior.

În timpul pompării fluidului de fisurare împreună cu materialul de susţinere a fisurii prin spaţiul inelar al sondei există posibilitatea ca o parte din nisip să se separe din amestec sau să se depună deasupra packerului prin închiderea fisurii înaintea timpului proiectat.Acest lucru conduce la formarea unui dop de nisip deasupra packerului şi imposibilitatea dezarmării acestuia.

Pentru a facilita spălarea nisipului de deasupra packerului se foloseşte un dispozitiv special montat în ţevile de extracţie deasupra packerului (fig. 2.30).

a. b.

Fig. 2.30. Schema fisurării selective a două strate cu posibilitatea de spălare a nisipului din spaţiul inelar.

Dispozitivul constă dintrun niplu prins de corpul ţevilor de extracţie printr-un ştift. La partea superioară acest dispozitiv este prevăzut cu un scaun pentru etanşarea unei bile. Niplul acoperă orificiile practicate în coloana de ţevi de extracţie deasupra packerului.

După efectuarea fisurării prin spaţiul inelar pentru curăţirea nisipului de deasupra packerului trebuiesc eliberate orificiile din ţevile de extracţie. În acest scop se lansează prin ţevile de extracţie o bilă de etanşare. Aceasta se aşază pe scaunul niplului (fig. 2.30.a) şi închide trecerea fluidului prin dispozitiv. La creşterea presiunii ştiftul se rupe şi niplul coboară în şiul montat la partea inferioară a ţevilor de extracţie şi eliberează orificiile din ţevi permiţând astfel circulaţia fluidului (fig. 2.30. b).

Aceste scheme de izolare a stratelor productive pentru fisurarea selectivă sunt aplicate mai rar în cazul fisurării hidraulice cu material de susţinere datorită problemelor nedorite care pot apare atât la coloana de exploatare cât şi

Niplu

Ştift

Bilă

la garniturile de etanşare a packerelor. Se pot utiliza la operaţiile de fisurări acide selective.

Utilizarea niplurilor de fisurare

Devierea mecanică poate fi obţinută şi prin folosirea unor nipluri specialede fisurare. Aceste nipluri sunt introduse în sondă împreună cu coloana de exploatare şi sunt plasate între zone potenţial productive.Perforarea complexului productiv se realizează selectiv de jos în sus. Se perforează stratul inferior al complexului productiv şi apoi se realizează o operaţie de fisurare hidraulică în acest strat.

În coloana de exploatare se introduce o bilă de obturare, care se aşează pe niplul fixat deasupra stratului inferior tratat şi împiedică curgerea fluidului mai jos de acest punct.

Se poate perfora şi fisura următoarul strat (situat deasupra celui izolat). Când izolarea mai multor zone din complexul productiv se face cu

nipluri, diametrul niplurilor de fisurare trebuie să descrească de sus în jos. Prima bilă lansată în sondă trebuie să poată trece prin niplurile superioare şi să etanşeze în niplul de jos.

2.5.8. Fisurarea multiplă a unui complex productiv

Crearea mai multor fisuri la diferite nivele ale complexului productiv perforat, în ordinea rezistenţei diferitelor zone din complex se poate realiza prin aplicarea procedeului de fisurare multiplă cu agenţi de blocare temporară.

În mod practic fisurarea multiplă constă dintr-o succesiune de fisuri simple, numai că în acest caz ţevile de extracţie sunt echipate cu un packer cu ancore hidraulice fixat deasupra complexului productiv (fig. 2.31).

Prin injectarea fluidului de fisurare prin interiorul ţevilor de extracţie cu presiune se va produce o fisură în stratul cu rezistenţa cea mai mică (permeabilitatea cea mai mare) cum este schematizat in figura 2.31 a.).

După introducerea nisipului cu fluid de fisurare pentru menţinerea în poziţie deschisă a primei fisuri create. se pompează fluid cu material de blocare temporară a acestei fisuri (fig. 2.31 b).

a. b. c.

Fig. 2.31. Fazele fisurării multiple cu blocare temporară După blocarea primei fisuri se execută o nouă operaţie de fisurare simplă

cu o presiune superioară operaţiei anterioare. Noua fisură se produce într-o zonă cu roca mai rezistentă decât cea din zona primei fisuri (fig.2.31.c).

Se umple şi această fisură cu materialul de susţinere.Se pompează fluid de fisurare cu material de blocare temporară Se injectează în continuare fluid de fisurare crescând presiunea de

pompare pentru crearea altei fisuri şi operaţia se repetă până se atinge valoarea maximă a presiunii de pompare a agregatelor de care dispunem.

După crearea ultimei fisuri şi umplerea ei cu material de susţinere se va introduce în sondă un fluid de dizolvare a materialului de blocare.

Dacă s-a utilizat naftalina ca material de blocare a fisurilor se va introduce în sondă petrol lampant la 50 – 700C pentru dizolvarea acestor granule.

Se introduce în complexul productiv în toate fisurile create agentul de degelificare.

Se face o pauză de cca 24 ore pentru degelificarea fluidului din strat şi se repune sonda în producţie.

Evaluarea performanţelor diferitelor materiale de blocare temporară a arătat că cele de tip granular sunt mai eficiente decât cele de tip fibros sau lamelar. Granulele cu diametru mare blochează fisura în zona ei de deschidere maximă , lângă peretele găurit de sondă, iar granulele cu diametre mai mici umplu interstiţiile dintre granulele mari, formând un perete izolant la faţa fisurii.

Ca materiale de blocare temporară s-au utilizat: sarea grunjoasă pentru fluidele de fisurare pe bază de hidrocarburi şi naftalina sub formă de granule pentru fluidele de fisurare pe bază de apă. Ulterior s-au elaborat materiale de blocare temporară sintetice de tipul polimerilor solubile în apă sau produse petroliere.

Pentru blocarea temporară a fisurilor s-au utilizat bile elastice din cau-ciuc / mase plastice cu diametrul mai mare decât al perforaturilor din coloană.

Principiul de funcţionare al bilelor de etanşare din cauciuc este similar cu cel al supapelor cu bilă.

Bilele sunt introduse în fluidul de fisurare după fracturarea primului interval. În continuare fluidul cu bilele de blocare se va dirija spre zonele cu permeabilitate mai mare, blocând astfel perforaturile din dreptul acestor zone.

Pentru menţinerea bilelor de cauciuc în dreptul perforaturilor în poziţia de blocare până la terminarea operaţiei, trebuie ca pomparea fluidelor în sondă să se facă fără întrerupere.

După terminarea operaţiei de fisurare multiplă când presiunea diferenţială sondă – strat se micşorează, bilele cad la talpa sondei de unde pot fi extrase cu o lingură de cirăţat. Tehnologia de fisuraremultiplă cu bile de etanşare poate fi utilizată atât la presiuni mici cât şi la presiuni de pompare mari şi în fluide cu o gamă mare de vâscozităţi, indiferent de calitatea materialului de susţinere.

Bilele de etanşare au diametre cuprinse între5/8 in şi 1/4 in.

Fisurarea multiplă cu bile elastice de blocare se poate realiza şi într-o succesiune stabilită de formare a fisurilor. În această variantă bilele elastice se introduc în sondă cu ajutorul unui dispozitiv ce are corpul de formă tronconică (fig. 2.31),ce se montează la capătul inferior al ţevilor de extracţie.

Dispozitivul este deschis la partea supeiioară şi prevăzut la partea inferioară cu orificii care permit pătrunderea fluidului de fisurare oentru ridicarea bilelor din dispozitiv.

Bilele se aşează în dreptul perforaturilor stratelor situate deasupra dispozitivului datorită presiunii diferenţiale ∆p = pfis - pc.

Cu ajutorul ţevilor de extracţie se fixează deasupra complexului productiv un paker cu ancoră hidraulică (fig. 2.32). Sub packer, pe ţevile de injecţie, se montează un disc izolator, care previne pătrunderea bilelor sub packer în cazul când acestea se ridică din dispozitiv.

Când dorim fisurarea complexului pornind de la stratele inferioare în sus, se va monta packerul cu ancoră deasupra complexului productiv, ţevile de injecţie de sub packer vor fi fixate în dreptul stratului ce urmează a fi fisurat.

La injectarea fluidului de fisurare prin ţevi, bilele sunt ridicate din dispozitiv şi blochează intrarea

în stratele superioare, asigurând condiţii corespunzătoare de fisurare selectivă a stratului inferior (fig. 2.33.a). După fisurarea acestui strat, la oprirea injecţiei prin scăderea presiunii, bilele elastice se desprind din dreptul perforaturilor stratelor superioare şi cad din nou în dispozitiv.

Pentru fisurarea stratului următor, situat mai sus, după dezarmarea pacherului se retrag ţevile, astfel ca dispozitivul cu bile elastice de blocare să fie situat deasupra acestui strat.

Stratul inferior ce a fost fisurat trebuie izolat cu nisip.După armarea pacherului se execută fisurarea hidraulică ca şi la stratul

inferior (fig.2.33.b.)Operaţia se repetă în mod asemănător şi pentru fisurarea stratului

superior după cum se poate urmări în figura 2.32.c.În acest mod se poate realiza o succesiune de fisuri în cadrul complexului

productiv de jos în sus, fără a limita numărul de fisuri de presiunea maximă a agregatului de pompare.

Inconvenientul acestui mod de realizare a mai multor fisuri într-un complex productiv, îl constituie durata mare a operaţiei de fisurare în ansamblu prin izolarea stratelor fisurate cu dopuri de nisip şi apoi curăţirea acestor dopuri pentru repunerea în producţie a complexului productiv.

La noi în ţară s-a realizat un număr redus de operaţii de fisurare multiplă folosind bile de etanşare de cauciuc.

În cazul în care presiunile necesare fisurării nu pot fi atinse cu agregatele de pompare disponibile se vor crea fisuri iniţiale prin alte metode şi după aceea

Fig. 2.32. Dispozitiv cu bile de blocare

se trece la operaţia de fisurare obişnuită, care se execută la presiuni mai mici decât cele care au iniţiat fisura.

a. b. c.

Fig. 2.33. Fazele fisurării multiple cu dispozitiv cu bile pentru blocare temporară

Unele dintre aceste metode de creare a unor fisuri sunt considerate metode propriu – zise de intensificare a afluxului de fluide şi au fost prezentate anterior (fisurarea cu jet abraziv, fisurarea prin implozie, torpilarea stratelor, fisurarea prin vibraţii).

2.5.9.Stimularea sondelor prin tehnologii noi de fisurare

Tehnologia de fisurare frack - pack.

Operaţiile de fisurare în rocile neconsolidate sau slab consolidate trebuie însoţite de operaţii de control al nisipului şi prin combinarea a două tehnici (fisurare şi gravel packing) s-a realizat tehnologia „frac - pack”.

Îdeia combinării celor două tehnici într-un singur tratament a fost pentru prima dată pusă în practică în 1964 în Venezuela.Tratamentul a constat în perforarea zonei productive şi apoi aplicarea unei operaţii de fisurare prin care s-a urmărit crearea unei fisuri scurte, dar care să depăşească zona de blocaj.

Pentru fisurare s-a folosit ţiţei cu vâscozitatea între 10 – 20 cP.Nisipul utilizat la susţinerea fisurii a fost acelaşi cu cel utilizat la

împachetare (ales după criteriul lui Saucier). Pentru intervalele perforate cu lungimi mari au fost utilizate bile de cauciuc pentru blocarea temporară. Această tehnică a furnizat creşteri mari de productivitate a sondelor datorită scăderii mari a factorului de skin şi a controlului eficient al nisipului.

Tehnologia a fost experimentată ţn 1984 în Louisiana pe zăcământul Hackbery, unde combinarea celor două tehnici de fisurare şi de împachetare au fost denumite „Hack – Frack”.

Această ehnologie s-a extins în toate continentele o dată cu dezvoltarea cercetărilor asupra aspectelor teoretice ale procesului, dovedindu-se cea mai eficientă metodă de echipare şi control la sondele cu viituri de nisip.

Operaţia de fisurare hidraulică şi gravel – packing se pot executa la sondă într-un singur marş sau în două marşuri.

Această operaţie de stimulare are următoarele scopuri: • crearea unei căi de cmunicaţie stat – sondă foarte conductive care să

depăşească zona de blocaj; • schimbarea liniilor de curent în jurul găurii de sondă (liniile de curent

vor fi perpendiculare pe suprafaţa fisurii). Tehnica TSO (Type Screen Out) înseamnă blocarea propagării fisurii

prin podirea nisipului. Aceasta se realizează prin creşterea raţiei de agent de susţinere şi are ca scop oprirea extinderii fisuriii pentru a realiza umflarea acesteia. După oprirea propagării fisurii presiunea creşte rapid, iar raţia de agent de susţinere este raţia maximă admisă de capacitatea de transport a fluidului folosit, pentru a putea susţine lăţimea de fisură realizată.

Prin creşterea deschiderii fisurii (prin umflarea acesteia) se realizează fisuri de conductivitate mai mare decât la operaţiile clasice de fisurare. Dacă nu se aplică această tehnică şi se realizează fisuri de deschidere mică de cele mai multe ori agentul de susţinere este înglobat de nisipul din strat.

În figura 2.34. sunt prezentaţi parametrii operaţiei şi evoluţia fisurii comparativ pentru cele două tehnici de fisurare, clasică şi respectiv fisurare prin folosirea tehnicii TSO.

După operaţia de fisurare se realizează operaţia de împachetare. De regulă cele două operaţii se efectuează într-un singur marş, adică operaţia de fisurare se realizează cu echipamentul de împachetare introdus în sondă, în poziţie de injecţie sub presiune.

Tehnologia „frack – pack” este cunoscută pe plan mondial în două variante, ce diferă în funcţie de fluidul de fisurare utilizat: a) gel pe bază de polimer sau amine cuaternare;

b) apă aditivată precedată de soluţie acidă.

Eficienţa celor două metode diferă de la un zăcământ la altul în funcţie de caracteristicile acestora.

Parametrii caracteristici ai operaţiilor frack – pack sunt diferiţi faţă de operaţiile clasice de fisurare.

Intervalele perforate maxime ce pot fi fisurate sunt diferite în funţie de fluidul de fisurare folosit. La fluidele cu filtrare mare, cum ar fi soluţiile lineare de HEC, se pot fisura intervale de maxim 30 m, în timp ce cu fluide pe bază de polimeri reticulanţi se pot fisura intervale mai mari.

Dacă se foloseşte apă aditivată sau ţiţeiul ca fluid de fisurare şi transport al nisipului, filtratul depinde exclusiv de permeabilitatea stratului şi vâscozitatea fluidului. În aceste cazuri, intervalul maxim ce poate fi fisurat rezultă din calculul de proiectare.

Debitul este în general între 1300 - 3000 l/min, el finnd limitat de echipamentul folosit pentru împachetare.

Dacă se utilizează echipament clasic de împacheta, şi nu echipament special, pentru frack – pack, debitele maxime admisibile sunt de 1200 – 2000 l/min, în funcţie de diametrul echipamentului.

Raţiile de agent de susţinere sunt în general mai mari faţă de operaţiile de fisurare clasice deaoarece se urmăreşte crearea unor fisuri susţinute de

Fisurare clasică:

Faza 1: Iniţierea fisurii

Faza 2: Extinderea şi susţinerea fisurii

Fisurare cu TSO

Faza 1 : Iniţierea fisurii

Faza 2: Extinderea fisurii terminată prin TSO

Faza 3: Umflarea şi împachetarea fisurii

Debit

Presiune

Raţia de agent de susţinere

Faza 1 Faza 2 Faza 1 Faza 2 TSO

Faza 3

Fig. 2.34. Comparaţie între fisurarea clasică şi fisurarea cu tehnica TSO

lăţime cât mai mare. Atunci când se utilizează geluri cu filtrat mic şi capacitate mare de transport, raţia de agent de susţinere trebuie să fie cât mai mare, pentru a susţine un procent cât mai mare din fisura creată. La o raţie de agent de susţinere de 480 kg/m3 se susţine un procent de 20% din fisura creată, în timp ce la o raţie de 2400 kg/m3 se susţine un procent de 71% din fisura creată.

În practică, pe plan mondial, se utilizează raţii de agent de susţinere de până la 350 kg/m3, în cazul folosirii apei ca agent de transport, şi raţii crescătoare, între 50 şi 1200 – 2000 kg/m3, în cazul fluidelor cu capacitate mare de transport.

Volumul de fluid şi cantitatea de agent de susţinere variază în funcţie de lungimea intervalului perforat şi de eficienţa fluidului.

În general, cantitatea de agent de susţinere este mai mare decât la operaţiile clasice de fisurare.

Fazele unei operaţii complete de frack – pack diferă în funcţie de fluidul de fisurare utilizat.

2.35

Varianta A (când se foloseşte gel ca fluid de fisurare şi transport): 1. Se armează packerul şi se fac probele de circulaţie.

2. Se efectuează o operaţie de minifisurare (minifrac), cu dispozitivul de încrucişare a circulaţiei plasat în poziţie de injecţie sub presiune în strat, pentru a determina în primul rând coeficientul de filtrare real al fluidului şi presiunea de închidere a fisurii.

Faza IIniţierea fisurii

Faza IIInjecţiade nisip

Faza IIITSO

Faza IVUmflarea fisurii

Page 100: operatii si reparatii la sonde

3. Se face analiza rezultatelor operaţiei de minifisurare şi se optimizează parametrii operaţiei de frack – pack.

4. Se injectează volumul de pad (fluid fără agent de susţinere) la debitul prestabilit.

5. Se injectează fluidul cu agent de susţinere, crescând progresiv raţia de agent de susţinere.

6. Se urmăreşte permanent presiunea, pentru a putea identifica momentul când se realizează TSO.

7. După atingerea TSO se pompează fluid cu raţie maximă de agent de susţinere până se ajunge la presiunea maximă proiectată pentru umflarea şi împachetarea fisurii.

8. Se realizează împachetarea filtrelor cu nisip. Este foarte probabil ca filtrele să se împacheteze în timpul injecţiei de agent de susţinere după atingerea TSO.

9. Se extrage surplusul de nisip din garnitura de manevră.

Fig.2.36 . Fazele fisurării „water - frack – pack”

Varianta B (când se foloseşte apa ca fluid de fisurare şi transport) se realizează prin parcurgerea următoarelor etape:

1. Se armează packerul şi se fac probe de circulaţie.2. Se execută un test de variaţie a debitului în trepte cu dispozitivul de

încrucişare a circulaţiei, plasată în poziţie de injecţie sub presiune în strat. Se realizează graficul presiunii în funcţie de debitul de injecţie şi se determină debitul şi presiunea de fisurare în punctul de schim- bare a pantei.

100

Faza II Injecţia de acid

Faza IV Injecţia de nisip Faza I

Armare packer şi probe de circulaţie

Faza III Injecţia de pad

Page 101: operatii si reparatii la sonde

3. Se face analiza rezultatelor obţinute la testul de variaţie a debitului în trepte şi se optimizează parametrii operaţiei de frack – pack.

4. Se injectează un volum de soluţie acidă la un debit inferior debitului de fisurare.

5. Se injectează un volum de fluid fără agent de susţinere pentru iniţierea fisurii. Din cauza filtratului mare a apei, extinderea fisurii se va opri când de- bitul pompat egalează debitul filtrat prin pereţii fisurii Acest volum de fluid în cazul folosirii apei ca fluid de fisurare, este limitat la volumul la care se realizează extinderea maximă a fisurii.

6. Se pompează fluid cu agent de susţinere în suspensie, prin creşterea raţiei de agent de susţinere în trepte, până se atinge TSO.

7. Se continuă injecţia de fluid cu agent de susţinere cu debit mic, până se atinge presiunea maximă proiectată.

8. În cazul când sunt mai multe strate perforate izolate hidrodinamic ce se împachetează simultan, se reia injecţia cu fluid şi se repetă fazele de la 4 la 7.

9. Se împachetează filtrele. 10. Se elimină excesul de nisip din garnitura de manevră.

În general atunci când se proiectează fisuri de lungimi şi conductivităţi mari, unde se folosesc cantităţi mari de material de susţinere, granulaţia se alege cu o clasă mai mare decât cea impusă de criteriul Saucier (dacă de exemplu la gravel – packing s-a utilizat nisip de 30 – 50 mesh la frack – pack se poate utiliza nisip de 20 – 40 mesh). În anumite cazuri s-a folosit şi nisip cu două clase mai mari decât cel utilizat la gravel – packing şi s-a reuşit un bun control al nisipului de strat chiar fără echipament de împachetare în sondă.

În cazuri în care se proiectează fisuri de dimensiuni mici, în special când se utilizează apa ca fluid de fisurare şi transport (water – frack) materialul de susţinere se recomandă să fie acelaşi cu cel utilizat la gravel – packing.

Tehnologia de fisurare superfrack

La operaţia de fisurare, utilizarea fluidelor vâscoase contribuie la creşterea fisurilor, la pierderi mici de fluid în strat, şi conferă o bună capacitate de transport a nisipului în strat.

Pomparea acestora la adâncimi mari necesită presiuni ridicate datorită creşterii pierderilor de presiune prin frecare.

Procedeul de fisurare „superfrack” constă în micşorarea acestor pierderi prin frecare prin realizarea unui inel de apă pe pereţii ţevilor de extracţie, care are rol de lubrifiant asupra fluidului vâscos care este pompat prin ţevi, rezultând o pierdere de presiune prin frecare mai mică.

Fluidul de fisurare este o emulsie, formată dintr-o treime de apă sărată, două treimi de ţiţei vâscos şi 0,1% agent tensioactiv.

Inelul de apă (ce reprezintă circa 10% din volumul de fluid injectat) conţine de asemenea 0,1% agent tensioactiv.

Această metodă extinde posibilitatea stimulării prin fisurare a sondelor de mare adâncime.

101

Page 102: operatii si reparatii la sonde

Întrebări

1.Cum se defineşte acidizarea matricei unei roci şi care este scopul

acestei operaţii de stimulare ?2.Care sunt acizii utilizaţi în tratamentele de acidizare a stratelor

productive? 3.Care este acţiunea acidului clorhidric asupra rocilor carbonatice?

4.Care sunt consecinţele utilizării unei soluţii HCl de concentraţie mare (28% HCl) pentru operaţiile de acidizare?

5. Care sunt reacţiile acidului fluorhidric cu mineralele componente din gresii dioxidul de siliciu şi ce produşi de precipitare rezultă?

6. şi acidul formic şi ce efecte Ce caracteristici au acidul acetic au în tratamentele de acidizare?

7. Ce rol au inhibitorii de coroziune şi ce inhibitori se pot folosi la prepararea soluţiilor acide ?

8. Care este rolul stabilizatorilor adăugaţi în soluţia acidă de tratare?9. Care din următoarele substanţe sunt folosite ca stabilizatori ai argilei în

tratamentele de acidizare a formaţiunilor de gresii: a.clorura de sodiu, NaCl, la concentraţii mai mici de 15%; b.clorura de sodiu, NaCl, la concentraţii mai mari de 15%; c.acizi organici (acetic, lactic, gluconic, tricloracetic, tartic); d.clorură de calciu, CaCl2, sau clorură de magneziu, MgCl2.

10. Ce scop au intensificatorii? 11. Care este scopul adăugării alcoolilor în soluţia acidă de tratare? 12. Care este rolul gazelor energizante utilizate în operaţiile de acidizare? 13. Ca agenţi de deviere chimici în operaţiile de acidizare a complexelor

productive se pot folosi: a.izopropanol sau metanol;

b.geluri, materiale solide fin măcinate, emulsii, spume;c.surfactanţi anionici, cationici sau neionici.

. 14. Care este scopul unei băi acide şi cum se realizează această operaţie ? 15. Care sunt metodele de preparare o soluţiilor acide de o anumită concentraţie ? 16. Cum se aplică regula paralelogramului pentru a determina cantitatea de acid tehnic (35% HCl) şi apă pentru a obţine 1 m3 soluţie de tratare de concentraţie dată (15% HCl)? 17. Care sunt fazele introducerii soluţiei acide în strat pentru acidizarea rocilor carbonatice ? 18. Cum se poate acţiona pentru ca întregul volum de soluţie acidă proiectat să pătrundă în stratul productiv cu efect de dizolvare ?

19 Pentru asigurarea pătrunderii pe o rază cât mai mare în formaţiune a acidului neconsumat se recomandă:

102

Page 103: operatii si reparatii la sonde

a.un moderator de tip blocopolimer S2-350; b. un inhibitor de coroziune ACOR 22; c.un inhibitor de coroziune ACOR 42 + hexametilentetraamină

(HMTA). 20.Pentru combaterea coroziunii în cazul folosirii soluţiei 28% HCl se utilizează:

a. inhibitor ACOR 21; b. inhibitor ACOR 22; c. inhibitor în sinergism [ACOR 22 + CH2O (sau HMTA)]; d. inhibitor în sinergism (ACOR 42 + CH2O).

11. Introducerea acidului acetic în soluţia de acid clorhidric conduce la: a. o mărire a vitezei de reacţie cu carbonatul; b. o încetinire evidentă a reacţiei cu carbonatul; c.o micşorare a vitezei de coroziune.

13. Care din afirmaţii este adevărată: a. soluţia de amestec HCl şi HF se prepară numai cu apă dulce, deoarece HF în contact cu apa sărată conduce la formarea unor precipitate; b. soluţia de amestec HCl şi HF se prepară numai cu apă sărată, deoarece HF în contact cu apa dulce conduce la formarea unor precipitate; c. soluţia de amestec HCl şi HF se prepară numai cu apă dulce, deoarece HCl în contact cu apa sărată conduce la formarea unor precipitate. 14.Cum reacţionează HCl şi HF din amestecul acid pompat în etapa de tratare propriu-zisă asupra mineralelor componente din formaţiunea productivă? 21. Pentru spălarea în exces destinată evacuării soluţiilor acide uzate şi a produşilor de reacţie se utilizează:

a solvenţi aromatici (toluenul sau xilenul); b. etilenglicolmonobutileter (EGMBE); c. clorură de amoniu sau 7,5% HCl, sau motorină; d. acid tetrafluoroboric. 26. Care din următoarele compoziţii se recomandă la acidizarea gresiilor fisurate natural: a. amestec soluţie acidă 13,5% HCl + 1,5% HF; b. acid tetrafluoroboric; c. acid clorhidric cu concentraţie ridicată; d. soluţii neacide de suspensie sau soluţii neacide floculate la temperaturi > 150°C.Cum se poate realiza acidizarea selectivă a unui complex productiv ?

2.Metode de tratare bazate pe acţiunea asupra rocii colectoare2.21.Care este principiul tratării prin aplicarea de şocuri asupra

formaţiunilor productive şi care sunt procedeele practice aplicate din această grupă de tratamente?

103

Page 104: operatii si reparatii la sonde

2.22. Care este principiul tratării cu ajutorul jetului pulsator de fluid?2.23. Cu ce se realizează undele de şoc asupra formaţiunilor productive

prin procedeul jetului pulsator de fluid şi care sunt efectele acestui procedeu de tratare?2.24. Care este mecanismul tratării prin implozie?

2.25. Caracterizaţi succint tipurile de dispozitive folosite pentru crearea imploziei la nivelul stratelor productive .

2.26. Care este principiul tratării stratelor productive prin torpilare? 2.27. Când se apelează la torpilarea dirijată

2.27. Când se apelează la torpilarea dirijată şi cum se realizează această operaţie?

2.28. Cum se realizează burarea unei explozii?2.29. Ce se înţelege prin operaţia de stimulare prin fisurare hidraulică şi

ce rol are această operaţie?

2.30. Care este rolul unui fluid de fisurare?2.31. Care sunt proprietăţile principale ale unui fluid de fisurare şi ce

importanţă au în gradul de extindere a fisurii iniţiate?

2.32. Caracterizaţi fluidele de fisurare clasificate din punct de vedere al componentului de bază.

2.32. Caracterizaţi fluidele de fisurare clasificate din punct de vedere al proprietăţilor ce influenţează viteza de filtrare.

2.33 Care sunt aditivii utilizaţi la o operaţie de fisurare hidraulică şi ce rol are fiecare aditiv?2.34. Care sunt tipurile de materiale de susţinere folosite în operaţiile de fisurare hidraulic?

2.35. Care sunt principalele proprietăţi ale materialelor de susţinere testate înaintea utilizării lor în operaţiile de fisurare hidraulică?

2 36. Cum se determină presiunea de tratare în cazul operaţiilor de tratare prin fisurare hidraulică?14. Când se aplică metodele de tratare termochimică a stratelor productive?1

5. Care sunt variantele de tratare termochimică a stratelor productive după modul de pompare a soluţiei acide peste reactivul de magneziu şi care este scopul fiecărei variante de tratare?2 36. Cum se determină presiunea de pompare la suprafaţă în cazul operaţiilor de tratare prin fisurare şi ce rol are această presiune pentru operaţia de stimulare prin fisurare (convenţională sau acidă)?

2.37. Care sunt măsurile de pregătire a unei sonde pentru aplicarea unei operaţii de stimulare prin fisurare hidraulică?

2.38. Care sunt fazele de executare a unei operaţii de tratare prin fisurare hidraulică

104

Page 105: operatii si reparatii la sonde

2.39. Cum se realizează tratarea prin fisurare hidraulică selectivă a unui complex productiv?

2.40. Cum se realizează fisurare multiplă a unui complex productiv?

METODE DE STIMULARE

CU EFECTE ASUPRA SISTEMULUI ROCĂ - FLUIDE CONŢINUTE ŞI ASUPRA

DEPUNERILOR DIN CANALELE DE CURGERE

3.1. Metode fizico – chimice de deblocare a stratelor

În funcţie de elementul care provoacă frânarea curgerii, metodele de tratare fizico – chimice pentru deblocarea formaţiunii se pot grupa astfel:

- tratarea cu substanţe tensioactive; - tratarea cu agenţi de dizolvare.

3.1.1. Tratarea cu substanţe tensioactive

De la deschiderea stratelor productive şi până la faza finală a exploatării zăcămintelor, activitatea sondelor de exploatare a petrolului este condiţionată de fenomenele fizice care apar la interfaţa sistemului lichid – mediu solid sau în zona de separare a două fluide de natură diferită.

Tratarea cu substanţe tensioactive se aplică în cazul pătrunderii apei în porii stratului (fie din fluidul de foraj, fie apa circulată în sondă în cursul unor operaţii de intervenţii sau reparaţii) şi în cazul formării unei turte de colmataj pe pereţii găurii de sondă.

Apa pătrunsă în porii stratului are ca efect reducerea permeabilităţii efective faţă de ţiţei şi formarea cu ţiţeiul din strat a unei emulsii de viscozitate mare, care curge greu prin mediul poros din strat.

Substanţele tensioactive au efect detergenţi sau de dezemulsionanţi înlesnind curgerea ţiţeiului spre gaura de sondă.

Pentru tratamente pot fi utilizate următoarele categorii de substanţe tensioactive: anionice, cationice, neionice.

Surfactanţii anionici sunt: săpunurile, fenolii, sulfonaţii de petrol, alchil aril sulfonaţii, alchil benzen sulfonaţii.

Sulfonaţii cationici sunt: aminele, sărurile şi bazele cu azot cuaternar.În cazul folosirii surfactanţilor cationici, în prezenţa clorurii de calciu

(CaCl2) din apele de zăcământ sau ca rezultat al acţiunii acidului clorhidric asupra rocilor, se produce o coagulare a surfactanţilor sau o reacţie chimică între cationul de calciu şi surfactant care are drept consecinţă o reducere a

105

Page 106: operatii si reparatii la sonde

activităţii acestuia din urmă. Pentru evitarea acestor inconveniente, în operaţiile de tratare a sondelor se vor utiliza compuşii tensioactivi neionici.

Surfactanţii neionici cuprind produsele etoxilate, alcoli graşi polietoxilaţi alchii-fenoli polietoxilaţi, acizi graşi sau derivaţii lor polietoxilaţi.

Aceşti surfactanţi neionici sunt produşi de sinteză reprezentând diversele combinaţii ce se pot obţine prin fixarea unui număr variabil de molecule de oxid de etilenă la o moleculă cu un număr variabil de nuclee fenolice (princondensarea alchil fenolilor şi alchil crezolilor cu oxid de etilenă).

Proprietăţile acestor combinaţii variază în funcţie de numărul de nuclee fenolice din molecule, care le imprimă un caracter olefil, precum şi de numărul moleculelor de oxid de etilenă, care le dau un caracter hidrofil. Pe măsură ce numărul de molecule de oxid de etilenă fixate se măreşte, produsele obţinute îşi reduc solubilitatea în solvenţii organici şi işi măresc solubilitatea în apă. Aceşti surfactanţi neionici se caracterizează printr-un consum specific redus în comparaţie cu surfactanţii ionici

Eficienţa substanţelor tensioactive este influenţată de o serie de factori cum ar fi: compoziţia ţiţeiului şi a apei de zăcământ, tipul de rocă şi proprietăţile ei de umectare, viteza de injecţie, tensiunea interfacială, gradul de absorbţie.

Timp îndelungat în industria extractivă de petrol s-au utilizat sulfonaţii de petrol, obţinuţi prin tratarea cu acid sulfuric concentrat a unor facţiuni de petrol. Cel mai utilizat sulfonat de petrol în şantierele din ţara noastră este D5 – sulfonatul de amoniu şi sodiu pentru dezemulsionarea unor ţiţeiuri.

Tensidele neionice sunt eficiente în ape sărate şi soluţii acide, medii în care substanţele tensioactive anionice sunt mai puţin eficiente sau chiar dăunătoare. Astfel alchil aril sulfonaţii de amoniu sau sodiu formează în apa sărată cu concentraţie de 300 – 500 Kg/m3 precipitate insolubile chiar în produse petroliere. Această tendinţă poate fi diminuată sau anihilată prin folosirea sinergismelor cu tenside neionice. În mediile puternic acide este recomandat să nu se lucreze cu concentraţii de D5 mai mari de 3 %, deoarece se pot forma geluri care înfundă spaţiul poros permeabil.

Din aceste considerente tensidele anionice se vor folo si numai în amestec cu ţiţei sau cu solvenţi.

În sondele cu valori reduse ale procentelor de impurităţi şi cu presiuni de zăcământ relativ mici este indicată folosirea tensidelor în soluţie slab acidă, care favorizează reducerea considerabilă a tensiunilor interfaciale.

În cazul folosirii tensidelor neionice (E – 96, S2 – 350) se are în vedere că acestea nu sunt solubile în ţiţei, ci numai în apă.

Un agent tensioactiv pentru a fi eficient trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe:

• să scadă tensiunea interfacială a sistemului apă – ţiţei; • să prezinte pierderi minime în zăcământ; • să aibă o mobilitate apropiată de cea a fluidelor cu care vine în contact; • să fie stabil din punct de vedere chimic în apele de zăcământ; • să fie solubil sau dispersabil în apă sau ţiţei.Soluţia de tratare se prepară prin dizolvarea substanţei tensioactive într-

un fluid de diluare corespunzăt.Se recomandă aproximativ 0,6 – 0,8 m3 soluţie de agent tensioactiv

pentru fiecare metru perforat.

106

Page 107: operatii si reparatii la sonde

Tehnologia de executare a operaţiei de tratare cu agenţi tensioactivi constă în următoarele:

- se fixează ţevile de extracţie cu şiul aproape de baza perforaturilor;- se prepară soluţia de tratare într-o habă prin turnarea soluţiei acide peste

soluţia de agent tensioactiv;- se pompează soluţia de tratare în sondă în cantitate egală cu volumul

interior al ţevilor de extracţie şi al coloanei în dreptul perforaturilor, menţinând ventilul de la coloană deschis;

- se închide ventilul de la coloană şi se pompează în continuare restul de soluţie;

- se pompează un volum de ţiţei egal cu volumul ţevilor de extracţie, tratat cu 3 –5 % substanţă tensioactivă;

- se închide sonda sub presiune şi se menţine închisă pentru reacţie timp de 8 – 24 ore;

- se repune sonda în producţie.Substanţele tensioactive cu rol de dezemulsionanţi utilizare la noi în ţară: • RAG 27 solubil în apă şi dispersabil în ţiţei; folosit ca dispersant al

particulelor minerale în concentraţie de 1 – 2% şi în soluţii acide în concentraţie de 5 – 7%.

• RAG 14 solubil în ţiţei şi dispersabil în apă; folosit în amestec cu ţiţei în concentraţie de 0,5% pentru tratarea sondelor care produc cu procent mare de apă.

Produsele ce se pot folosi pentru prevenirea emulsiilor de ţiţei sunt: E 96 – un alcool gras polietoxilat, D4 sau D5 – dezemulsionanţi care constau în sulfonaţi de petrol

obţinuţi prin sulfonarea unor fracţiuni de petrol În schela de producţie Moineşti s-au utilizat apele fenolice provenite de la

prelucrarea cauciucului, care acţionau cu efect dublu- ca agent tensioactiv neionic prin acţiunea fenolului;- ca solvent prin derivaţii organici alfametilstiren şi izopropilbenzen.

3.1.2. Tratarea cu agenţi de dizolvare

Tratamentele cu agenţi de dizolvare (solvenţi) constau în aducerea acestor substanţe în dreptul stratului productiv sau introducerea lor în strat pentru dizolvarea unor depuneri de pe pereţii filtrului sondei şi din porii rocii colectoare.

În cazul depunerilor de parafină în porii rocii colectoare se pot utiliza pentru solubilizarea acestora următorii agenţi de dizolvare: sulfura de carbon, clorura de metilen, tetraclorura de carbon, cloroform, tricloretilenă etc. Aceşti solvenţi au proprietatea de a desprinde parafina de pe pereţii sondei sau din canalele rocii sau de a o dizolva ca apoi împreună cu fluidele ce vin din strat în sondă parafina să fie antrenată la suprafaţă.

Pentru aducerea solventului în zona de tratare se foloseşte ca agent de transport petrolul lampant sau motorina.

Operaţia de tratare cu agenţi de dizolvare se desfăşoară astfel: - se deparafinează mecanic ţevile de extracţie şi se curăţă talpa prin

circulaţie de ţiţei încât la introducerea solventului să nu se introducă în porii rocii eventualele impurităţi aflate în sondă;

107

Page 108: operatii si reparatii la sonde

- se introduce în strat soluţia de solvenţi în acelaşi mod ca soluţia acidă în cadrul operaţiei de acidizare;

- se face o pauză de 6 – 12 ore pentru menţinerea în contact a solventului cu depunerile din pori;

- se extrage soluţia din strat şi se repune sonda în funcţiune. Dizolvarea parafinei depusă în formaţiune la sondele de producţie de

mică adâncime, care urmează a fi trecute în injecţie se poate realiza prin introducerea de condens sau ţiţei tip A, aditivat cu 10 – 15% tricloretilenă şi după 4-6 ore se începe drenajul pentru scoaterea particulelor de parafină din formaţiune.

3.2. Metode termice de stimulare

Tratamentele termice constau în producerea şi menţinerea unei perioade de timp în gaura de sondă a unei surse de căldură, care va încălzi atât zona filtrului sondei cât şi zona învecinată găurii de sondă.

Efectul tratării este acela al curăţirii zonei filtrului de parafina depusă pe pereţi şi de îndepărtarea a acesteia din canalele rocii din zona din jurul găurii de sondă, dar şi de reducere a vâscozităţii ţiţeiului aflat în porii rocii pe raza de pătrundere a agentului termic.

Metodele termice se utilizează şi ca metode secundare sau terţiare de exploatare, după injecţia de apă sau de gaze.

În ţara noastră, metodele termice se aplică în toate fazele de exploatare a sondelor ca procedee primare, secundare sau terţiare, diferenţiindu-se prin tehnologia de aplicare.

În acest capitol vor fi prezentate în detaliu câteva metode termice bazate pe injecţia unui agent termic în sondele de producţie şi cu efect de îmbunătăţire a condiţiilor de curgere pe o anumită rază în jurul găurii de sondă.

După locul în care este generată energia termică se disting două grupe de metode:

A. Metode bazate pe utilizarea unei surse de căldură în dreptul stratului şi încălzirea zonei de strat prin conductivitate:

- metode termochimice;- metode termoelectrice;- arderea directă în gaura de sondă;- injecţie de abur produs în generatoare subterane;.

B. Metode bazate pe introducerea în strat a unei surse de căldură produsă la suprafaţă şi care cuprinde:

- injecţia de apă caldă;- injecţia cicltcă de abur;- injecţia de gaze calde.

În timp ce căldura produsă prin metodele din grupa A este cedată fluidelor din zăcământ şi stratelor adiacente din acoperiş şi culcuş, în metodele din grupa B o mare parte din căldura generată la suprafaţă este pierdută pe traseu (de la suprafaţă la nivelul stratului productiv). De aceea injecţiile de apă caldă sau gaze inerte calde sunt mai puţin utilizate ca metode termice de tratare, deoarece fluidele pot ajunge cu temperaturi reduse în zăcământ.

În cazul transmiterii căldurii prin radiaţie, căldura trece de la un corp la altul datorită curgerii unor particule lipsite de masă, care nu fac parte din cele

108

Page 109: operatii si reparatii la sonde

două corpuri. Radiaţiile termice sunt asemănătoare celor electromagnetice, ele propagă la orice distanţă şi chiar prin vid.

A. Metode bazate pe utilizarea unei surse de căldură

în gaura de sondă

Metodele termice de tratare a stratelor din această grupă constau în produ cerea şi menţinerea unei surse de căldură în gaura de sondă o perioadă de timp. Această sursă încălzeştezona filtrului sondei, dar şi zona învecinată găurii de sondă. Căldura se transmite în strat pe baza conductivităţii termice a acstuia.

Efectele acestor tratamente termice sunt următoarele- curăţirea zonei filtrului de parafina depusă pe pereţi:- :îndepărtarea particolelor de parafină , de săruri şi asfaltene

din canalele rocii din jurul găurii de sondăPentru a determina fluxul caloric ce se transmite de la o sursă

de căldură în strat se utilizează legea de transmitere a căldurii.Legea de transmitere a căldurii în strat în regim staţionar şi

coordonate rectangulare este exprimată prin relaţia:

(3.1)

Legea de transmitere a căldurii în regim nestaţionar este exprimată prin relaţia:

(3.2)

unde:D este coeficientul de piezoconductibilitate termică.Relaţia (3.1.) este ecuaţia lui Laplace întâlnită şi la curgerea

fluidelor prin medii poroase în regim staţionar.Relaţia (3.2.) este cunoscută sub numele de ecuaţia lui Fourier

şi caracterizează transmiterea nestaţionară a căldurii precum şi curgerea nestaţionară a fluidelor compresibile prin medii poroase, prin înlocuirea variabilei temperatură T cu presiunea p.

Cantitatea de căldură transmisă stratelor, de sursa de căldură, într-un timp t este exprimată prin relaţia:

109

Page 110: operatii si reparatii la sonde

(3.3)

unde: este coeficientul de conductibilitate termică a mediului poros;

h - grosimea stratului productiv;Tf - temperatura în gaura de sondă; Ts – temperatura în strat;t - durata menţinerii în dreptul stratului a temperaturii Tf;rs – raza sondei.

S-au considerat următoarele ipoteze:- mediul poros este uniform;- nu sunt piederi de căldură prin acoperişul şi culcuşul

stratului productiv- sursa de căldură este punctiformă.

3.2.1. Procedee de tratare termochimică a stratelor

Tratarea termochimică a stratelor productive situate la adâncimi până la 1000 m se bazează pe reacţiile chimice care dezvoltă o însemnată cantitate decăldură, ce se transmite pe umică destanţă ăn jurul găutuu de somdă.

. Aceste reacţii exotermice au loc între acidul clorhidric şi un reactiv cum ar fi: soda caustică – NaOH, aluminiu – Al, magneziu – Mg.

. NaOH + HCl = NaCl + H2O + 27,4 kcal (3.4) 40 36.5 58,5 18

2 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2 + 126 kcal (3.5) 54 219 267 6

Mg + 2 HCl = MgCl2 + H2 + 110,2 kcal (3.6) 24,5 73 5,3 2

Prin reacţia cu acidul clorhidric 1 kg de sodă caustică dezvoltă 685 kcal, 1 kg de aluminiu dezvoltă 4660 kcal şi1 kg de magneziu dezvoltă 4520 kcal.

Pentru tratare termochimică a stratelor s-a considerat că magneziul este reactivul cel mai indicat, deoarece degajă o cantitate mare de căldură, iar clo – apărura de magneziu MgCl2 rezultată din reacţie este solubilă în apă

.Tratamentele termochimice se aplică sondelor care exploatează strate

situate la adâncimi mici (sub 1000 m), unde există condiţii favorabile de depunere a parafinei care micşorează capacitatea de producţie a stratului

110

Page 111: operatii si reparatii la sonde

În funcţie de efectul reacţiilor exotermice realizat se disting două procedee de lucru:

• procedeul reacţiei exotermice în gaura de sondă; • procedeul reacţiei exotermice în strat.Aceste metode se bazează pe dezvoltarea de căldură la talpa sondei

printr-un proces chimic. Combinarea efectului chimic de dizolvare a rocii cu efectul termic

realizat prin creşterea temperaturii, la nivelul zonei unde se execută tratarea, conduce la o îmbunătăţire a eficienţei procesului de reacţie între soluţia de acid clorhidric şi rocă sau materialele care se află depozitate în spaţiul poros.

Prin încălzirea soluţiei acide creşte viteza de reacţie între HCl şi rocă şi, pe de altă parte, prin creşterea temperaturii la valori peste 45 - 50C, se poate realiza topirea şi îndepărtarea hidrocarburilor grele depuse în zona perforaturilor sondei, în porii sau pe pereţii stratului.

Metoda de lucru, în cazul acestor procedee, diferă după locul unde se plasează reactivul, dar şi după modul în care se face transportul acestuia la lo- cul de reacţie.

3.2.2 Procedeul reacţiei exotermice în gaura de sondă

Pentru a realiza efectul termic în gaura de sondă, în dreptul stratului productiv se va utiliza magneziul sub formă de şpan sau bare.

Se introduce în sondă garnitura ţevilor de extracţie cu un dispozitiv de reacţie de construcţie specială, încărcat cu reactiv metalic (magneziu), care se fixează în dreptul stratului productiv ce urmează a fi acidizat.

Se pompează prin interiorul ţevilor de extracţie volumul de soluţie acidă necesar reacţiei exoterme, până la consumarea completă a reactivului, apoi în continuare se pompează volumul de soluţie acidă necesar acidizării stratului.

După scopul tratamentului şi modul de pompare a soluţiei acide, peste reactivul sub formă de bare întâlnim următoarele variante de tratare:

-- tra

tarea termochimică propriu-zisă;

- tratarea termochimică urmată de o acidizare;

- acidizarea termochimică (termoacidizarea).

a.Tratarea termochimică propriu-zisă

111

Page 112: operatii si reparatii la sonde

Dacă scopul operaţiei de tratare este de a realiza o creştere cât mai mare de temperatură la nivelul formaţiunii productive pentru topirea parafinei, se va pompa peste reactivul de magneziu sub formă de bare din dispozitiv, o cantitate de soluţie acidă necesară dizolvării complete a barelor.

Efectul termic realizat în urma reacţiei este preluat în proporţie de aproximativ 60% de către fluidele aflate în sondă în jurul dispozitivului de reacţie (soluţia neutralizată şi lichidele din sondă) şi în proporţie de aproximativ 40% se transmite în formaţiunea supusă tratării, încălzind pereţii stratului, precum şi zona de strat din jurul sondei pe o anumită distanţă.

Raza de extindere a acţiunii efectului termic depinde, în principal, de căldura degajată în sondă şi de conductivitatea rocilor care alcătuiesc stratul tratat.

În cazul operaţiilor de tratare executate numai în scop termic se recomandă ca imediat după neutralizarea soluţiei acide să se treacă la extragerea lichidului din sondă şi din porii rocii pentru a împiedica resolidificarea depunerilor parafinoase.

b. Tratarea termochimică urmată de o acidizare

Urmărind la nivelul formaţiunii productive atât efectul termic cât şi cel chimic al soluţiei acide, se va pompa prin interiorul ţevilor de extracţie şi prin dispozitivul cu reactiv soluţia acidă în două etape

În prima etapă are loc procesul termochimic prin care se curăţă pereţii sondei şi se încălzeşte fluidul din sondă, iar în etapa următoare are loc acidiza- rea stratului, care se realizează ca şi în cazul acidizării cu soluţia neîncălzită.

Succesiunea etapelor pentru realizarea acestei variante de tratament este următoarea:

se introduce dispozitivul de reacţie încărcat cu reactivul sub formă de bare cu ţevile de extracţie până în dreptul stratului ce va fi acidizat;se pompează prin ţevile de extracţie în prima etapă un volum de soluţie acidă necesar reacţiei exotermice, calculat pentru consumarea completă a barelor de magneziu;se deschide ventilul la coloană înainte de introducerea în sondă a soluţiei

acide necesar acidizării stratului, pentru a permite ca soluţia acidă neutralizată să se ridice în coloană,

se pompează un volum de soluţie acidă echivalent cu volumul ţevilor de extracţie şi volumul coloanei pe înălţimea stratului productiv;se închide ventilul la coloană; se pompează restul de soluţie acidă cu presiune pentru pătrundeteCantitatea de soluţie acidă necesară reacţiei exotermice trebuie bine

calculată, astfel încât să se consume întreaga cantitate de reactiv. În caz contrar, soluţia acidă ce se pompează ulterior pentru acidizarea stratului se poate neutraliza parţial înainte de a fi introdusă în formaţiune.

112

Page 113: operatii si reparatii la sonde

c.Termoacidizare

Acidizarea termochimică reprezintă o variantă a tratării termochimice, prin care se obţin două efecte (termic şi chimic) într-o singură operaţie într-un timp mai scurt.

Pentru realizarea operaţiei de termoacidizare se utilizează dispozitivul schematizat în figura 3.6, cu reactivul de magneziu sub formă de bare, adus în dreptul stratului productiv cu ţevile de extracţie.

Prin ţevile de extracţie se pompează soluţia acidă de 15% HCl, care pătrunde în camera 1 a dispozitivului. Ea va reacţiona un timp cu reactivul de magneziu, astfel încât concentraţia soluţiei acide să scadă la 12%. Această soluţie de concentraţie reziduală 12% încălzită trece în camera 2 a dispozitivului de unde este proiectată pe pereţii sondei prin deschiderile laterale ale camerei.

În camera 2 este montat un termometru înregistrator, care înregistrează variaţia temperaturii în cursul operaţiei de tratare.

Pe măsură ce se desfăşoară proce- sul de dizolvare a barelor de magneziu, diametrul acestora se micşorează continuu, prin urmare se micşorează suprafaţa de reactiv expusă contactului cu solu- ţia acidă.

Conducerea acestui proces trebuie astfel dirijată, încât la terminarea reacţiei barele de magneziu să se consume în întregime, iar soluţia acidă să se încălzească la temperatura necesară fără a-şi micşora concentraţia stabilită de 12% pentru efectuarea în continuare a acidizării stratului. Rezultă că trebuie să se lucreze cu un anumit regim de pompare.

Planul de pompare se va întocmi corespunzător unor intervale de timp, calculate în concordanţă cu treptele de dizolvare a barelor. Pentru aceasta se aleg nişte intervale (i) în care diametrul barelor de magneziu scade cu o anumită valoare şi pe fiecare interval se va stabili debitul de pompare al soluţiei HCl de concentraţie 15% şi timpul de pompare al acestei soluţii acide, încât concentraţia soluţiei acide să scadă la 12% după reacţia cu magneziul.

Elementele ce trebuie determinate pe fiecare interval sunt următoarele:

1. Suprafaţa medie de reactiv în contact cu soluţia acidă:

. (3.4)

113

Fig. 3.1. Dispozitiv de reacţie cu reactivi sub formă de bară

Page 114: operatii si reparatii la sonde

2. Volumul corespunzător al barelor dizolvate:

( 3.5)

unde: este diametrul mediu al barelor de magneziu pe fiecare interval impus;

l – lungimea unei bare de magneziu; n – numărul de bare de magneziu din dispozitiv.

3.Volumul de soluţie acidă care este în contact cu reactivul pe fiecare interval ales:

, (3.6)

unde: V este volumul dispozitivului de reacţie..

4. Consumul specific de soluţie acidă:

3.7

Fig. 3. 2. Determinarea timpului de reacţie necesar micşorării

114

impu

l de

reac

ţie

15%

l→12

% H

Cl,

Consumul specific Vsp,

Page 115: operatii si reparatii la sonde

concentraţiei soluţiei acide de la 15% HCl la 12% HCl.

În funcţie de acest raport rezultă din diagrama prezentată în figura 2.1 timpul de reacţie tr necesar soluţiei acide să stea în contact cu reactivul, pentru a-şi micşora concentraţia de la 15% HCl la 12% HCl. 5. Debitul de pompare pe fiecare interval:

(3.8)

Pe cale experimentală s-a găsit că pentru a se micşora concentraţia soluţiei acide de la 15% la 12% este necesar să se pompeze o cantitate G de aproximativ 90 l soluţie 15% HCl pentru a dizolva 1 kg Mg.

. 2 HCl + Mg → MgCl2 + H2.

73 24,3 95,3 2

Dacă 73 kg HCl dizolvă 24,3 kg Mg se poate afla câte kg de acid clorhidric sunt necesare pentru a dizolva 1 kg de Mg.

73 kg HCl………..24,3 kg Mgx kg HCl………….1,0kgMg

Dacă se cunosc densităţile soluţiilor 15% HCl şi 12% HCl se află cantitatea de acid clorhidric pur consumată pentru reducerea concentraţiei unui m3 soluţie HCl de la 15% la 12%.

1 m3 soluţie 15% HCl conţine ………………..161 kg HCl pur1 m3 soluţie 12% HCl conţine ………………..127 kg HCl pur

1 m3 soluţie 15% HCl 12% HCl se consumă 34 kg HCl pur

y m3 soluţie 15% HCl 12% HCl se consumă 3,04 kg HCl pur

Deci G ≈ 90 l 15% HCl.

6. Cantitatea de Mg consumată pe fiecare interval impus de scădere a diametrului:

, (3.9)

unde: este volumul barelor de magneziu dizolvat pe fiecare interval de scădere a diametrului;

– densitatea magneziului.

115

Page 116: operatii si reparatii la sonde

7. Cantitatea de acid consumată pe fiecare interval pentru reacţia cu magneziu corespunzătoare reducerii concentraţiei soluţiei acide de la 15% la 12% HCl:

Vi = G Pi. (3.10)

8..Durata de pompare pe fiecare interval:

. (3.11)

Prin aplicarea acestei metodologii de calcul pentru toate intervalele stabilite se determină atât cantitatea de soluţie acidă 15% HCl necesară pentru tratare, cât şi valorile debitului cu care trebuie să se facă pomparea soluţiei acide în cadrul fiecărui interval de timp, pentru a obţine în urma reacţiei cu magneziul o soluţie acidă de concentraţie 12% HCl necesară pentru acidizarea stratului productiv.

3.2.5. Procedeul reacţiei exotermice în strat

Acest procedeu constă în principiu în introducerea Mg sub formă de pulbere sau granule în strat şi injectarea în continuare a soluţiei acide pentru realizarea reacţiei în interiorul formaţiunii productive.

Granulele de Mg cu un diametru mai mic de 0,8 mm se amestecă într-un gel de naftenaţi şi ţiţei neparafinos în proporţie de 20 - 50 kg/m3 fluid.

Pentru desfăşurarea reacţiei exotermice în formaţiune se procedează astfel:

- se pompează în sondă ţiţei încălzit la 60 - 80°C;- se pompează gelul cu granule de Mg în suspensie închizând ventilul de la

coloană, când gelul a ajuns în dreptul formaţiunii;- se introduce un pachet de ţiţei neparafinos (ca dop de separare);- se injectează soluţia acidă în cantitatea necesară pentru reacţia magneziului

în strat;- se pompează ţiţei pentru a asigura pătrunderea în strat atât a granulelor de

Mg, cât şi a soluţiei acide;- se închide sonda pentru reacţie şi apoi se repune în funcţiune.-

B. Metode de tratare bazate pe introducerea unui agent termic în strat.

Prin injecţie în strat a unor fluide încălzite, care au o căldură specifică ridicată, se poate ridica temperatura rocilor şi a fluidelor conţinute pe o anumită rază în jurul găurii de sondă.

Introducerea unor fluide calde, cum ar fi apa caldă, aburul sau gazele încălzite, în stratele productive, au condus la rezultate foarte bune în cazul exploatării unor zăcăminte cu ţiţeiuri grele şi foarte vâscoase, având în vedere marea influenţă pe care o are temperatura ridicată asupra reducerii vâscozităţii ţiţeiului şi ca urmare o creştere importantă a mobilităţii acestuia (k/µ) la deplasarea din strat spre gaura de sondă.

116

Page 117: operatii si reparatii la sonde

Problema pierderilor de căldură pe traseul parcurs de fluid a fost soluţionată admiţând în gaura de sondă un transfer de căldură în regim staţionar, iar în strat o pierdere de căldură în regim nestaţionar.

Determinarea pierderilor de căldură a fost soluţionată de Ramey H.J. pentru sondă şi Max J.W. şi Longenhein R.N. pentru zăcământ, găsindu-se relaţii analitice care controlează fenomenele ce au loc.

Pierderile de căldură încep de la sursa termică de la suprafaţă, prin conductele de transport a agentului încălzit, capul de erupţie, continuând cu gaura de sondă şi stratele adiacente ale stratului încălzit.

Transmiterea de căldură de la un sistem în afară se face prin conducţie, convecţie sau radiaţie.

Transmiterea căldurii prin conducţie este caracteristică corpurilor solide unde transferul de căldură de la un punct cu temperatură mai mare la altul cu temperatură mai mică se face de la particulă la particulă, fără a exista o deplasare fizică a acestor particule ale corpului respectiv. Conducţia se întâlneşte şi la fluide atunci când acestea se află în stare de repaus.

Transmiterea căldurii prin convecţie este caracteristică schimbului de căldură dintre un solid şi un fluid, care se mişcă pe lângă suprafaţa solidului.

Convecţia ei poate fi liberă. când fluidul se mişcă datorită diferenţei de densitate cauzată de diferenţa de temperatură, sau forţată când fluidul se mişcă pe lângă suprafaţa solidului în mod forţat datorită aplicării unei presiuni asupra sondei.

În cazul transmiterii căldurii prin radiaţie, căldura trece de la un corp la altul datorită curgerii unor particule lipsite de masă, care nu fac parte din cele două corpuri. Radiaţiile termice sunt asemănătoare celor electromagnetice, ele propagă la orice distanţă şi chiar prin vid.

3.2.3. Injecţia ciclică de abur

Principii generale

Injecţia ciclică de abur este o metodă termică de stimulare Odată a sondelor, care constă în injecţia aburului prin sondele de extracţie câteva zile, urmată de o perioadă de 3 – 4 zile de închidere a sondelor, după care ele se repun în producţie.

Scopul operaţiei constă în mărirea productivităţii sondelor prin: • reducerea vâscozităţii ţiţeiului → mărirea mobilităţii acestuia;• topirea parafinelor din porii rocilor din imediata apropiere a găurii de

sondă → mărirea permeabilităţii stratului în această zonă.După injectarea debitului de abur prevăzut, sonda se închide, timp în care

continuă cedarea căldurii de către abur către ţiţei şi rocă.Durata injecţiei de abur în strat şi frecvenţa ciclurilor se stabileşte pentru

fiecare sondă în parte, pe baza unor date experimentale, analizând de fiecare dată eficienţa operaţiei.

La primele operaţii se injectează cantităţi mai mici de abur (400-600 t abur pe un ciclu de injecţie), deoarece stratul fiind rece, aburul se condensează rapid după ce pătrunde pe o rază de câţiva metri în jurul găurii de sondă. În această situaţie, căldura cedată, atât rocii cât şi ţiţeiului este insuficientă pentru a-i reduce vâscozitatea. De aceea este posibil ca, după primul sau al doilea ciclu de injecţie, sonda să producă mici cantităţi de ţiţei, încă vâscos şi o cantitate redusă de apă condensată din abur.

117

Page 118: operatii si reparatii la sonde

La ciclul următor se injectează cel puţin aceeaşi cantitate de abur, cu debit cât mai mare, funcţie de debitul şi presiunea generatorului şi de receptivitatea şi de grosimea formaţiunii productive.

Aburul, intrând în stratul deja încălzit, ridică temperatura ţiţeiului căruia îi reduce vâscozitatea. O parte din fracţiile uşoare se vaporizează, apoi se condensează şi se amestecă cu ţiţeiul, mărindu-i astfel mobilitatea.

Receptivitatea stratului creşte după primele cicluri deoarece este deblocată zona perforaturilor de anumite particule solide depuse.

Odată cu reducerea saturaţiei în ţiţei scade şi producţia şi creşte cantitatea de abur injectat. După câţiva ani, raportul abur injectat - ţiţei recuperat creşte mult şi procesul devine neeconomic.

Etapa următoare constă întrecerea de la injecţia ciclică la injecţia continuă de abur sau la combustia subterană.

la o presiune de injecţie de 14 bar, apoi s-a reluat procesul de injecţie de abur în 1960 în California la zăcămintele din Bolivar – CoastLa noi în ţară s-a experimentat pentru prima dată procesul de injecţie

ciclică de abur la o sondă la Levantinul de pe structura Moreni..Procesul de injecţie de abur la sondele ce exploatau Levantinul de pe

structura Moreni s-a iniţiat prin injecţia de abur saturat la presiunea de 8 – 9 bar cu temperatură de 170 – 180°C, cu o entalpie de 660 kcal/kg, cu un debit de 1t/oră pe o durată de 4 – 5 zile. Treptat s-a mărit temperatura aburului la 250°C, debitul de abur injectat şi durata de injecţie s-a mărit la 10-12 zile, ajungând până la o lună.

În perioada 1979 – 1980 a fost aplicată injecţia ciclică de abur trei sonde de pe zăcământul Bălăria la o adâncime de 650 m, în strate de grosimi de 6 m, ce conţineau ţiţei de densitate de 945 kg/m3 şi vâscozitate de 300 cP. La aceste sonde au apărut probleme de dilatare a ţevilor de extracţie şi procesul de injecţie de abur a fost întrerupt.

injecţia ciclică de abur, acest proces s-a extins cu scopul de a intensifica afluxul de fluide pentru zăcămintele ce produc ţiţei vâscos la Levantinul de ca Gura Ocniţei – Moreni, Piscuri – Bana, la Panonianul de la Suplacul de Barcău şi Meoţianul de la Tătaru.

Titlul aburului

În figurile 3.3 şi 3.4 se poate urmări un proces de vaporizare izoterm-izobar reprezentat într-o diagramă presiune – volum specific.

Urmărind diagrama din figura 3.3, se constată că pe porţiunea A1 − B1

caracteristică existenţei unui amestec de vapori şi lichid la saturaţie, proporţia în amestec a lichidului la saturaţie şi a vaporilor saturaţi uscaţi se schimbă pe măsură ce procesul de vaporizare evoluează de la starea de lichid la starea de vapori saturaţi uscaţi.

Luând ca referinţă 1 kg de amestec, acesta este alcătuit din: x kg vapori saturaţi uscaţi şi (1− x) kg lichid saturat.

118

Page 119: operatii si reparatii la sonde

Fig. 3.3. Zonele de fază ale diagramei P-V

Fig. 3.4. Vaprizarea izoterm-izobară

Conform diagramei din figura 3.4. rezultă:

ZAx

, (3.12)

sau '"

vvx x

unde: v’ este volumul specific al lichidului saturat în punctul corespunzător stării A;

v” – volumul specific al vaporilor saturaţi uscaţi în punctul corespunzător stării B;

vx – volumul specific al amestecului.În cazul în care se cunoaşte titlul aburului de vapori x se poate determina

volumul specific al amestecului:

119

Volumul specific

Pre

siun

ea, p

Volumul specific, v

Pre

siun

ea, p

(vapori umezi)

(I) Stare gazoasă

Amestec de vapori şi apă

K (punct critic)

Page 120: operatii si reparatii la sonde

(3.13)

Aburul utilizat pentru injecţie în zăcământ este în mod obişnuit de calitate (titlu) 80. Aceasta înseamnă că 80% din greutate sunt vapori saturaţi, iar 20% este apă.

Pierderile de căldură în cazul injecţiei ciclice de abur

.Pierderi de căldură în conducta de transport aburTransferul de căldură prin peretele conductei se poate realiza în principal

prin următoarele procese:• convecţie termică între fluidul transportat (abur) şi peretele interior al

conductei; • conducţie termică prin peretele conductei spre izolaţia termică de bază

şi stratul protector exterior;• convecţie şi eventual radiaţie termică între suprafaţa exterioară a

conductei şi mediul ambiant.Se consideră cazul general al unei conducte izolate termic cu două straturi

(izolator şi protector) prin care circulă abur în regim staţionar.Fluxul de căldură transmis de fluid mediului ambiant reprezintă pierderea

de căldură prin conductă:

(3.14)

unde: Uc este coeficientul global de schimb de căldură de la interiorul con ductei la exteriorul izolaţiei;

Lc – lungimea conductei de transport abur; Ts – temperatura aburului.

Coeficientul global de schimb de căldură are următoarea expresie:

(3.15)

unde: λc este conductivitatea termică a materialului din care este confecţionată conducta;

λiz – conductivitatea termică a materialului din care este confecţionată izolaţia;

λsp – conductivitatea termică a materialului din care este confecţionat stratul protector;

ric – raza interioară a conductei;rec – raza exterioară a conductei;riiz – raza interioară a izolaţiei;reiz – raza exterioară a izolaţiei;risp – raza interioară a stratului protector;resp –raza exterioară a stratului protector;

120

Page 121: operatii si reparatii la sonde

α – coeficient de convecţie.

Considerând că stratul izolat este compus din saltele de vată minerală, conductivitatea termică a izolaţiei se calculează cu relaţia:

, (3.16)

unde: . (3.17)

Coeficientul de convecţie de la abur la peretele interior al conductei se calculează cu relaţia

(3.18)

unde: Nu este numărul Nusselt;di – diametrul interior al conductei.

a. Pierderi de căldură în gaura de sondă

În cazul injecţiei de abur în strat, temperatura aburului este constantă dea lungul ţevilor de extracţie.

Problema care se pune în cazul injecţiei de abur în sondă este de a determina pierderile de căldură ce au loc de la interiorul ţevilor de extracţie spre exteriorul coloanei de exploatare şi apoi spre rocile traversate, dar şi de a cunoaşte cantitatea de căldură ce intră în strat şi titlul aburului la intrarea în strat.

Pentru calculul acestor pierderi se fac următoarele consideraţii: • spaţiul inelar coloană - ţevi este izolat printr-un paker şi umplut cu gaz

la o presiune mai joasă;• transmiterea de căldură în gaura de sondă (ţevi-coloană) se face în

regim staţionar, în timp ce transmiterea de căldură de la coloană la rocile traversate se realizează în regim nestaţionar;

• energia cinetică în sistem nu variază;• presiunea aburului în lungul ţevilor de extracţie este constantă;• proprietăţile termice ale formaţiunii nu se schimbă cu adâncimea.Bilanţul termic scris pentru W kg de abur injectat pe oră corespunzător

unui element dz din ţevile de extracţie este dat de relaţia:

, (3.19)

unde: cp este căldura specifică a aburului;r1 – raza interioară a ţevilor de extracţie;Ts – temperatura aburului injectat;Tc – temperatura la exteriorul coloanei de exploatare;

121

Page 122: operatii si reparatii la sonde

U – coeficientul global de transfer de căldură de la interiorul ţevilor de extracţie la exteriorul coloanei de exploatare.

Căldura cedată de W kg abur este egală cu cantitatea de căldură ce se pierde de la interiorul ţevilor de extracţie la exteriorul coloanei de exploatare. În acest spaţiu căldura se transmite prin:

• convecţie forţată de la abur la peretele interior al ţevilor de extracţie;• conducţie de la peretele interior la peretele exterior al ţevii de extracţie;

• convecţie liberă în interiorul spaţiului inelar; • conducţie de la interiorul coloanei de exploatare spre exteriorul acesteia.

Cantitatea de căldură care se pierde prin conducţie este dată de relaţia:

. (3.20)

Cantitatea de căldură pierdută prin convecţie în spaţiul inelar este dată de relaţia:

. (3.21)

Cantitatea de căldură ce se transmite de la coloană spre rocile traversate prin conducţie este dată de Ramey sub forma:

, (3.22)

unde:λr este coeficientul de conductivitate al rocii; f(t) – o funcţie de conducţie termică ce depinde de condiţiile specifice în

care se transmite căldura;

Tr ( tr) – temperatura rocii.

, (3.23)

unde: a este gradientul geotermic; z – adâncimea la care se estimează bilanţul termic;b – temperatura solului la suprafaţă.

Înlocuind în relaţia (3.22) expresia lui Tc obţinută din relaţia (3.20) şi expresia lui tr(Tr) din relaţia (3.23) şi integrând de la z = 0 la z = H se obţine fluxul termic spre stratele traversate:

. (3.24)

Funcţia de conducţie termică nestaţionară a căldurii prin formaţiunile traversate se poate exprima din relaţia (6.14) sub forma:

122

Page 123: operatii si reparatii la sonde

. (3.25

Carslaw şi Jaeger au prezentat o soluţie grafică pentru cazul unei surse cilindrice care pierde căldura la flux constant şi temperatură constantă prin convecţie către un sistem radial de întindere infinită.

În figura 6.3 este reprezentată grafic funcţia f(t) pentru trei cazuri: • flux caloric prin sondă constant, sursă lineară;

• temperatură constantă la raza exterioară a coloanei de exploatare; • pierdere constantă prin convecţie de la coloană spre rocă.

Pentru utilizarea graficului 6.3, timpul se transformă în timp adimensional, aplicând relaţia:

, (3.26)

, (3.27)

unde: t – timpul de la începutul injecţiei aburului;r2’ – raza exterioară a coloanei de exploatare;λr – coeficient de conduD este coeficientul de difuzivitate termică a rocii;ctivitate termică a rocii;ρr – densitatea rocii;cr – căldura specifică a rocii.

123

Flux constatnt de căldură liniară

Condiţie de radiaţie constantă la r = r2

Temperatura constantă la r = r`2

sursă cilindrică

Log

f(t

0) =

log

(2Π

k(T

2-T

1)/(

dq/d

z))

-2 -1 0 1 2 3 4

1,0

0,5

-0,5

-1

Page 124: operatii si reparatii la sonde

Fig. 3.3. Funcţia f(t) în cazul unei surse cilindrice după Carlsaw şi Jaeger.

Pentru > 100, funcţia f(t) se poate determina analitic cu relaţia:

. (3.28)

Valoarea coeficientului global de transfer de căldură de la interiorul ţevilor la exteriorul coloanei de exploatare se poate obţine pentru diferite variante de echipare a sondei după cum se poate urmări în tabelul 6.1.

Tabel 6.1. Valori estimative ale coeficientului global de transfer de căldură

Variante de echipare a sondeiCoeficient global de transfer de căldură, kca/ / (h m2 °C)

100°C 200°C 300°C

Ţevi de extracţie neizolate 24 27 30

Ţevi de extracţie vopsite cu bronz de aluminiu 4,5 7,5 10,4

Ţevi de extracţie prevăzute cu izolaţie termică 0,18 0,20 0,23

Ca urmare a pierderilor de căldură de la interiorul ţevilor de extracţie spre exteriorul coloanei de exploatare şi apoi spre rocile traversate, cantitatea de căldură a aburului injectat în strat Qis este mai mică decât cea injectată la suprafaţă.

, (3.29)

unde:Q0s este cantitatea de căldură injectată în sondă de la suprafaţă;Qc – cantitatea de căldură cedată stratelor traversate;

, (3.30)

. (3.31)

în care:W este debitul masic de abur injectat pe oră;t – timpul de la începutul injecţiei aburului în sondă;x0 – titlul aburului la suprafaţă;is – entalpia aburului;ia – entalpia apei.Ţinând cont de relaţia (6.22) se poate exprima cantitatea de căldură intrată

în stratul productiv în funcţie de debitul masic de abur injectat W şi de titlul aburului la intrarea în strat xis

124

Log (Dt/r, 22)

Page 125: operatii si reparatii la sonde

. (3.32)

Prin determinarea cantităţii de căldură intrată în strat Qis, pe baza bilanţului termic din relaţia (6.21), cunoscând debitul masic de abur injectat W, entalpia apei ia şi a aburului is se poate calcula titlul aburului la intrarea în stratul productiv din relaţia (6.24).

În momentul în care aburul este injectat în strat, zona în care acesta pătrunde se încălzeşte, ca urmare a transferului de căldură de la abur la rocă şi la fluidele din strat.

b. Pierderi de căldură în strat

Pierderea de căldură în strat se referă la căldura cedată în timpul injectării agentului termic prin acoperişul şi culcuşul stratului încălzit către stratele adiacente (fig. 3.4).Procesul de transfer de căldură în stratele adiacente este un proces nestaţionar.

Fig. 3.4 .Pierderile de căldură în sondă şi strat

J. W. Marx şi R. H. Langenheim au stabilit analitic o relaţie pentru estimarea suprafeţei încălzite la un moment dat în funcţie de fluxul caloric injectat. Acesta şi diferenţa de temperatură între statul încălzit şi stratele adiacente sunt presupuse constante.

Transmisia cădurii în strat se face radial.Bilanţul termic între căldura injectată în strat Qis, căldura cedată stratelor

adiacente Qca şi căldura preluată de strat. Qu. este valabil în orice moment al procesului de injecţie al aburului

. . (3.33)

125

Q0s

Qca

Qis Qu

Page 126: operatii si reparatii la sonde

Pe măsură ce suprafaţa stratului productiv încălzit creşte, căldura cedată stratelor adiacente creşte şi ea, astfel că la un moment dat cea mai mare parte a căldurii injectate de la suprafaţă se duce către stratele adiacente. Rezultă astfel o limită economică a procesului de încălzire dictată de evoluţia în timp a suprafeţei de formaţiune încălzită.

Transmiterea căldurii la stratele adiacente se face prin difuzie termică. Ecuaţia ce caracterizează fenomenul de difuzie termică este analoagă cu cea referitoare la difuzia hidraulică şi are următoarea formă:

, (3.34)

în care:

x este distanţa pe care a pătruns căldura în stratele adiacente măsurată de la acoperişul sau culcuşul stratului încălzit;

D – coeficientul de difuzivitate termică.

Din rezolvarea ecuaţiei (3.37) se obţine valoarea vitezei cu care se transmite căldura prin culcuşul şi acoperişul stratului productiv:

. (3.35)

Căldura cedată stratelor adiacente la un moment dat (t − δ) depinde de viteza cu care trece căldura în stratele adiacente şi de suprafaţa de încălzit (culcuş şi acoperiş).

. (3.36)

Căldura utilă preluată de strat la un moment t se calculează cu relaţia:

, (3.37)

unde:h este grosimea stratului productiv încălzit;A – suprafaţa zonei încălzite;

M – căldura preluată de 1 m3 de rocă şi fluidele conţinute corespunzătoare unei creşteri de temperatură cu 1°C

, (3.38)

unde:m este coeficientul de porozitate al rocii;ρr, ρa, ρt – densităţile specifice ale rocii, apei, ţiţeiului;cr, ca, ct – căldurile specifice ale rocii, apei, ţiţeiului;Sa, St – saturaţiile iniţiale în apă respectiv în ţiţei.

126

Page 127: operatii si reparatii la sonde

Înlocuind în relaţia bilanţului termic (.3.33), expresia căldurii cedate Qca

(3.36) şi a căldurii utile Qu (3.37) se obţine:

(3.39)

Soluţia ecuaţiei (6.31) permie determinarea suprafeţei încălzite A la un moment oarecare t, obţinute cu ajutorul transformatei Laplace şi are forma:

(3.40)

. (3.41)

Pentru uşurinţa utilizării relaţiei (3.40), valorile termenilor din paranteză care conţin pe x sunt tabelate funcţie de valoarea lui x ..

Eficienţa termică a procesului de injecţie de abur se defineşte ca raportul între căldura utilă preluată de strat şi căldura injectată în strat.

. (3.42)

În relaţia (3.42), înlocuind expresia suprafeţei încălzite A(t) cu relaţia (3.40) se obţine următoarea expresie pentru calculul eficienţei termice:

. (3.43

Căldura cedată stratelor adiacente se obţine din ecuaţia bilanţului termic (3.33) :

, (3.44)

sau conform definiţiei eficienţei termice:

, (3.45)

căldura cedată stratelor adiacentese poate calcula cu relaţia:

. (3.46)

127

Page 128: operatii si reparatii la sonde

Concluzii asupra sporirii eficienţei operaţiei de

injecţie ciclică de abur

La pătrunderea aburului în stratul productiv, acesta ridică temperatura ţiţeiului căruia îi reduce vâscozitatea. O parte din fracţiile uşoare se vaporizează, apoi se condensează şi se amestecă cu ţiţeiul mărindu-i astfel mobilitatea.

Avantajul folosirii aburului pentru injecţie constă în conţinutul mare de căldură transportată în strat cu o cantitate relativă de agent injectat.

Superioritatea aburului în procesul de dislocuire a ţiţeiului din strat în comparaţie cu apa fierbinte se explică şi prin valoarea scăzută a forţelor capilare şi prin capacitatea mare de umectare a suprafeţelor din mediul poros.

După injectarea debitului de abur prevăzut, sonda se închide, în care timp continuă cedarea căldurii aburului către ţiţei şi rocă.

Durata perioadelor de injecţie, de condensare şi de producţie se stabilesc în mod experimental. Cu timpul durata fazelor de injecţie şi răcire se măresc şi scade durata fazei de producţie.

Pentru obţinerea unei eficienţe sporite este necesar să se urmărească în mod permanent respectarea:

cantităţii de abur prevăzute a fi injectate pe fiecare interval pentru a realiza raza de pătrundere (încălzire) necesară;

calitatea aburului furnizat în jur de 80%, deoarece dacă se injectează abur necorespunzător sau apă caldă, efectul se reduce în mod inevitabil.

Referitor la adâncimea stratului tratat se poate menţiona că presiunea de injecţie a aburului creşte cu adâncimea. Procesul de injecţie se realizează fără dificultăţi până la adâncimea de 500 – 600m. Cu creşterea adâncimii cresc pierderile de căldură spre stratele traversate (Qc) şi trebuie să se folosească pachere termice, materiale izolante în spaţiu inelar şi generatoare de abur cu debit ridicat şi presiune mare.

Căldura utilă din strat este proporţională cu grosimea stratului productiv. La strate cu grosimi mari şi presiuni mici, perioada de productivitate este mai mare, deoarece acţionează şi efectul gravitaţional. La strate cu grosime mică numărul de cicluri de injecţie este redus, deoarece aburul pătrunde pe distanţe mai mari. La stratele cu grosimi sub 6m, pierderile de căldură în stratele adiacente sunt mari şi procesul este neeconomic.

Pentru diminuarea pierderilor de căldură de la generator până la intrarea în strat a aburului se vor lua următoarele măsuri:

distribuţia aburului la suprafaţă se realizează prin conducte prevăzute cu piese şi izolate termic cu saltele din vată minerală protejate cu sârmă de oţel zincat;

utilizarea garniturilor din azbest grafitat la robinetele prin care trece aburul;

utilizarea de ţevi de extracţie de diametru mare şi acoperite la exterior cu foi de aluminiu sau vopsea de aluminiu sau folosirea ţevilor de extracţie cu pereţi dubli;

injectarea în spaţiul inelar coloană-ţevi de extracţie a unei cantităţi de gaze (cca. 1000 – 2000 N/m3/zi) în timpul injecţiei de abur prin ţevi,

128

Page 129: operatii si reparatii la sonde

având efecte favorabile asupra producţiei de ţiţei a sondelor, când ţevile nu sunt izolate cu un pacher termic.

Îmbunătăţirea debitelor de injecţie abur şi de ţiţei produs de strat se realizează prin:

efectuarea de tratamente de prevenire a umflării marnelor şi argilelor din strat;

tratamente cu substanţe tensioactive (E-96, sub formă lichidă sau solidă), pentru reducerea procentului de emulsie de apă în ţiţei;

deschiderea intervalelor adiacente productive, la scăderea debitelor de producţie, după 3-5 ani de injecţie, strate care între timp au ajuns la temperatura necesară pentru curgerea ţiţeiului vâscos.

Odată cu reducerea saturaţiei în ţiţei, va scade şi producţia sondei şi creşte cantitatea de abur injectat, deci consumul specific (abur injectat/ţiţei recuperat) creşte mult şi procesul devine neeconomic, moment în care se trece de la injecţia ciclică la injecţia continuă de abur sau la combustie subterană.

Întrebări

3.1. Când se aplică tratarea cu substanţe tensioactive? 3.2. Ce tipuri de substanţe tensioactive se folosesc pentru tratarea

sondelor de producţie şi care sunt factorii care influenţează eficienţa acestor substanţe?

3.3.Care este tehnologia de tratare cu agenţi tensioactivi? 3.4.Care sunt metodele termice de tratare aplicate la sondele de

producţie? (Criteriile de clasificare, caracterizarea fiecărei grupe de metode).

3.5. În ce constă operaţia de stimulare prin injecţie ciclică de abur şi ce scop are?

3.6. Care sunt operaţiile pregătitoare la sondele la care se aplică stimularea prin injecţie ciclică de abur?

3.7. Care este echipamentul necesar la o sondă de producţie pentru aplicarea injecţiei ciclice de abur?

3.8. În cazul aplicării injecţiei ciclice de abur temperatura aburului a) creşte de-a lungul ţevilor de extracţie;b) rămâne constantă de-a lungul ţevilor de extracţie; c) se micşorează de-a lungul ţevilor de extracţie.3.9. Care sunt parametrii de care depinde cantitatea de căldură

introdusă în sondă Q0s? (167)603.10. Cum se realizează transferul de căldură al aburului injectat de la

interiorul ţevilor de extracţie la exteriorul coloanei de exploatare3.11. Cum se face transferul de căldură de la coloană la rocile traversate

şi de ce parametrii depinde această cantitatea de căldură cedată stratelor traversate Qc?

3.12. Cum se determină titlul aburului la intrarea în strat x is şi de ce parametrii depinde valoarea acestuia?

3.13. Definiţi eficienţa termică a unu proces de injecţie ciclică de abur E şi comentaţi parametrii de care depinde?

3.14. Care sunt parametrii ce influenţează cantitatea de căldură utilă din stratul productiv Qu şi cantitatea de căldură cedată stratelor adiacente Oca

129

Page 130: operatii si reparatii la sonde

14. Când se aplică metodele de tratare termochimice a stratelor productive şi care este principiul acestor tratamente?

? 3.16. Care sunt variantele de tratare termochimică a stratelor productive

după modul de pompare a soluţiei acide peste reactivul de magneziu şi care este scopul fiecărei variante de tratare?

3.17. În ce constă planul de pompare a soluţiei acide în cazul tratamentelor de termoacidizare încât acestea să-şi atingă scopul?

130

Page 131: operatii si reparatii la sonde

MODULUL 2

OPERAŢII DE INTERVENŢII ŞI REPARAŢII

Obiective:

În acest modul sunt prezentate:• cauzele care conduc la oprirea din funcţionare a sondelor;• tipurile de investigaţii şi modelări pentru a preciza cauzele (tehnice sau

de zăcământ), concrete din fiecare sondă;• instalaţiile cu echipamentele aferente pentru remedierea defecţiunilor

din sondele de producţie;• scule şi dispozitive necesare rezolvării accidentelor tehnice din gaura de

sondă.

Cuprins

4. OPERAŢII DE INTERVENŢII 1424.1. Clasificarea operaţiilor de intervenţie.......................................1424.2. Instalaţii, utilaje şi scule de manevră utilizate la operaţiile de intervenţii.........................................................1434.3. Omorârea sondelor....................................................................145

4.3.1. Aspecte generale..............................................................1454.3.2. Procedee de omorâre a sondelor......................................146

4.4. Deparafinarea echipamentului sondelor de extracţie...............1514.4.1. Aspecte generale..............................................................1514.4.2. Prevenirea depunerii parafinei.........................................1524.4.3. Metode de curăţire a parafinei depuse în echipamentele

sondelor de extracţie........................................................................1534.4.4. Deparafinarea instalaţiei de la gura sondei......................169

4.5. Curăţirea depunerilor de nisip din sonde..................................1714.5.1. Aspecte generale..............................................................1714.5.2. Procedee de prevenire a defecţiunilor produse de nisip în procesul de exploatare a sondelor..............................171

131

Page 132: operatii si reparatii la sonde

4.5.3. Metode de curăţire a nisipului din sonde.........................1724.5.4. Elemente de calcul pentru spălarea dopurilor de nisip.............................................................................1824.5.5. Procedee speciale de curăţire a nisipului din sondele de producţie..................................................186

5. OPERAŢII DE REPARAŢII LA SONDELE DE PRODUCŢIE.........................................................................................................................189

5.1. Epuizarea stratelor productive..................................................1895.2. Inundarea stratelor productive..................................................189

5.2.1. Inundarea stratelor cu apă................................................1895.2.2. Inundarea cu gaze............................................................1925.2.3. Măsuri de remediere aplicate stratelor inundate..............194

5.3. Operaţii de cimentare la sondele de producţie..........................1975.3.1. Cimentarea cu lingura......................................................1975.3.2. Cimentarea prin ţevile de extracţie..................................199

5.4. Repararea coloanelor de exploatare..........................................2095.4.1. Repararea coloanelor deformate fără prinderea ţevilor de extracţie.................................................................210

5.4.2. Repararea coloanelor cu defecţiuni sub formă de spărturi.........................................................................................................213

5.4.3. Repararea coloanelor smulse sau rupte...........................2155.4.4. Repararea coloanelor turtite cu ţevile de extracţie prinse2165.4.5. Manşonarea coloanelor reparate......................................2175.4.6. Întregirea coloanei pierdute.............................................218

6. INSTRUMENTAŢII........................................................................2246.1. Aspecte generale.................................................................2246.2. Instrumentaţii după materialul tubular...............................2256.3. Instrumentaţii după prăjini.................................................2436.4. Instrumentaţii după cabluri.................................................2456.5. Instrumentaţii după scule sau obiecte mărunte scăpate în gaura de sondă...................................................249

6.6. Resăpări de sonde.............................................................252

132

Page 133: operatii si reparatii la sonde

4 OPERAŢII DE INTERVENŢII LA SONDELE DE PRODUCŢIE

4.1. Clasificarea operaţiilor de intervenţie

Operaţiile de intervenţii la sondele de producţie sunt lucrările de scurtă durată, care au drept scop înlăturarea anumitor defecţiuni care conduc la oprirea din producţie a sondei, sau la micşorarea capacităţii de producţie a stratului productiv.

Situaţiile care pot constitui puncte de plecare pentru iniţierea unor operaţii de intervenţii la sonde se prezintă într-o gamă variată:

- defecţiuni ale echipamentului de adâncime cu care este utilată sonda; - schimbarea unor componente uzate ale instalaţiei de suprafaţă;- modificări în programul de exploatare al sondei prin:

• schimbarea metodei de extracţie a sondei; • modificarea unor parametrii ai regimului de lucru;

- prezenţa în coloana de exploatare sau în coloana de extracţie a unor elemente care împiedică deplasarea normală a fluidelor spre suprafaţă (parafină, nisip).

În zona de strat din jurul sondei poate avea loc o micşorare a permeabilităţii absolute a rocilor stratului sau o blocare parţială sau totală a curgerii hidrocarburilor din strat spre gaura de sondă provocată de cauze (naturale sau tehnice) ce au fost menţionate în capitolul 1,.

Pentru remedierea tuturor acestor neajunsuri, în practica de şantier, se aplică o varietate de procedee de lucru.

Operaţiile de intervenţie pot fi clasificate după sistemul de exploatare al sondelor şi după specificul operaţiei astfel: a) Intervenţii specifice pentru sondele în erupţie naturală şi artificială: • deparafinarea ţevilor de extracţie; • curăţirea dopurilor de nisip din ţevile de extracţiei sau din coloană; • instrumentaţii pentru cuţite de deparafinare, cabluri, manometre şi

termometre de adâncime scăpate accidental în sondă. b) Intervenţii specifice sondelor în pompaj cu prăjini: • deparafinarea ţevilor de extracţie; • deparafinarea prăjinilor de pompare; • schimbarea pompelor uzate sau a pistoanelor uzate; • manevrarea pompei de extracţie sau a pistonului pentru control; • introducerea separatoarelor de gaze şi nisip de adâncime;

• instrumentaţii după prăjini de pompare, ţevi de extracţie rupte sau smulse din filet, sau după alte dispozitive de curăţire.

c) Operaţii speciale: • introduceri şi fixări de pachere; • operaţii de intensificare a afluxului de fluide din strat spre gaura de

sondă: tratamente chimice, fisurări hidraulice, tratamente termice;

133

Page 134: operatii si reparatii la sonde

• reperforări sau perforări adiţionale de strate.Majoritatea intervenţiilor se rezumă la manevre de ţevi de extracţie, de

prăjini de pompare, operaţii cu cablu (pistonat, curăţarea cu lingura, lăcărit, deparafinări mecanice).

Lucrările de intervenţii presupun oprirea din producţie a sondelor. Ele conduc la imobilizarea unor utilaje şi forţe de muncă necesare rezolvării cauzelor care le-au generat şi acest lucru duce la cheltuieli însemnate, care influenţează costul tonei de ţiţei.

4.2. Instalaţii, utilaje şi scule de manevră utilizate la operaţiile de intervenţii

Operaţiile de intervenţii se deosebesc de operaţiile de reparaţii capitale,

în afară de durata lor mult mai scurtă şi prin faptul că utilizează de obicei echipamentul normal al sondelor. Ele se execută cu trolii mobile sau trolii fixe de tip uşor.

Pentru manevrarea ţevilor de extracţie şi a prăjinilor de pompare se folosesc ca instalaţii de ridicare turlele de producţie sau masturile cu sistemul geamblac – macara – cârlig şi troliile de intervenţii.

Instalaţiile de intervenţii pot fi fixe, semitransportabile şi transportabile.

Tendinţa permanentă pentru îmbunătăţirea constructivă şi funcţională a instalaţiilor, impusă de necesitatea obţinerii unei eficienţe tehnico – economice, respectiv sporirea debitului efectiv al sondei prin intervenţii şi reparaţii rapide şi de calitate, a condus la construirea troliilor şi instalaţiilor de intervenţii şi reparaţii transportabile pe pneuri.

Pentru efectuarea lucrărilor de intervenţii şi reparaţii şi punere în producţie a sondelor, există în prezent o gamă largă de instalaţii de intervenţii de capacităţi corespunzătoare unui mare interval de adâncimi de lucru (tabelul 4.1).

Tabelul 4.1. Instalaţii de intervenţiiTip P - 80 T – 50B P - 32 P - 20 IC – 5M16

Sarcina maximă la cârlig ( t)

80 50 32 20 16

Adâncimea de lucru ţevi de extracţie 2 7/8 in

6300 4500 2600 2000 1700

Numărul de fire la sistemul manevră

6 6 6 6 6

Numărul tobelor 2 2 2 2 2 Transmisia pentru: masa rotativă

Da Da Nu Nu Nu

Pompă Da Nu Da Da Nu Cap hidraulic cu antrenare hidraulică

Nu Nu Da Da Nu

Înălţimea liberă a mastului (m) 33,4 27,5 25,2 25,2 15,4

Puterea motorului de antrenare (CP)

480motor

350 motor

215motor

215 motor

212 motor

134

Page 135: operatii si reparatii la sonde

separat separat camion camion camionPentru manevrarea în sonde a garniturilor de ţevi de extracţie şi a

prăjinilor de pompare şi pentru executarea operaţiilor de curăţire, pistonare se folosesc împreună cu instalaţiile de ridicare (turle, masturi, trolii de intervenţii) o serie de scule de manevră cum ar fi: • elevatoarele pentru ţevi de extracţie şi prăjini de foraj sunt scule care

se leagă de macara prin intermediul cârligului şi chiolbaşilor şi au rolul de a prinde ţevile de extracţie sau prăjinile de foraj pentru manevră;

• chiolbaşii numiţi şi braţe sunt două piese identice confecţionate din oţel dintr-o singură bucată prin matriţare, care fac legătura între cârlig şi elevator;

• broasca cu pene pentru ţevi de extracţie are rolul de a susţine ţevile de extracţie prinzându-le de corp cu ajutorul unor pene;

• pene pentru prăjini de foraj şi ţevi de extracţie servesc pentru prinderea şi suspendarea garniturii în masa rotativă;

• cleşti pentru ţevi de extracţie – se folosesc pentru înşurubarea şi deşuru- barea ţevilor de extracţie şi din punct de vedere constructiv există:

- cleşti cu două articulaţii pentru corp şi pentru mufe; - cleşti cu bac continuu;

• cleşte mecanizat pentru ţevi de extracţie şi prăjini de foraj cu grup de acţionare hidraulic;

• elevatoare pentru prăjini de pompare; • agăţătoare pentru prăjini de pompare au rolul de a suspenda prăjinile

de pompare în turlă, pentru a le ţine întinse şi a le feri de murdărie. Sunt construite în două variante:

- tip A cu traversă dreaptă; - tip B cu traversă circulară (policandru). • chei pentru prăjini de pompare folosite la înşurubarea şi deşurubarea

prăjinilor de pompare, construite pentru a prinde de pătratul prăjinii sau de mufă. Se construiesc în două variante:

- chei fixe fabricate dintr-o singură bucată prin forjare; - chei cu articulaţie, care au capul şi coada articulate.

4.3. Omorârea sondelor

4.3.1. Aspecte generale

Operaţia de omorâre a unei sonde se execută cu scopul de a asigura la nivelul stratului productiv condiţiile de ţinere în respect a acestuia, prin întreruperea afluxului de fluid pentru o perioadă de timp.

Această operaţie se realizează prin introducerea în gaura de sondă a unui fluid cu o anumită densitate, astfel încât presiunea pfo exercitată de această coloană de fluid asupra stratului productiv să fie mai mare decât presiunea fluidelor conţinute în strat pstrat:

(4.1)

unde: H este adâncimea stratului productiv; ρfo – densitatea fluidului de omorâre.

135

Page 136: operatii si reparatii la sonde

Prin aplicarea operaţiei de omorâre se poate evita pericolul scăpării erupţiei de sub control, respectiv se poate opri o manifestare eruptivă liberă a sondei, când este necesară extragerea coloanei de ţevi de extracţie şi nu se recurge la folosirea unui dispozitiv de extragere a acesteia sub presiune, sau este necesar să se demonteze unele elemente ale instalaţiei de la gura sondei.

Alegerea fluidului de omorâre are o deosebită importanţă. În funcţie de condiţiile existente în sondă şi de caracterul operaţiei ce trebuie executată se poate folosi ca fluid de omorâre ţiţei, apă sau noroi. În general, apa trebuie evitată în operaţiile de omorâre, atunci când stratul omorât trebuie să fie repus în producţie şi când presiunea este relativ mică.

Apa dulce, care pătrunde în porii stratului productiv la contactul său cu ţiţeiul produce fenomene molecular – superficiale, care provoacă o reducere importantă a permeabilităţii efective faţă de ţiţei. În acest caz nisipurile cu permeabilitate absolută mică, împiedică ieşirea apei spre sondă şi îngreunează foarte mult operaţiile de punere în producţie, făcând necesară crearea unei diferenţe de presiune foarte mare între strat şi sondă.

Apa se recomandă ca fluid de omorâre la strate ce se cimentează sub presiune în vederea abandonării şi la sondele de gaze cu presiune mare, deoarece nu se gazeifică uşor.

De asemenea apa sărată se foloseşte sub formă de dop de separare între fluidul din sondă şi noroi pentru a împiedica gazeificarea noroiului.

Ţiţeiul curat este cel mai bun agent pentru omorârea sondelor de producţie cu presiuni mici de strat.

Dacă cerinţele de contrapresiune asupra stratului impun un fluid cu densitate mare se va folosi un fluid de foraj.

Condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească acest fluid de omorâre pentru a se evita efectele negative asupra stratului sunt următoarele: - vâscozitate mică pentru a fi mai uşor pompat; - filtraţie mică încât în stratul productiv să pătrundă cât mai puţină apă; - turta cât mai redusă, dar compactă, pentru a micşora filtrarea apei. Presiunea exercitată de coloana de fluid de omorâre pfo se recomandă a fi cu 20 – 50 bari (20 – 50)∙105 Pa) mai mare decât presiunea statică a stratului şi astfel se poate determina densitatea fluidului de omorâre ρfo cu relaţia 4.2.

, (4.2)

în care: .

Pentru formaţiunile ale căror presiuni statice nu sunt cunoscute se recomandă a se lucra cu noroi cu aceeaşi densitate ca a celui folosit în timpul traversării prin foraj a formaţiunii respective, fără ca sonda să fi prezentat fenomene de manifestare.

4.3.2. Procedee de omorâre a sondelor.

În funcţie de condiţiile existente şi de construcţia sondei se pot folosi mai multe sisteme de omorâre a sondelor: a) omorârea normală a sondelor prin ţevile de extracţie; b) omorârea sondelor prin coloană;

136

Page 137: operatii si reparatii la sonde

c) omorârea sondelor prin lubricare;

d) omorârea prin ţevile de extracţie perforate.

a. Omorârea sondelor prin ţevile de extracţie.

La majoritatea sondelor, fluidul de omorâre este introdus prin interiorul coloanei de ţevi de extracţie, iar evacuarea fluidului din sondă se face prin spaţiul inelar, până când sonda se umple cu fluid de omorâre.

Pentru operaţiile de omorâre se utilizează agregate de pompare mobile, care pot realiza presiuni până la 1050 bar.

În figura 4.1. se poate urmări schema instalaţiei de omorâre a sondelor prin ţevile de extracţie, pentru cazul echipării sondei cu un cap de erupţie cu două braţe sau cu un braţ.

Fazele operaţiei de omorâre a sondelor prin ţevile de extracţie se succed în modul următor:

• Se realizează o presiune la agregat cu 5 – 10 bari mai mare decât cea din capul de erupţie. In această fază ventilele de pe traseul haba cu fluidul de omorâre – ţevile de extracţie sunt deschise şi ventilele ce fac legătura cu coloana sunt închise. • Se deschide ventilul de la coloană după ce presiunea din coloană creşte cu 15 – 20 bari şi se începe scurgerea fluidului din spaţiul inelar, prin duza reglabilă de la capul de erupţie, spre parcul de separatoare. Manevrarea duzei reglabile se va face în concordanţă cu debitul de fluid care se introduce în sondă şi cu presiunea din coloană. • Se continuă introducerea fluidului de omorâre, urmărind scăderea presiunii în coloană şi când se consideră că stratul nu mai produce, se deschide complet duza pentru evacuarea ţiţeiului din sondă şi pentru realizarea circulaţiei cu fluidul de omorâre.

137

Page 138: operatii si reparatii la sonde

Fig. 4.1.Schema instalaţiei de omorâre a unei sonde prin ţevile de extracţie • Fluidul de omorâre este dirijat spre batal când apare la robinetul de

scurgere de la port – duză şi continuă să se facă circulaţie în sondă o perioadă de timp (cca. 30 – 60 minute).

În timpul omorârii sondei, presiunea în ţevile de extracţie ajunge la zero, se menţine câtva timp şi apoi începe să crească uşor datorită frecărilor şi contrapresiunii din coloană.

Operaţia este reuşită, dacă oprind pomparea, sonda este liniştită şi fluidul nu mai iese din sondă pentru că stratul nu mai produce.

După ce se constată acest lucru, se poate trece la efectuarea celorlalte operaţii programate la sondă.

Omorârea sondelor prin ţevile de extracţie prezintă următoarele avantaje: - durată mai mică a operaţiei deoarece ţevile de extracţie au un volum

interior mai mic decât spaţiul inelar şi se umplu mai repede cu fluid de omorâre;

- necesită presiuni de lucru mai mici şi deci se pot realiza debite mai mari;

- posibilitatea de contaminare cu gaze este mai mică, datorită suprafeţei mici în secţiunea transversală a ţevilor de extracţie, când viteza de deplasare a fluidului prin interiorul acestora este mai mare.

b. Omorârea sondelor prin coloană

Această metodă este recomandată la sondele cu presiuni foarte mari, peste 250 – 300 bari (300∙105 Pa) când coloana de exploatare este solicitată aproape de limita ei de rezistenţă.

Fazele necesare pentru operaţia de omorâre a sondelor prin coloană sunt următoarele:

• Se montează legăturile de la agregatul de pompare la coloană, având demontată supapa ventilului de reţinere.

• Se începe pomparea fluidului de omorâre prin spaţiul inelar cu o presiune în linia de pompare mai mare decât cea din coloană.

• Se deschide duza reglabilă de la capul de erupţie, pentru evacuarea fluidului din ţevile de extracţie.

• Se urmăreşte presiunea în ţevile de extracţie pentru stabilirea ritmului de scurgere a fluidului de omorâre. După o creştere a presiunii în ţevi în domeniul de 20 – 50 bari, începe scurgerea fluidului de omorâre prin duza reglabilă într-un ritm din ce în ce mai mare.

Cu cât se menţine o presiune mai mare în ţevile de extracţie, cu atât există mai multă siguranţă că stratul nu va debita şi fluidul de omorâre se va contamina în proporţie mai mică.

La omorârea sondei prin coloană, când noroiul ajunge la capătul superior al ţevilor de extracţie, presiunea în ţevi este încă mare din cauza contaminării cu gaze a noroiului. Pe măsură ce se circulă noroi presiunea scade . Când noroiul nu mai este contaminat cu gaze presiunea este mai mică.

Dacă, la oprirea circulaţiei, sonda nu mai debitează înseamnă că operaţia de omorâre este reuşită. În general, pentru omorârea completă a unei sonde, trebuie să se circule un volum de fluid egal cu 1,5 – 2 ori volumul găurii de sondă. O parte din

138

Page 139: operatii si reparatii la sonde

noroi (aproximativ un volum echivalent cu volumul ţevilor de extracţie) se pierde din cauza contaminării cu gaze şi trebuie eliminat din circuit.

c. Omorârea sondelor prin lubricare

Metoda constă în introducerea lichidului de omorâre în sondă cu ajutorul unui lubricator montat deasupra capului de erupţie (fig. 4.2) sau direct peste ventilul principal de siguranţă (fig. 4.3). Acest procedeu se aplică în cazul când nu se poate obţine circulaţie în sondă, deoarece ţevile de extracţie sau coloana sunt blocate, fie pentru că ţevile de extracţie nu sunt introduse în sondă, cum ar fi în timpul operaţiei de perforare, când sonda începe să manifeste.

Fig. 4.2. Schema omorârii sondei când ţevile sunt blocate

Blocarea poate fi realizată de dopuri de nisip, depuneri de parafină, instrumente scăpate în sondă sau chiar turtirea coloanei.

Lubricatorul este un burlan cu lungime de cca. 10 – 12 m şi cu diametrul între 8 – 10 in. Operaţia de omorâre a unei sonde cu un lubricator montat deasupra capului de erupţie, când ţevile de extracţie sunt blocate (fig. 4.2) se execută astfel: • Se pompează apă sărată sau noroi în lubricator prin ventilul 7, până când acesta se umple. Fluidul de omorâre deversează la batal prin ventilul 1.

139

Page 140: operatii si reparatii la sonde

• Se închide ventilul 7 şi apoi ventilul 1, se face comunicaţie cu coloana de exploatare prin deschiderea ventilului 2, dar şi a ventilelor 3, 4, 5 şi 6. Apa sărată pătrunde în coloană, iar în locul ei vine fluidul din sondă (ţiţei şi gaze). • Se deschide ventilului 8 de la lubricator pentru a verifica umplerea lubricatorului cu fluidul din coloană . • Se închide comunicaţia cu coloana, se deschide ventilul 1 şi ventilul 7 pentru pomparea apei sărate în lubricator. Aceasta elimină ţiţeiul şi gazele din lubricator.

• Se va întrerupe pomparea apei în lubricator, când aceasta apare la batal prin ventilul 1. Operaţia se repetă până la umplerea coloanei cu apă sărată.

Fig. 4.3. Schema omorârii sondei când spaţiul inelar este blocat

Dacă spaţiul inelar este blocat, se vor umple ţevile de extracţie prin lubricare conform schemei 4.3. procedând astfel:

- Se pompează apă sărată în lubricator prin ventilul 1, până când acesta se umple. Ventilul 2 este închis în acest timp, iar ventilele 3 şi 4 sunt deschise, prin ele trecând apă sărată.

140

Page 141: operatii si reparatii la sonde

- Se închid ventilele 1 şi 4, apoi se deschide ventilul 2 prin care apa sărată din lubricator curge prin ţevi spre talpa sondei, iar ţiţeiul şi gazele din sondă fiind mai uşoare,se ridică în lubricator.

- Se închide ventilul 2 când lubricatorul s-a umplut cu lichid din sondă. - Se scurge presiunea din lubricator. După închiderea ventilului de scurgere a presiunii, etapele de pompare a

apei sărate în sondă se reiau în succesiunea prezentată, pentru evacuarea ţiţeiului din sondă.

Operaţia se execută până când gaura de sondă se umple cu apă sărată, creând contrapresiunea necesară pe strat.

d. Omorârea prin ţevile de extracţie perforate

Metoda se foloseşte în cazurile când ţevile de extracţie sunt înfundate la partea inferioară cu nisip şi alte obiecte sau instrumente scăpate accidental.

Dacă ţevile de extracţie sunt blocate numai cu nisip, fără alte corpuri sau obiecte metalice, se poate proceda la o spălare a nisipului cu ajutorul unei garnituri de ţevi de extracţie cu diametru mic de 1 1/4 in, utilizând noroi ca lichid de spălare cu densitatea cerută de adâncimea dopului şi de presiunea stratului.

În cazul când blocarea este datorită nu numai nisipului, ci şi unui obiect metalic înfundat în nisip, se utilizează direct metoda de perforare a ţevilor de extracţie şi omorârea în continuare a sondei cu noroi cu caracteristici adecvate.

Se va proceda în felul următor: • Se măsoară adâncimea dopului de nisip în ţevile de extracţie.• Se va introduce prin coloana de ţevi existentă în sondă o coloană de ţevi

de diametru 1 1/4 in pentru înlocuirea fluidului din ţevile de extracţie cu noroi cu densitatea corespunzătoare. În timpul manevrelor cu această garnitură de ţevi, sonda va fi asigurată cu un prevenitor cu bacuri pentru garnitura de ţevi de diametru mic.

• Se extrag ţevile de extracţie de diametru mic (1 1/4 in) după aducerea fluidului de omorâre adecvat în ţevile existente iniţial în sondă.

• Se va introduce un perforator special cu ţevile de 1 1/4 in. Acest perforator se armează la adâncimea dorită în ţevile de extracţie (existente iniţial in sondă) printr-o mişcare la stânga a garniturii de introducere.

• Se perforează peretele ţevii de extracţie pe o lungime de 2 – 5 m deasupra dopului cu ajutorul unei rozete perforatoare, prin tracţiuni repetate ale corpului perforatorului,

După perforarea ţevilor de extracţie, dacă fluidul din ţevi este mai greu decât cel din spaţiul inelar, se va observa o uşoară creştere a presiunii la manometrul de la coloană.

• Se pompează încet fluidul de omorâre prin ţevi cu spaţiul inelar închis. Acest fluid trece prin perforaturile din ţevi în spaţiul inelar al sondei.

• Se deschide încet duza reglabilă, când presiunea în coloană creşte cu cca. 10 bari (10∙105 Pa).

Pe măsură ce fluidul de omorâre se ridică în spaţiul inelar, presiunea în coloană scade.

• Se circulă în continuare, cu presiunea 0 la coloană, până se constată că fluidul care iese din sondă este omogen şi cu caracteristici identice cu ale fluidului care se pompează prin ţevi. În acest moment sonda este omorâtă. • Se începe extragerea ţevilor de extracţie.

141

Page 142: operatii si reparatii la sonde

Toate manevrele cu ţevile de extracţie se fac cu o instalaţie de prevenire completă pentru asigurarea sondei contra eventualelor manifestări accidentale. În timpul extragerii ţevilor de extracţie, sonda va trebui să rămână plină cu fluid de omorâre şi în acest scop se va pompa fluid de omorâre la fiecare 2 – 4 dubli extraşi, pentru a completa volumul dislocuit de ţevile de extracţie.

4.4. Deparafinarea echipamentului sondelor de extracţie

4.4.1. Aspecte generale

În cursul exploatării unui zăcământ de hidrocarburi, din fluidele care se deplasează (din strat în sondă, prin ţevi şi prin instalaţiile de suprafaţă) se separă, în anumite condiţii de presiune şi temperatură, o mare cantitate de particule sub formă solidă, care se depun în diferite puncte ale acestui traseu.

Parafina sau ceara de petrol reprezintă faza solidă de formula CnH2n+2

începând de la C16H34 până la C64H130. Parafina ca fază solidă aşa cum este cunoscută în şantier reprezintă un amestec de componenţi lichizi, de produse solide (parafină, cerezine) sub formă de cristale fine, la care se adaugă substanţe asfaltoase, răşini, nisip, marnă, argilă.

După conţinutul în greutate al parafinei, ţiţeiurile din ţara noastră se împart în trei categorii: - ţiţeiuri parafinoase cu un conţinut mai mare de 2 % parafină; - ţiţeiuri semiparafinoase cu un conţinut de 1 – 2 % parafină; - ţiţeiuri neparafinoase cu un conţinut mai mic de 1 % parafină.

Separarea şi depunerea parafinei din ţiţei este mult influenţată de temperatură şi de presiune.

Prin scăderea temperaturii se atinge o temperatură de început de cristalizare a parafinei, iar prin scăderea presiunii o parte din hidrocarburi ies din soluţie, astfel încât capacitatea de dizolvare a particulelor solide scade. Temperatura de început de cristalizare este cuprinsă între 35¤– 38¤ C, ceea ce ar corespunde unei adâncimi de depunere a parafinei între 600 şi 1000 m. conform gradientului geotermic şi în funcţie de calitatea ţiţeiului.

Parafina se separă din ţiţei în cristale mici, care, din cauza mişcării fluidului, vin în contact unele cu altele, aglomerându-se în jurul unui nucleu, care poate fi un corp străin cum ar fi particule de nisip, marnă sau chiar particule fine metalice provenite ca urmare a fenomenelor de coroziune Aceste aglomerări de cristale de parafină se depun pe pereţii ţevilor de extracţie, fenomenul fiind accentuat de rugozitatea ţevilor de extracţie. Depunerea de parafină este accentuată la sondele care produc cu intermitenţă, datorită scurgerilor repetate ale ţiţeiului pe pereţii interiori ai ţevilor de extracţie.

Zonele în care are loc depunerea de parafină conform condiţiilor menţionate sunt:

- în porii stratului – în zona din imediata apropiere a găurii de sondă; - la ieşirea din strat pe coloana de exploatare la sondele de adâncimi mici- în interiorul coloanei de ţevi de extracţie. pe prăjinile de pompare la

sondele care produc în pompaj de adâncime;- în interiorul instalaţiei de suprafaţă şi al conductelor de amestec.

142

Page 143: operatii si reparatii la sonde

Depunerile de parafină produc micşorarea capacităţii de producţie a sondelor, datorită înfundării porilor la ieşirea din strat şi pe de altă parte prin micşorarea secţiunii de curgere a fluidelor prin ţevile de extracţie.

Metode pentru diminuarea şi combaterea depunerilor de parafină sunt:- metode de prevenire prin care se evită sau se întârzie precipitarea şi

depunerea parafinei;- metode de curăţire şi îndepărtare a parafinei depuse în echipamentul

prin care circulă ţiţeiul parafinos de la talpă la separator.

4.4.2. Prevenirea depunerii parafinei.

Menţinerea parafinei în suspensie şi antrenarea ei sub formă de cristale sau aglomeraţii de cristale la suprafaţă şi solubilitatea parafinei în ţiţei depinde de regimul de curgere a amestecului şi de regimul termodinamic al sondei..

Din aceste considerente rezultă următoarele mijloace pentru prevenirea depunerii parafinei: a) Menţinerea gazelor în soluţie prin alegerea unui ritm de exploatare corespunzător unei presiuni superioare presiunii de saturaţie şi prin asigurarea unor pierderi de presiune cât mai mici în ţevile de extracţie. b) Evitarea schimbării bruşte de presiune prin următoarele măsuri: - evitarea folosirii duzelor de fund; - evitarea utilizării coloanelor de ţevi de extracţie telescopice; - evitarea pe cât posibil a utilizării supapelor de pornire în zona de pa-

rafinare a ţevilor de extracţie; - controlarea atentă a etanşeităţii mufelor şi a corpului ţevilor de

extracţie. c) Influenţarea condiţiilor de temperatură prin: - prevenirea pierderilor de căldură pe traseul parcurs de ţiţei; - încălzirea ţiţeiului înainte de a se ridica din talpa sondei cu o

temperatură favorabilă depunerii parafinei. d) Evitarea intermitenţelor şi a pulsaţiilor în funcţionarea sondei.

e) Utilizarea unor agenţi cu activitate de suprafaţă cum ar fi inhibatorii de parafină, care lucrează în sensul preîntâmpinării acumulării de cristale de parafină prin menţinerea în suspensie a unei mari cantităţi de cristale fine.

f) Asigurarea unei suprafeţe netede de circulaţie, prin acoperirea la interior a ţevilor de extracţie cu lacuri speciale sau materiale plastice, pentru a împiedica aderarea cristalelor de parafină. În cazul acestor acoperiri cu lacuri sau materiale plastice, chiar dacă nu se realizează prevenirea totală a depunerii parafinei, procesul de depunere a parafinei în interiorul ţevilor de extracţie este mult întârziat şi curăţirea acesteia se face relativ uşor, datorită adeziunii slabe a parafinei la pelicula de material plastic.

g) Utilizarea unui generator cu ultrasunete cu impulsuri, cu efect de acumulări de bule de gaze pe pereţii interiori ai ţevilor, care vor modifica structura moleculei de parafină cu influenţă asupra micşorării temperaturii de formare a cristalelor.

143

Page 144: operatii si reparatii la sonde

4.4.3. Metode de curăţire a parafinei depuse în echipamentele sondelor de extracţie

Metodele de îndepărtare a parafinei depuse pe pereţii interiori ai coloanei de ţevi de extracţie din sondă, pe prăjinile de pompare sau pe pereţii interiori ai conductelor de amestec, constau în:

• curăţirea pe cale mecanică; • curăţirea termică; • curăţirea chimică. Fiecare din aceste metode diferă în funcţie de sistemul de exploatare al

sondelor şi de modul de echipare al acestora.Instalaţii pentru deparafinare mecanică.

Metodele mecanice de deparafinare constau în răzuirea parafinei, care se depune în timpul procesului de exploatare a hidrocarburilor parafinoase pe suprafeţele metalice prin care acestea circulă, cu ajutorul unor dispozitive speciale numite cuţite.

Cuţitele pentru curăţirea mecanică a parafinei se introduc periodic în ţevile de extracţie la sondele exploatate în erupţie naturală şi erupţie artificială care sunt prevăzute cu instalaţie specială de deparafinare.

Ansamblul de deparafinare se compune din următoarele elemente: • cuţitul de deparafinare; • o prăjină grea (sau tijă) montată deasupra cuţitului pentru a asigura

coborârea acestuia în sondă; • un racord special pentru cablu sau sârmă; • cablul sau sârma de lansare şi manevră a cuţitului; • un burlan de deparafinare (cap de pistonare sau cap de deparafinare);• o rolă de ghidare a cablului sau sârmei;• un troliu.

După dimensiunile şi construcţia elementelor componente se deosebesc trei tipuri de instalaţii de deparafinare:

- tip greu; - tip mediu; - tip uşor.

1.Instalaţia de tip greu (fig. 4.4) constă din:curăţitor tubular tip A sau lamelar greu tip B, prăjină grea, racord fix, cablu cu diametru de 12 – 16 mm, cap de coloană pentru pistonat şi un troliu de intervenţie. Ghidarea cablului se face peste geamblacul turlei de producţie.

2. Instalaţia de tip mediu (fig. 4.5) constă din: curăţitor de parafină lamelar uşor tip C sau curăţitor cu cuţite tip D, prăjină grea, racord demontabil, cablu cu diametru de 7 – 8 mm, cap de lansare tip A pentru deparafinare şi troliu mobil de deparafinare. Ghidarea cablului se face peste geamblacul montat pe mastul de producţie.

3.Instalaţia de tip uşor constă din: curăţitor lamelar uşor tip C, prăjină grea, racord demontabil, sârmă cu diametru de 1,9 – 2,2 mm, cap de lansare pentru sârmă tip B, peste a cărui rolă se face ghidarea sârmei şi un troliu manual de tipul Iakovlev sau Halliburton, care de obicei sunt folosite la diferite măsurători în sondă.

144

Page 145: operatii si reparatii la sonde

Deparafinarea mecanică a ţevilor de extracţie la sondele eruptive se realizează folosind curăţitoare de parafină standardizate ce sunt schematizate în figurile 4.7. şi 4.8.

Toate aceste cuţite au la partea superioară un cep cu filet cu ajutorul căruia sunt înfiletate la o prăjină grea.

Prăjina grea este o bară de oţel cilindrică, prevăzută la un capăt cu cep şi la celălalt cu mufă cu filet de prăjină de pompare.

Rolul acesteia este de a asigura greutatea necesară pentru coborârea cuţitului, mai ales la sondele în erupţie naturală cu presiuni mari, respectiv la sondele ce produc cu debite mari sau în rafale.

Fig. 4.4. Instalaţie de deparafinare de tip greu

145

Geamblac

Turlă

Cablu 12 – 16 mm

Cap de pistonare

Cablu

Racord fix

Curăţitor tip B Prăjină grea

Page 146: operatii si reparatii la sonde

Fig. 4.5. Instalaţie de deparafinare de tip mediu

146

Ancoră

Cap de deparafinare

Cablu de manevră 7-8 mm

Mast

Curăţitor tip C sau tip D

Page 147: operatii si reparatii la sonde

a. b. Fig.4.6.Curăţitoare de parafină pentru sondele în erupţie a. curăţitor tubular tip A; b. curăţitor lamelar greu tip B.

♦ Curăţitorul tubular (teacă) – tip A (fig. 4.6.a.) constă dintr-un corp tubular cu o tăietură longitudinală, având diametrul mai mare la partea inferioară (cu câţiva mm mai mic decât diametrul interior al ţevilor prin care se introduce). Partea terminală a corpului este tăiată la 450, pentru a asigura o avansare mai uşoară, dar şi o răzuire mai bună a parafinei de pe pereţii ţevilor de extracţie. La partea superioară este sudată o reducţie pentru legătura cu prăjina grea.

♦ Curăţitorul lamelar greu tipB (fig. 4.6.b.) este format dintr-o lamă de oţel de 15 mm grosime, şi lungime de 1200 mm răsucită într-un sens în partea

147

Page 148: operatii si reparatii la sonde

superioară şi în sens contrar în partea inferioară, evitând posibilitatea de rotire a curăţitorului în ţevi.

a. b. Fig. 4.7. Curăţitoare de parafină pentru sondele în erupţie a. curăţitor lamela uşor tip C; b. curăţitor cu cuţite tip D.

♦ Curăţitorul lamelar uşor tip C (fig. 4.7.a) este format dintr-o lamă de oţel cu grosimea de 7 mm şi lungimea de 500 mm. Pe suprafaţa corpului curăţitorului, care este răsucit sus şi jos în sensuri contrarii, sunt prevăzute nişte ferestre prin care poate trece uşor ţiţeiul din ţevile de extracţie.

♦ Curăţitorul cu cuţite tip D (fluture) din figura 4.7.b. este format dintr-o tijă de oţel pe care sunt sudate trei etaje de câte patru cuţitecu o formă specială. De la un etaj la altul aşezarea cuţitelor se face decalat cu un unghi de 300, astfel încât cuţitele să asigure întreaga circumferinţă, fapt care asigură o curăţire completă a pereţilor coloanei de extracţie.

148

Page 149: operatii si reparatii la sonde

Ghidarea curăţitorului este asigurată de patru lame arcuite, sudate de corpul tijei la partea de jos.

Fig. 4.8. Racorduri pentru cabluri şi sârmea. racord fix pentru cablu; b. racord demontabil pentru cablu; c. racord demontabil

pentru sârme.

Racorduri pentru cabluri. Din punct de vedere al modului de fixare al cablului sau sârmei se deosebesc următoarele tipuri de racorduri:

a) Racordul fix pentru cabluri cu diametrul de 12 – 18 mm (fig. 4.8.a). El este construit dintr-o bucată de ţeavă de oţel care are la partea inferioară filet pentru înşurubarea la prăjina grea, iar la partea superioară are diametrul mai redus şi prevăzut la exterior cu şanţuri circulare pentru a putea fi prins cu corunca în cazul rămânerii în sondă. În interior racordul are o gaură care este cilindrică jumătate din lungime, iar cealaltă jumătate este conică. Din acest tip de racord cablul nu se poate scoate decât prin tăiere;

b) Racordul demontabil pentru cabluri cu diametrul de 7 – 8 mm prezentat în figura 4.8.b nu necesită tăierea cablului pentru demontare. În

a. b. c.

149

Page 150: operatii si reparatii la sonde

interiorul corpului de oţel se fixează o pană din oţel compusă din două bucăţi şi o teacă din tablă galvanizată, care se asamblează peste nodul cablului.

c) Racordul demontabil pentru sârme de 1,7 – 2,2 mm este reprezentat în figura 4.8.c. La acest tip de racord, capul sârmei se îndoaie în jurul unui cui cu diametrul de 8 mm şi cu lungimea de 20 mm. Extremitatea liberă a capului de sârmă se răsuceşte de câteva ori în jurul sârmei. Acest nod cu cuiul sunt reţinute de o pană care intră în corpul racordului.

Burlanul pentru pistonare şi deparafinare (fig.4.9) se montează la capul de erupţie al sondei pentru introducerea curăţitorului de parafină. Acest burlan are diametrul de 31/2 – 4 in şi lungimea de 12 m. Burlanul, la partea superioară, are o mufă în care se înşurubează un cap special pentru etanşare, iar la partea inferioară, are un filet în care se înşurubează o flanşă de legătură la ventilul superior al capului de erupţie. Pe corpul burlanului, la partea inferioară se sudează un ştuţ de 23/8 in la care se montează conducta care serveşte pentru scurgerea în beciul sondei a ţiţeiului care scapă din ţevile de extracţie, prin bacuri, în dispozitivul din capul burlanului.

Capul special de etanşare de la partea superioară a burlanului este numit şi ştergător de ţiţei. Acesta se compune dintr-un corp inferior, un corp intermediar si un capac .În interiorul corpurilor se află garnituri de cauciuc pentru etanşarea cablului şi inele de presare (din două bucăţ) confecţionate din bronz.

Strângerea garniturilor pentru etanşarea pe cablu se face prin rotirea capacului cu ajutorul mânerelor cu care este prevăzut.

Capac

150

Page 151: operatii si reparatii la sonde

Fig.4.9.Burlan pentru deparafinarea1. Deparafinarea mecanică a ţevilor de extracţie la sondele în erupţie

Operaţia de deparafinare se execută cu ajutorul troliului mobil şi constă în următoarele faze:

• Se trece peste geamblac capătul liber al cablului (care este înfăşurat întins pe tobă) cu ajutorul unei sfori de montaj.

• Se introduc pe cablu presgarnitura şi racordul fix şi se face apoi nodul pentru fixarea în racord.

• Se înşurubează la racord prăjina grea (la care se poate ataşa o geală) şi curăţitorul de parafină tip A sau tip B.

• Se introduce în burlan ansamblul de deparafinare. Se montează inelele de presare din bronz şi garniturile de cauciuc,• Se înşurubează presgarnitura la burlanul de deparafinare, care este

montat la capul de erupţie deasupra ultimului ventil.• Se strânge bine capacul presgarniturii pentru asigurarea etanşării

garniturilor de cauciuc pe cablu. • Se ancorează burlanul cu ancore de sârmă în cele patru colţuri ale turlei.

• Se face legătura la conducta de scurgere a burlanului.• După ce instalaţia a fost montată şi controlată, se deschide încet ventilul

superior de la capul de erupţie, observând dacă burlanul nu are scăpări. • Se coboară curăţitorul în ţevile de extracţie până la adâncimea de depunere a parafinei.

Distanţier

Garnituri de cauciuc

Corp intermediar

Corp inferior

Inele de presare

Corpul burlanului

Ştuţ 2 3/8 in

151

Page 152: operatii si reparatii la sonde

Dacă în timpul deparafinării erupţia devine violentă şi se produc pulsaţii puternice, se impune micşorarea duzei la capul de erupţie.

După terminarea curăţirii ţevilor de extracţie, se trage curăţitorul în burlan, se închide ventilul superior de la capul de erupţie, se scurge presiunea din interiorul burlanului, se demontează presgarnitura şi se extrage curăţitorul.

Pentru curăţirea parafinei de pe pereţii ţevilor de extracţie sau a coloanelor de exploatare, se utilizează pe scară mai redusă şi alte tipuri de curăţitoare nestandardizate cum ar fi: curăţitor tip banană (fig. 4.10), cârlig de deparafinare pentru coloană de exploatare (fig. 4.11), curăţitor cu diametru variabil şi lamă mobilă (fig. 4.12), curăţitor cu lamă mobilă şi ştifturi de ghidare, curăţitor cu lame spirale.

a2. Deparafinarea mecanică a ţevilor de extracţie la sondele în erupţie

artificială

Pentru deparafinarea coloanei de ţevi de extracţie la sondele care funcţionează în erupţie artificială se pot folosi aceleaşi instalaţii de deparafinare utilizate la sondele în erupţie naturală, dar se poate utiliza şi un curăţitor special acţionat cu gaze comprimate care necesită montarea unui dispozitiv special la capul de erupţie.

Curăţitorul de parafină acţionat cu gaze comprimate (fig. 4.13) este confecţionat din două plăci metalice sudate în cruce, pe care se sudează o serie de aripioare aşezate înclinat.

La partea superioară curăţitorul are o reducţie prevăzută la exterior cu crestături radiale pentru a putea fi prins şi extras cu o coruncă în cazul rămânerii în sondă.

Fig. 4.10. Cârlig de deparafinare

Fig.4.11. Curăţitor tip banană

Fig.4.12.Curăţitor cu diametrul variabil

şi lamă mobilă

Reducţie cu crestături

Ochi pentru fixare

Corp

Lamămobilă

152

Page 153: operatii si reparatii la sonde

Fig. 4.13. Curăţitor acţionat cu gaze comprimate

Instalaţia necesară pentru utilizarea curăţitorului cu gaze comprimate, schematizată în fig. 4.14, constă dintr-un dispozitiv de lansare format dintr-o ţeavă de 3 1/2 in prevăzută la partea superioară cu un capac cu amortizor. La- teral acest dispozitiv are un ştuţ de 2 in, apoi o mufă cu clapă de oprire şi la partea de jos încă un ştuţ lateral de 1/2 in pentru scurgerea presiunii.

Aripi sudate

Arc

Amortizor

Suport opritor

Capac cu amortizor

153

Page 154: operatii si reparatii la sonde

Fig. 4.14. Schema instalaţiei de deparafinarecu curăţitor acţionat cu gaze comprimate

În coloana de ţevi de extracţie, sub adâncimea de parafinare, se montează

o reducţie scaun, prevăzută cu amortizor pentru oprirea curăţitorului.Operaţia de deparafinare cu acest curăţitor decurge astfel:• Se montează dispozitivul de lansare pe ventilul superior al capului de

erupţie. Se demontează capacul acestuia şi se introduce curăţitorul care se aşează pe clapa de oprire.

• Se va opri injecţia de gaze prin spaţiul inelar al sondei închizând ventilul 1, apoi se închide şi ventilul 2, prin care trecea amestecul de fluid din sondă. Se deschide apoi ventilul 3 de la partea superioară a capului de erupţie şi se acţionează asupra clapetei opritoare, permiţând curăţitorului să coboare în sondă prin ţevile de extracţie sub propria greutate.

• După lansarea curăţitorului în ţevi se începe injecţia de gaze comprimate prin deschiderea ventilului 4 de la baston pentru împingerea curăţitorului până la reducţia scaun. În acest timp curăţitorul a răzuit parafina depusă pe peretele ţevilor de extracţie.

Mufă cu clapă de oprire

Separator

Gaze comprimate

3 5

4 2

Curăţitor

Amortizor

154

Page 155: operatii si reparatii la sonde

• Se va opri injecţia de gaze prin ţevile de extracţie, când curăţitorul a ajuns în punctul terminal, prin închiderea ventilului 4 şi se va trece la injecţia normală a gazelor prin spaţiul inelar prin deschiderea ventiluluui1. • Evacuarea din sondă a amestecului de ţiţei şi gaze şi dirijarea acestuia spre separator se realizează prin dispozitivul de lansare, deschizând ventilul 5.

• Ridicarea curăţitorului în dispozitivul de lansare de fluidul din sondă. Curăţitorul trece de clapa de oprire lovind amortizorul capacului, dar nu poate reveni în sondă, deoarece clapa revine imediat în poziţia închis sub acţiunea unui arc.

• Se deschide ventilul 2 pentru revenirea ţiţeiului la traseul normal prin braţul capului de erupţie şi se închid ventilele 3 şi 5. Pentru extragerea curăţitorului de deparafinare din capul de lansare se vor scurge gazele prin ştuţul inferior de 1/2 in şi apoi se demontează capacul dispozitivului de lansare.

a3. Deparafinarea mecanică a ţevilor de extracţie ţi a prăjinilor de pompare la sondele în pompaj cu prăjini

Deparafinarea ţevilor de extracţie la sondele în pompaj cu prăjini se realizează cu ajutorul unor curăţitoare elicoidale numite screpere (fig. 4.15).

Un screper are corpul de formă cilindrică din oţel cu un diametru mai mic cu 4 – 5 mm decât diametrul interior al ţevilor de extracţie prin care se introduc. Pe suprafaţa corpului sunt prelucrate trei cuţite tăietoare înfăşurate după o elice stânga. La capete are mufe cu filet corespunzător diametrului prăjinilor cu care se introduc.

Fig. 4.15. Curăţitor elicoidal

Curăţitoarele se introduc în locul mufei între două prăjini de pompare pe toată lungimea zonei de depunere a parafinei.

Curăţirea parafinei de pe coloana de ţevi de extracţie, în acest caz, se face în mod continuu prin mişcarea sus jos a garniturii de prăjini de pompare pe o lungime egală cu lungimea cursei de pompare în timpul funcţionării normale, sau în mod periodic pe toată zona de depunere a parafinei prin executarea unei manevre a garniturii de prăjini de pompare pe o distanţă mai mare decât distanţa dintre două curăţitoare.

La sondele echipate cu pompe care se introduc cu prăjinile de pompare, pentru a nu sălta pompa din locul de fixare în timpul acestor manevre se utilizează un dispozitiv de cuplare - decuplare numit baionetă Donţov (fig. 4.16), intercalată în garnitura de prăjini la o adâncime mai mare decât cea la care se depune parafina.

Dispozitivul se compune din două părţi :

155

Page 156: operatii si reparatii la sonde

- ţeava sau teaca baionetei prevăzută în interior cu două canale paralele de formă specială (fig.4.16 b);

- tija de agăţare care intră în teaca baionetei şi se fixează în aceasta cu ajutorul a două aripioare, ce se angajează în canalele practicate în corpul baionetei.(fig.4.16 c).

a . b. c. Fig 4.16.Baioneta Donţov a .dispozitivul baionetă cuplat; b. teaca baionetei; c. tija agăţătoare cu aripioare.

Pentru decuplarea baionetei se lasă o parte din greutatea garniturii de prăjini asupra dispozitivului, se roteşte garnitura la dreapta şi apoi se trage în sus. Pentru cuplare se lasă baioneta în jos şi, automat, aripioarele tijei de agăţare alunecă pe canalele înclinate şi se opresc în porţiunea înfundată a acestora.

La sondele în pompaj echipate cu pompe care se introduc cu ţevile de extracţie nu este necesar acest dispozitiv, deoarece pistonul poate fi ridicat din pompă prin intermediul prăjinilor de pompare fără a se scurge lichidul din ţevi.

O curăţire mai bună a ţevilor de extracţie de parafină, concomitent cu curăţirea tijelor de pompare de parafină, se realizează la extragerea garniturii de prăjini de pompare pentru schimbarea pompelor tip P(R) sau schimbarea pistoanelor la pompele tip T.

Deparafinarea prăjinilor de pompare se face prin răzuirea directă în timpul extragerii acestora din sondă.

Tije dezgăţare

Aripioare Teaca baionetei

156

Page 157: operatii si reparatii la sonde

Pentru răzuire, de obicei, se foloseşte o sârmă care se înfăşoară în jurul prăjinii şi se ţine întinsă cu două inele (mânere) de un sondor, în timp ce se extrage din sondă garnitura de prăjini de pompare. Acest procedeu este dezavantajos, prezentând pericol de incendiere şi o parte din parafină curge în sondă.

În loc de sârmă se folosesc foarfece de deparafinare, care au două lame prevăzute fiecare cu o scobitură semicirculară. Când sunt strânse lamele formează o deschidere egală cu secţiunea prăjinii.

S-au construit şi se utilizează sporadic în şantier unele ştergătoare speciale pentru curăţirea parafinei de pe prăjinile de pompare.

Fig.4.17.Curăţitor pentru prăjini Fig.4.18.Dispozitiv de curăţire de pompare cu ştergătoare a prăjinilor de pompare de cauciuc. cu cuţit metalic.

În figura 4.17 este schematizat un dispozitiv de curăţire cu ştergătoare de cauciuc care se montează în locul cutiei de etanşare pe prăjina lustruită. Acest dispozitiv este prevăzut cu două plăci de cauciuc semicirculare sau elicoidale, care freacă pe prăjinile de pompare în timpul extragerii din sondă. Parafina răzuită se scurge prin două braţe laterale. Nişte aripioare presate de un arc împiedică pătrunderea parafinei răzuite în ţevile de extracţie.

În figura 4.18 este schematizat dispozitivul de curăţire a parafinei de pe prăjinile de pompare cu un cuţit metalic.

b. .Metode termice de deparafinare a ţevilor de extracţie din sonde

Aceste metode se realizează prin ridicarea temperaturii în zona de depunere a parafinei, încât aceasta să se dizolve şi să fie antrenată în curentul ascendent de fluid din sondă.

Căldura necesară topirii parafinei se obţine prin: - circularea unui agent termic în sondă; - folosirea unui sistem de încălzire electrică a ţevilor de extracţie. b1 .Deparafinarea ţevilor de extracţie prin circularea unui agent termic.

Prăjină de pompare

Braţe laterale

Ţevi de extracţie

Aripioare

Plăci de cauciuc

Cuţit

Prăjină de pompare

Arc

Ţevi de extracţie

157

Page 158: operatii si reparatii la sonde

Se poate utiliza aburul ca agent termic, care se introduce în spaţiul inelar şi iese prin ţevile de extracţie împreună cu ţiţeiul încălzit.

La sondele în erupţie artificială, aburul se introduce odată cu gazele ce se injectează în sondă pentru ascensiune.

La sondele în pompaj se scurge presiunea din coloană şi apoi se racordează generatorul de abur la coloană.

Deparafinarea ţevilor din aceste sonde se desfăşoară în patru etape: 1) se injectează aburul în coloană, menţinând pompa în funcţiune

aproximativ 15 minute; 2) se continuă injecţia de abur, dar sonda se opreşte din funcţiune timp de

15 minute, pentru a realiza încălzirea ţiţeiului în repaus şi topirea parafinei de pe pereţii ţevilor;

3) se repune sonda în funcţiune 15 minute, paralel cu injecţia de abur;4) se opreşte din nou sonda cca. 15 minute pentru încălzirea ţiţeiului în

repaus. Se opreşte injecţia de abur şi sonda este trecută în funcţionare continuă. Se mai poate introduce în sondă un alt fluid încălzit prin circulaţie directă sau inversă. Folosirea fluidelor calde are avantajul că nu-şi schimbă volumul, prin cedarea căldurii înmagazinate, pe când aburul, prin condensare, îşi micşorează mult volumul de circulaţie. Cel mai utilizat agent termic este ţiţeiul neparafinos sau semiparafinos încălzit la 60 – 800 C.

Apa cu toate că are o capacitate termică mai bună nu se recomandă, deoarece poate avea o influenţă dăunătoare asupra productivităţii stratului exploatat.

b2. Deparafinarea ţevilor de extracţie cu încălzitoare electrice

După modul cum se face transformarea energiei electrice în energie calorică se deosebesc două tipuri de încălzitoare:

- încălzitor electric cu rezistenţă; - încălzitor electric cu inducţie.

Încălzitorul electric cu rezistenţă (fig. 4.19) constă din doi conductori legaţi în serie, cu rezistenţe diferite. Aceşti conductori sunt coloana de ţevi de extracţie echipată cu mufe izolate şi coloana de exploatare. Căldura degajată de ţevile de extracţie la trecerea curentului electric va fi mai mare decât cea din coloana de exploatare, datorită diferenţei de secţiune (Aţevi > Acoloană → deci Rt > Rc ) şi pe baza legii Joule – Lenz rezultă Qt > Qc

sau: (4.3)

unde: Q este cantitatea de căldura ce se degajă (în ţevi Qt, în coloană Qc); I – intensitatea curentului electric; Rt – rezistenţa electrică a coloanei de ţevi de extracţie; Rc– rezistenţa electrică a coloanei de exploatare; t – durata de trecere a curentului electric prin cei doi conductori.

În cazul utilizării unui astfel de încălzitor electric pentru deparafinare trebuie să se asigure elementele necesare de izolare a ţevilor de extracţie faţă de coloana de exploatare prin mufe izolatoare şi un dispozitiv de contact la capătul inferior al ţevilor pentru închiderea circuitului electric între ţevi şi coloană.

158

Page 159: operatii si reparatii la sonde

La sondele exploatate în pompaj circuitul este format din prăjini şi ţevi de extracţie, punctul de contact fiind pistonul pompei pentru sonde de mică adân-

cime sau un dispozitiv de contact cu arcuri montat pe prăjini sub adâncimea de depunere a parafinei.

Încălzitorul cu inducţie (fig. 4.20) constă dintr-un corp cilindric de metal (ţeavă de extracţie), îmbrăcat cu material izolant peste care se înfăşoară o bobină cu sârmă de cupru, acoperită la rândul său cu material izolant şi întregul ansamblul este închis într-o manta. Capătul inferior al bobinei se sudează la corpul metalic, iar cel superior se leagă la dispozitivul de contact cu coloana de exploatare. Încălzitorul fiind montat în coloana de ţevi la o anumită adâncime, alimentarea se face prin intermediul ţevilor de extracţie şi al coloanei de exploatare legate la sursa de curent. Încălzirea este provocată de curentul alternativ indus.

c. Metode chimice de deparafinare a ţevilor de extracţie

Aceste metode constau în introducerea în ţevile de extracţie a unui solvent, fie în stare pură, fie dizolvat într-un lichid. Tipul de solvent necesar la fiecare sondă, cantitatea necesară pentru tratare, proporţia faţă de agentul de transport,durata tratării şi frecvenţa operaţiilor de se stabilesc pe cale experimentală, prin luarea de probe de parafină brută curăţată de pe pereţii ţevilor de extracţie şi examinarea gradului de solubilitate corespunzător diferiţilor solvenţi în aceleaşi condiţii de lucru. Pentru dizolvarea parafinei se pot utiliza: sulfura de carbon, tetraclorura de carbon, clorura de metilen, cloroform, butan, fie sub forma unui singur component, fie sub forma unui amestec de mai mulţi solvenţi. Pentru transportul solventului în gaura de sondă se poate folosi: benzină, petrol lampant, motorină, ţiţei neparafinos.

Pentru deparafinarea ţevilor din sondele eruptive se procedează astfel:

Fig.4.19 .Schema deparafinării ţevilor de extracţie

cu încălzitor electricFig.4.20 .Schema deparafinării

ţevilor de extracţiecu încălzitor prin inducţie

159

Page 160: operatii si reparatii la sonde

- Se introduce solventul prin ţevile de extracţie, unde este lăsat timp de 3 – 4 ore menţinând sonda închisă pentru dizolvarea parafinei.

- Se deschide sonda pentru un timp scurt pentru curăţire. - Se închide din nou sonda şi se introduce solvent. Operaţia se repetă de câteva ori în succesiunea menţionată, apoi se

repune sonda în funcţionare normală.Introducerea solventului cu o densitate mai mare decât a fluidului din

sondă se face prin lubricare.

La sondele în pompaj este indicată aplicarea circulaţiei solventului. Se măreşte debitul sondei crescând elementele de pompare, astfel încât

se reduce submergenţa. Se introduce solventul în spaţiul inelar coloană de exploatare – ţevi de

extracţie apoi este aspirat de pompă împreună cu fluidul din sondă şi refulat în ţevile de extracţie.

Când solventul ajunge la capul de pompare se dirijează în spaţiul inelar şi se face circulaţia amestecului ţiţei – solvent până se obţine curăţirea depunerilor de parafină din ţevile de extracţie.

Înainte de a reintroduce în circuit amestecul de ţiţei – solvent care a fost extras din sondă se va face o separare a parafinei antrenate din sondă.

4.4.4. Deparafinarea instalaţiei de la gura sondei

Sondele care produc ţiţei parafinos vor avea probleme de depunere a parafinei şi în instalaţia de suprafaţă: cap de erupţie şi conducta de amestec.

a Deparafinarea capului de erupţie se realizează:

- pe cale mecanică; - pe cale termică.

Pentru deparafinarea mecanică este indicat a se folosi un ansamblu de curăţire numit dispozitivul de curăţire tip Ştefănescu (fig.4.21).

PistonCurăţitor

TijăCilindruAmortizor

Racord

Conductă cu ventil de scurgerea presiunii

Conductă1/2in

160

Page 161: operatii si reparatii la sonde

Fig.4.21. Dispozitiv mecanic de curăţire a braţului capului de erupţie

Acest dispozitiv constă dintr-o tijă metalică, având la un capăt un curăţitor răsucit în dublu sens şi la celălalt capăt un piston. Dispozitivul se racordează cu extremitatea unde este curăţitorul spre ventilul de la crucea capului de erupţie, iar cealaltă extremitate se pune în legătură cu spaţiul inelar, unde presiunea este superioară celei din ţevile de extracţie şi aceasta va acţiona asupra pistonului împingând curăţitorul până la capătul braţului de erupţie. Se va închide legătura dispozitivului cu coloana şi se scurge presiunea care a acţionat asupra pistonului şi astfel curăţitorul va ajunge în poziţia iniţială.

Deparafinarea pe cale termică a braţelor capului de erupţie se realizează cu ajutorul generatorului de abur racordat la capul de erupţie.

b.Deparafinarea conductei de amestec se poate realiza pe cale

- mecanică, - termică - chimică.

Deparafinarea mecanică a conductei de amestec se face cu ajutorul unor curăţitoare speciale numite godevile.

Godevilul (fig. 4.22) este un dispozitiv compus dintr-o tijă centrală, cu una sau mai multe articulaţii, pe care se fixează un grup de aripi răzuitoare, nişte pârghii, care au la capete rotiţe dinţate pentru ghidare şi nişte suporţi pentru montarea unor garnituri de etanşare. Articulaţiile permit godevilului să treacă cu uşurinţă prin curbele conductei. Garniturile de etanşare confecţionate din piele sau cauciuc sintetic au rolul de a pune în mişcare godevilul sub acţiunea fluidului şi de a împinge parafina răzuită de pe peretele interior al conductei.

Aripile răzuitoare sunt nişte lamele de oţel cu rol de curăţire a parafinei. Roţile dinţate, executate din oţel ghidează curăţitorul şi împiedică rotirea lui.

Pentru lansarea şi primirea godevilelor, se realizează nişte legături speciale la conductele de amestec, numite conducte de ocol, prevăzute cu ventile pentru dirijarea fluidelor o perioadă scurtă necesară introducerii şi extragerii acestor curăţitoare.

Ansamblul de conducte şi ventile necesare introducerii şi extragerii godevilului se numesc staţii sau gări de lansare şi primire a godevilelor.

Tijă centralăArcArc

Garnituri din piele

PârghiiRoţi directoare

Suport PârghiiRoţi directoare

Cuţite curbate

Articulaţie

161

Page 162: operatii si reparatii la sonde

Fig. 4.22. GodevilDeparafinarea pe cale termică a conductelor se face prin injectarea de

abur supraîncălzit sau ţiţei fierbinte.

Deparafinarea chimică a conductelor se realizează cu solvenţi, ce se stabilesc cantitativ şi calitativ pe cale experimentală.

Prevenirea depunerii parafinei pe conducta curăţată se face prin introducerea periodică în curentul de lichid a unor dopuri de solvent pur.

4.5. Curăţirea depunerilor de nisip din sonde

4.5.1. Aspecte generale

Cele mai frecvente dificultăţi întâmpinate în schelele petroliere la punerea în producţie şi pe parcursul exploatării sondelor de ţiţei sunt cauzate de viiturile de nisip din formaţiunile productive.

Principalele dificultăţi create de viiturile de nisip sunt : - formarea unor dopuri în interiorul coloanei de exploatare în ţevile de

extracţie sau în capul de erupţie al sondei, ceea ce creează reducerea afluxului de fluide din formaţiune;

- acţiunea abrazivă asupra utilajelor de extracţie, care se avariază prematur, impunând executarea unui volum mare de lucrări de intervenţie pentru înlocuirea lor;

- crearea unor caverne în strat datorită extrageri unei cantităţi mari de nisip, care poate duce la surparea stratelor superioare, fapt care provoacă păpuşarea coloanei de exploatare sau punerea în comunicaţie a unor strate acvifere sau gazeifere cu cele aflate în exploatare.

Nisipul antrenat de fluidul din strat provine mai mult din vecinătatea găurii de sondă, deoarece aici viteza de curgere prin mediul poros este mai mare.

Nisipul pătruns în sondă poate fi antrenat direct de fluid în ascensiunea sa la suprafaţă, sau se poate depune la talpa sondei şi astupă perforaturile.

În cazul opririi sondei în vederea efectuării unor operaţii sunt create condiţii prielnice de depunere a nisipului.

4.5.2. Procedee de prevenire a defecţiunilor produse de nisip în procesul de exploatare a sondelor

Pentru asigurarea unui proces normal de exploatare a sondelor care produc din strate neconsolidate, trebuie aplicate măsuri corespunzătoare pentru reţinerea unei cantităţi cât mai mari de nisip în strat, iar pentru nisipul pătruns în gaura de sondă trebuie asigurate condiţii de ascensiune a acestuia la suprafaţă împreună cu fluidele produse.

Procedee de prevenire a trecerii nisipului din strat în gaura de sondă: - aplicarea unui ritm scăzut de extracţie a fluidelor, prin reglarea

parametrilor de funcţionare a sondei, încât viteza de deplasare în strat a fluidelor să fie mai mică decât viteza critică de antrenare a nisipului;

- introducerea în gaura de sondă de filtre: • metalice;

162

Page 163: operatii si reparatii la sonde

• cu pietriş; - consolidarea nisipului în zona de strat din jurul găurii de sondă prin:

• injecţie de nisip cuarţos; • injecţie de răşini epoxidice sau alte materiale plastice.

Extragerea normală a nisipului din sondă, atunci când aceasta iese din strat odată cu fluidul necesită folosirea unor echipamente speciale de extracţie cum ar fi: pompe speciale cu cilindrul mobil, pompe telescopice, pompe acţionate cu prăjini tubulare sau extracţia prin circulaţie de gaze – ţiţei,

4.5.3. Metode de curăţire a nisipului din sonde

Cu toată gama de procedee de care se dispune în prezent pentru prevenirea înnisipării sondelor şi, mai ales, datorită aplicării adesea necorespunzătoare a acestor procedee există încă un număr de cazuri în care înnisiparea se produce şi de aceea este necesar de a recurge la efectuarea unor operaţii de curăţire Curăţirea dopurilor de nisip din sonde se poate realiza:

• cu linguri - cu clapă; - cu piston; - hidropneumatice.

• prin circulaţie cu fluide de spălare; • cu dispozitive speciale.

a. Curăţirea nisipului cu lingura

Această metodă de curăţire a nisipului acumulat pe talpa sondei se aplică la sondele cu presiuni de strat mici, unde nu se poate realiza circulaţia fluidelor şi pentru curăţirea dopurilor de nisip de înălţime mică (sub 10 m).

a.1. Lingura de curăţat cu clapă (fig.4.24) este alcătuită dintr-un burlan cu diametrul puţin mai mic decât diametrul coloanei de exploatare, cu o lungime de 6 – 7 m. La partea inferioară are o clapă care se deschide de jos în sus, iar la partea superioară o reducţie,în care se montează o geală de producţie.

După forma burlanului de la partea inferioară de sub clapetă (şiu) se disting două tipuri de linguri cu clapă:

- tip A cu şiul cilindric (fig.4.23 a); - tip B cu şiul ascuţit (fig.4.23.b).

163

Page 164: operatii si reparatii la sonde

. a . b. Fig.4.23. Linguri cu clapă

Lingura tip B se utilizează la curăţirea dopurilor compacte datorită şiului sub formă de baionrtă ce asigură o desprindere mai uşoară a nisipului din dop.

Operaţia de curăţire a nisipului se face prin introducerea în sondă a lingurii cu clapă împreună cu o geală cu un cablu de diametru de 15 – 18 mm dând bătăi în podul de nisip prin ridicarea şi coborârea repetată a lingurii pe o înălţime de 5 – 10 m.

Nisipul desprins din dopul de nisip pătrunde în lingură şi este reţinut de clapetă în timpul extragerii lingurii din sondă.

Lingura se descarcă la suprafaţă prin aşezarea pe un bolţ aflat în haba de descărcare care împinge clapeta spre interior.

Pentru a verifica dacă lingura avansează se marchează pe cablu un semn cu sfoară, în momentul când lingura se ridică de pe podul de nisip. Acest semn serveşte ca reper pentru măsurătorile ulterioare a podului de nisip.

a2. Lingură de curăţit cu piston (fig.4.24) asigură o curăţire mai eficientă şi mai rapidă a dopurilor compacte din sondele cu nivel mic (sub 100 m) decât lingurile obişnuite cu clapă.

164

Page 165: operatii si reparatii la sonde

Fig.4.24 . Lingură de curăţit cu piston O astfel de lingură folosită în şantierele noastre constă dintr-un corp

cilindric de oţel în interiorul căruia se află un piston, acţionat de cablu cu care se face lansarea lingurii în sondă. Pistonul are o formă tubulară şi este prevăzut la partea superioară cu o supapă în formă de disc. Când lingura ajunge la talpă, se trage de cablu, pistonul se ridică în lingură creând un efect de aspiraţie în spaţiul de sub el.Ca urmare a acestui efect, spaţiul eliberai de piston se va umple cu nisip din zona de talpă, care va fi reţinut în corpul lingurii de supapa de la capătul de jos al lingurii şi adus la suprafaţă.

Lungimea acestor linguri este de 7,5 – 9 m, iar diametrul de 2 1/2 - 7 in. Deasupra lingurii se montează o tijă grea.

a3: Linguri cu cameră de aspiraţie.

Lingura prezentată schematic în figura 4.25 a şi b este alcătuită dintr-un corp cilindric de oţel prevăzut la partea inferioară cu o supapă cu clapă şi la partea superioară cu o geală.

Dispozitivul de declanşare asigură etanşarea, respectiv punerea în comunicaţie a camerei de aspiraţie şi a camerei de încărcare prin comanda unei supape cu bilă.

Cablu de lansare

Supapă disc

Piston

Corpul lingurii

Supapă cu clapă

165

Page 166: operatii si reparatii la sonde

a. b.

Fig. 4.25. Linguri cu cameră de aspiraţie

Dispozitivul de declanşare se compune dintr-o piesă specială cu şanţ care se poate deplasa pe o anumită cursă limitată de un opritor din peretele lingurii.

Pe partea opusă opritorului, fixat tot în peretele lingurii se află un prag pe care poate culisa un deget mobil împins în locaşul piesei speciale şi un resort.

Introducerea lingurii în sondă se face cu un cablu, la care se ataşează o geală prin intermediul unei reducţii.

În timpul introducerii în sondă, supapa cu bilă este închisă, în spaţiul de deasupra acesteia fiind o presiune egală cu presiunea atmosferică.

Când se ajunge cu lingura pe talpă, geala continuă să se deplaseze în jos pătrunzând în corpul lingurii. La un moment dat atinge piesa specială pe care o deplasează brusc în jos, provocând astfel şi deschiderea supapei cu bilă deci punerea în comunicaţie a celor două camere.

Diferenţa de presiune dintre cele două camere permite pătrunderea lichidului din camera inferioară cu viteză în camera superioară. În locul său pătrunde lichidul din sondă, care antrenează o anumită cantitate de nisip din talpa sondei, care este reţinută în lingură de supapa cu clapă.

Geală

Corp Piesă specială

Supapă cu clapă

Dispozitiv de declanşare

Cameră de aspiraţie

Cameră de încărcare

Supapă cu bilă

Piesă cu şanţ

Opritor

Prag Resort

Deget mobil

Manşon

166

Page 167: operatii si reparatii la sonde

Supapa cu bilă rămâne deschisă până ce lingura este adusă la suprafaţă şi când este armată din nou, prin împingerea degetului mobil deasupra pragului opritor cu ajutorul unui cui prin orificiul practicat în corpul lingurii.

Golirea lingurii la suprafaţă se realizează învârtind manşonul de la capătul de jos al lingurii, pentru a descoperi fereastra prevăzută în corpul lingurii la partea inferioară.

Pe corpul lingurii este montat un dispozitiv de reglare, care are rolul de a asigura scurgerea excesului de presiune şi de a menţine lingura, după încărcare, la o presiune de 1− 2 bari (necesară pentru golire la suprafaţă).

b. Curăţirea prin spălare a dopurilor de nisip din talpa sondei sau din ţevile de extracţie

Operaţia de curăţire a dopurilor de nisip de înălţime mare, sau situate la adâncimi mai mari şi în coloane cu diametre mari, se execută prin spălare. De asemenea operaţia de spălare se aplică la sondele cu caracter semieruptiv sau la sondele care necesită luarea unor măsuri speciale de siguranţă.

Circulaţia pentru spălare se execută cu agregate de pompare mobile şi mai rar cu pompe de intervenţie fixe.

Pentru spălarea dopurilor de nisip din sondele de producţie se foloseşte de obicei ţiţei şi,numai în anumite cazuri, apa sau noroiul.

Spălarea cu apă ar fi cea mai ieftină metodă, dar prezintă dezavantajul că poate colmata stratul.

Spălarea prin circulaţie cu apă se utilizează: - la sondele de gaze; - la sondele de ţiţei cu apă multă; - la sondele la care stratul urmează să fie cimentat, pentru a deschide alte

orizonturi productive.Spălarea cu noroi se aplică la sondele eruptive cu presiuni mari, la care

operaţia de omorâre s-a făcut cu noroi.După modul cum se execută circulaţia fluidelor în strat se disting trei

sisteme de spălare:• spălare prin circulaţie directă, când lichidul de spălare este pompat prin

ţevi şi iese prin spaţiul inelar dintre coloana de exploatare şi ţevile de extracţie;

• spălare prin circulaţie indirectă, când lichidul de spălare este pompat prin spaţiul inelar dintre coloana de exploatare şi ţevile de extracţie şi iese împreună cu nisipul prin ţevile de extracţie;

• spălarea prin circulaţie combinată, când se lucrează alternativ cu circulaţie directă şi indirectă.

b1. Spălarea dopurilor de nisip prin circulaţie directă

Instalaţia utilizată pentru spălarea directă este schematizată în figura 4.26 şi cuprinde la suprafaţă o pompă de spălare şi un cap de injecţie (cap hidraulic de tip uşor). Legătura între ele se realizează prin intermediul unui încărcător şi al unui furtun elastic

În sondă se află coloana de ţevi de extracţie introdusă până deasupra dopului de nisip, ataşată la capul de injecţie şi suspendată în cârlig.

Pompa circulă fluidul de spălare din haba H1 prin furtun, cap hidraulic, ţevi de extracţie şi fluidul se ridică împreună cu nisipul antrenat din talpa sondei prin spaţiul inelar, fiind adus la suprafaţă în haba H2.

167

Page 168: operatii si reparatii la sonde

După ce s-a înaintat cu o bucată de ţeavă sau un pas, se opreşte circulaţia, se lasă ţevile în pene sau în elevator, se dă la o parte capul hidraulic şi se adaugă o altă bucată de ţeavă de extracţie la care se montează din nou capul hidraulic şi se continuă spălarea.

Fig.4.26. Schema instalaţiei pentru spălare prin circulaţie directă.

În timpul cât este oprită circulaţia, pentru adăugarea bucăţii de avansare, nisipul care se află în suspensie în lichidul din spaţiul inelar se poate depune şi poate prinde ţevile de extracţie. De aceea, înainte de adăugarea unei bucăţi, trebuie făcută circulaţie timp de 15 – 20 minute pentru a asigura evacuarea unui volum de fluid cu nisip echivalent cu volumul spaţiului inelar.

Realizarea unei circulaţii directe continue, deci evitarea pauzelor de circulaţie din timpul adăugării bucăţii de avansare, se poate asigura folosind mufele speciale cu supapă de tipul celei prezentate în figura 4.27.

H2 H1

168

Page 169: operatii si reparatii la sonde

Fig 4.27. Mufă cu supapă

Ţeava de refulare a pompei sau a agregatului de pompare este prevăzută cu două furtunuri, având fiecare câte un ventil (1 şi 2). Aceste ventile sunt racordare la ţeava de refulare (fig. 4.28).

Fig. 4.28. Schema legăturilor pentru circulaţie directă continuă

Când s-a avansat cu o bucată de ţeavă şi când mufa specială a acelei bucăţi a ajuns pe elevator (sau deasupra broaştei cu pene) se racordează cel de-al doilea furtun la mufa cu supapă în locul dopului de la mufa specială, care se îndepărtează şi se începe pomparea prin această mufă, deschizând ventilul 2 şi închizând ventilul 1 de la refularea pompei (fig. 4.28).

Clapeta mufei speciale este deplasată de curentul de fluid şi se aşează pe scaunul ei obturând trecerea fluidului în sus. În acel moment se poate deşuruba capul hidraulic şi se înşurubează o altă bucată de ţeavă de extracţie pentru avansare, prevăzută şi ea cu mufă specială. Când legătura la capul hidraulic (de spălare) este terminată, circulaţia fluidului prin mufa specială se opreşte prin închiderea ventilului 2 de la acest furtun şi deschiderea ventilului 1 de la furtu-

Corpul mufei

Clapetă retractabilă

DopScaunul clapetei

169

Page 170: operatii si reparatii la sonde

nul ce face legătura cu capul hidraulic. În acest caz clapeta obturează ieşirea laterală a mufei speciale şi în locul furtunului se poate monta un dop.

Avantajul spălării directe constă în faptul că există posibilitatea montării unor ajutaje la capătul inferior al ţevilor de extracţie, realizând astfel un jet puternic de spălare.

Dezavantajele acestei metode de circulaţie sunt următoarele:- viteză mică de ascensiune a lichidului cu nisip, datorită secţiunii mari

pe care o prezintă spaţiul inelar. Realizarea unor viteze corespunzătoare de deplasare a nisipului în curentul ascendent necesită folosirea unor pompe cu debit mare;

- uzura coloanei de exploatare datorită frecventelor curăţiri prin deplasarea nisipului în spaţiul inelar al sondei;

- necesitatea circulaţiei suplimentare, fără avansare, înainte de adăugarea unei noi bucăţi de manevră, dacă nu se utilizează mufele speciale cu supapă.

b2. Spălarea dopurilor de nisip prin circulaţie indirectă

Pentru a înlătura dezavantajele prezente la spălarea prin circulaţie directă se foloseşte spălarea indirectă.

Instalaţia pentru spălare indirectă (fig. 4.29) se compune din acelaşi utilaj ca şi la spălarea directă, având în plus la gura sondei un dispozitiv de etanşare a spaţiului inelar (coloana de exploatare – ţevi). În acest scop se poate utiliza un prevenitor de erupţie cu bacuri, care în timpul spălării este închis pe ţevi. Etanşarea spaţiului inelar se poate realiza şi cu un dispozitiv de spălare cu garnituri deformabile (fig.4.30).

H2 H1

170

Page 171: operatii si reparatii la sonde

Fig.4.29. Schema instalaţiei pentru spălare prin circulaţie indirectă.

Fig.4.30. Dispozitiv de spălare cu garnituri deformabile.

Acest dispozitiv se compune dintr-un corp, prevăzut cu o flanşă la partea inferioară pentru fixarea pe coloană, cu o legătură laterală pentru introducerea lichidului de spălare şi un capac cu patru braţe. Prin înşurubarea capacului în corpul dispozitivului se strânge o garnitură de cauciuc aşezată pe un conus cu scopul de a realiza etanşarea spaţiului dintre ţevi şi coloană.

Cu ajutorul pompei, fluidul de spălare este tras dintr-o habă şi introdus în spaţiul inelar prin legătura laterală de la dispozitivul de spălare şi iese împreună cu nisipul prin ţevile de extracţie.

Se realizează circulaţia şi avansarea până când bucata de manevră ajunge cu mufa superioară la nivelul dispozitivului de spălare.

Coloana de ţevi se suspendă cu elevatorul pe capacul dispozitivului şi se eliberează chiolbaşii, timp în care continuă circulaţia fluidului de spălare.

Noua bucată de manevră prinsă în alt elevator este adusă cu capătul inferior lângă dispozitiv, având montat la capătul superior o lulea pentru dirijarea fluidului evacuat din sondă spre batal.

Pomparea lichidului se întrerupe câteva minute pentru a demonta luleaua de la ţevile de spălare, apoi se înşurubează în mufa acestora noua bucată de manevră. După ce s-au angajat 3 – 4 spire se porneşte din nou circulaţia, se termină de înşurubat bucata de manevră, se dă la o parte elevatorul de pe capacul dispozitivului şi se continuă pomparea.

Avantajul acestei metode constă în faptul că viteza ascendentă a fluidului ce antrenează nisipul este mare, chiar în cazul unui debit de circulaţie mic, din cauza secţiunii mici a ţevilor de extracţie şi, deci, timpul de curăţire a nisipului este mai mic decât la spălarea directă. În timpul adăugării unei noi bucăţi de manevră nu mai există pericol de prindere a ţevilor de spălare.

b3. Spălarea dopurilor de nisip prin circulaţie combinată.

Corp

Flanşe

Legăturăde alimentare

Capac

Garnitură de cauciuc

Conus

171

Page 172: operatii si reparatii la sonde

Prin utilizarea acestui sistem de spălare se combină avantajele celor două metode şi anume: spălarea directă este folosită pentru afânarea dopului de nisip, fiind folosit jetul de fluid care iese prin dispozitivul ataşat la partea inferioară a coloanei de ţevi de extracţie, iar spălarea inversă este folosită pentru aducerea lichidului cu nisip la suprafaţă, beneficiind de o viteză de ascensiune mai mare şi deci un timp mai scurt de curăţire a dopului de nisip.

Schema legăturilor pentru realizarea spălării nisipului prin circulaţie combinată se poate realiza conform figurii 4.31 sau 4.32.

Fig. 4.31. Schema legăturilor pentru spălarea combinată

În schema din fig. 4.31 pentru realizarea circulaţiei directe, robinetele 1 şi 4 sunt deschise, 2 şi 3 sunt închise.

Nisipul evacuat din talpă împreună cu fluidul de spălare trece prin spaţiul inelar prin ventilul 4 la haba de decantare H2.

La circulaţia inversă robinetele 3 şi 2 sunt deschise,1şi 4 sunt închise. Fluidul cu nisip trece prin ţevi, prin ventilul 2 şi ajunge la haba H2.

La spălarea mixtă, în afară de prevenitor, la gura sondei este necesară o claviatură mai complexă.

Pentru a realiza spălarea combinată în schela de producţie Băicoi s-a folosit un dispozitiv special (fig. 4.34) sub forma unui pătrat cu câte un ventil pe fiecare latură care se leagă la coloana sondei şi la furtunul de la capul hidraulic.

1 2

3 4

P H1 H2

172

Page 173: operatii si reparatii la sonde

Fig.4.32. Schema legăturilor la dispozitivul special cu patru ventile pentru spălarea combinată. Pentru realizarea circulaţiei directe, ventilele 1 şi 3 sunt deschise, iar ventilele 2 şi 4 sunt închise. Pentru circulaţia indirectă ventilele 2 şi 4 sunt deschise şi ventilele 1 şi 3 sunt închise.

b4. Spălarea dopurilor de nisip din interiorul ţevilor de extracţie

La sondele eruptive în cazul înfundării cu nisip a ţevilor de extracţie se recurge la spălarea nisipului din ţevi montând deasupra capului de erupţie un prevenitor.

Pentru a realiza spălarea se utilizează o garnitură de ţevi de extracţie cu diametru mic de 1 1/2 in sau 1 1/4 in, după cum ţevile de extracţie înnisipate sunt de 3 1/2 in sau 2 7/8 in. La partea inferioară a ţevilor de extracţie cu care se face spălarea, se fixează o mufă prevăzută cu dinţi ca o freză sau o sapă mică ascuţită.

Ca fluid de circulaţie se utilizează de obicei noroi. Sensul circulaţiei fluidului va fi cel direct, adică se introduce fluidul prin

ţevile de spălare centrale, iar evacuarea acestuia împreună cu nisipul antrenat din dop se realizează prin spaţiul inelar dintre ţevile cu diametru mic şi cele normale (de 2 7/8 in sau 3 1/2 in). Spălarea se face înaintând bucată cu bucată şi rotind ţevile de spălare (de 1 1/2 in sau 1 1/4 in) cu petaşca.

În momentul în care spălarea s-a realizat până la sabot, dacă spaţiul inelar este liber, se observă o creştere a presiunii în coloană, datorită pătrunderii noroiului în ea. Se închide conducta de refulare a noroiului din spaţiul inelar al ţevilor de extracţie şi se procedează la omorârea sondei.

Dacă ţevile de extracţie sunt prinse în nisip şi acesta s-a ridicat şi în spaţiul inelar ţevi – coloană de exploatare, se recurge la perforarea ţevilor sau la tăierea garniturii de ţevi. După tăiere se închide prevenitorul pe garnitura de introducere a cuţitului şi se pompează noroi prin ţevile de extracţie în coloană.

4.5.4. Elemente de calcul pentru spălarea dopurilor de nisip.

H2 H1

173

Page 174: operatii si reparatii la sonde

Pentru ridicarea nisipului de la talpa sondei la suprafaţă este necesar ca viteza ascendentă a lichidului de spălare să fie mai mare decât viteza de cădere a particulelor de nisip.

va > w vr = va – w (4.4)

unde: vr este viteza de ridicare a nisipului din dop; va – viteza curentului ascendent al fluidului de spălare; w – viteza de cădere a particulelor de nisip în fluidul de spălare aflat în

stare de repaus.Această viteză este în funcţie de diametrul şi densitatea particulelor de

nisip şi de vâscozitatea şi densitatea lichidului utilizat la spălare.Formula Stokes pentru curgere în regim laminar:

(4.5)

Formula Rittinger pentru regim de curgere turbulent:

(4.6)

în care: w este viteza de cădere a particulelor de nisip, cm/s;dn – diametrul particulei de nisip, cm;ρn – densitatea nisipului, g/cm3;ρ1 – densitatea lichidului de spălare, g/cm3; μ – vâscozitatea dinamică a lichidului de spălare, P; ν – vâscozitatea cinematică a lichidului de spălare, St; g – acceleraţia gravitaţională, cm/s.

Pentru particule sferice coeficientul dinaintea radicalului din relaţia 4.6 se evaluează la 30 – 40.

O serie de experienţe efectuate de mai mulţi cercetători au determinat valorile practice ale vitezelor de cădere ale particulelor de cuarţ în apă.

Valorile medii ale vitezelor de cădere în apă ale granulelor de nisip de anumite dimensiuni sunt trecute în tabela 4.2.

Tabelul 4.2. Viteza de cădere a particulelor de nisip în apăDiametrul granulelor

de nisip (mm)0,3 0,25 0,2 0,1 0,01

w(cm/s) 3,12 2,53 1,95 0,65 0,007

Timpul de ridicare a nisipului spălat de la talpă la suprafaţă:

(4.7)

174

Page 175: operatii si reparatii la sonde

unde: H este adâncimea la care se află dopul de nisip.Numărul de manevre n necesare pentru curăţirea dopului de nisip din

sondă (numărul de bucăţi de avansare):

, . (4.8)

unde: hdop este înălţimea dopului de nisip din coloana de exploatare; lpas – lungimea unui pas sau a unei bucăţi de manevră.

Durata curăţirii dopului de nisip:

. (4.9)

La spălarea dopurilor de nisip se produc o serie de pierderi hidraulice, care depind de adâncimea sondei, de diametrul coloanei de exploatare, de dimensiunile ţevilor de spălare, de valoarea debitului de spălare, de proprietăţile fluidului de spălare şi de cantitatea de nisip în curentul ascendent.

Pierderile hidraulice produse la spălarea dopurilor de nisip

a. Spălarea prin circulaţie directă.

a1. Pierderile de presiune prin frecare în ţevile de spălare:

(4.10)

în care: λ este coeficient de frecare stabilit grafic sau analitic funcţie de regimul de curgere a fluidului de spălare ;

di – diametrul interior al ţevilor de extracţie; vd – viteza curentului descendent al lichidului de spălare în ţevi;

g – acceleraţia gravitaţională.

(4.11)

unde: qinj este debitul pentru pomparea lichidului de spălare;

a2.Pierderile de presiune prin frecare în spaţiul inelar.

(m H2O) (4.12)

unde: φ este coeficientul de pierderi de presiune prin frecare, când în curentul ascendent de lichid este prezent nisip;

φ = 1,12 – 1,2 când se deplasează lichid de spălare şi nisip; φ = 1 când se deplasează numai lichid de spălare;

D – diametrul interior al coloanei de exploatare; de – diametrul exterior al ţevilor de spălare;

va – viteza curentului ascendent de lichid de spălare în spaţiul inelar.

175

Page 176: operatii si reparatii la sonde

(4.13)

a3. Pierderea de presiune necesară pentru a compensa diferenţa de presiune statică, (existentă la baza coloanelor de lichid din cele două spaţii din sondă, datorită prezenţei nisipului în curentul ascendent de lichid) se determină cu relaţia lui Apresov:

(4.14)

în care: m este coeficientul de porozitate al dopului de nisip; A – suprafaţa secţiunii transversale a coloanei în care se află dopul de

nisip; l – înălţimea dopului de nisip curăţit în timpul înaintării cu o bucată

de manevră sau un pas de ţevi;a – suprafaţa secţiunii transversale a spaţiului prin care se deplasează

amestecul de lichid şi nisip în curentul ascendent (în cazul spălării prin circulaţie directă a reprezintă secţiunea spaţiului inelar);

ρn – densitatea nisipului;ρl – densitatea lichidului de spălare;w – viteza de cădere a particulelor de nisip în lichidul de spălare;va – viteza de deplasare a lichidului în curentul ascendent.

a4. Presiunea minimă exercitată asupra dopului de nisip în timpul operaţiei de spălare directă.

. (4.15)

în care: H – adâncimea la care se face spălarea dopului; h2 – pierderea de presiune prin frecare în spaţiul inelar, m H2O;

h3 – pierderea de presiune pentru compensarea diferenţei de presiune statică, m coloană de H2O.

b. Spălarea prin circulaţie inversă.

b1. Pierderile de presiune prin frecare în spaţiul inelar (coloana de exploatare – ţevi de spălare):

, (4.16)

unde: . (4.17)

b2. Pierderile de presiune prin frecare în ţevile de spălare:

176

Page 177: operatii si reparatii la sonde

, (4.18)

unde: . (4.19)

b3. Pierderea de presiune pentru compensarea diferenţei de presiune statică din cele două spaţii din sondă datorită prezenţei nisipului:

, (4.20)

în care: a’ este suprafaţa secţiunii interioară a ţevilor de extracţie prin care are loc deplasarea fluidului de spălare şi a nisipului ( a’ = At);

Celelalte mărimi au aceeaşi semnificaţie ca la spălarea directă.De remarcat faptul că viteza ascendentă de la spălarea directă are aceeaşi

valoare cu viteza descendentă de la spălarea indirectă va = vd` şi vd = v`a. b4. Presiunea minimă exercitată asupra dopului de nisip în timpul

operaţiei de spălare indirectă:

(4.21)

La spălarea indirectă, când evacuarea lichidului cu nisip se face prin ţevile de extracţie, presiunea pe talpă p` este mai mare decât la spălarea directă (p’ > p), deoarece pierderile de presiune prin frecare în ţevile de extracţie h’2

sunt mai mari decât cele din spaţiul inelar h2 (de la spălarea directă).Valoarea presiunii obţinută cu relaţiile (4.15) şi (4.21) dă indicaţii asupra

diferenţei care există între presiunea exercitată de coloana de fluid în sondă în timpul spălării la nivelul stratului productiv şi presiunea fluidelor care saturează acest strat. Pe această bază pot fi luate măsuri pentru a evita inundarea stratului cu lichid de spălare sau reintroducerea temporară a nisipului în strat.

4.5.5. Procedee speciale de curăţire a nisipului din sondele de producţie

La sondele care prezintă un grad mare de receptivitate, curăţirea nisipului nu se poate realiza prin circulaţie datorită pierderii lichidului de spălare în strat.

În aceste cazuri se utilizează pentru curăţirea nisipului fie fluide de spălare cu densitate mică, fie dispozitive construite pe principiul ejectorului.

Procedeele din prima categorie folosesc ca fluid de spălare un lichid gazeificat cu o valoare a raţiei gaze – lichid corespunzătoare sau spume, care să permită realizarea unei presiuni pe talpă corespunzătoare condiţiilor impuse de caracteristicile stratului.

Procedeele din categoria a doua se bazează pe utilizarea dispozitivului de curăţire de tipul unui ejector. Acest dispozitiv se introduce în sondă până la adâncimea la care se află dopul de nisip cu ajutorul a două coloane de ţevi concentrice. Lichidul de spălare pompat cu presiune prin spaţiul inelar dintre

177

Page 178: operatii si reparatii la sonde

cele două coloane de ţevi ajunge la ejector, trece prin ajutajul acestuia şi intră cu viteză mare sub forma unui jet în camera de amestecare, producând un efect puternic de aspiraţie. Astfel este aspirat în camera de amestec prin ferestrele laterale fluid din sondă împreună cu nisip. Din camera de amestec, în care se unesc cele două jeturi, intră în difuzorul ejectorului şi de aici amestecul format din lichidul motor, lichidul din sondă şi nisipul antrenat se ridică la suprafaţă prin interiorul coloanei centrale de ţevi.

În cazul folosirii procedeelor de spălare prin circulaţie se poate produce o inundare a stratului productiv de către fluidul de spălare sau chiar împingerea unei cantităţi de nisip din sondă în strat, care va reveni în sondă în momentul repunerii acesteia în funcţiune.

Pentru a evita aceste neajunsuri şi a asigura o curăţire normală a sondelor cu adâncime mare se folosesc dispozitive speciale cu acţiune directă de curăţire şi colectare a nisipului sub formă de dop la o anumită adâncime în sondă.

Hidroelectroburul este un dispozitiv care poate curăţa dopurile de nisip din sonde de la adâncimi de 3000 – 4500 m prin acţiunea unui jet de spălare trimis de o pompă centrifugă. Nisipul antrenat de către lichid este adus în colectorul dispozitivului care se va descărca la suprafaţă.

Introducerea dispozitivului în sondă se face cu ajutorul unui cablu electric, care serveşte şi la alimentarea motorului de acţionare a pompei centrifuge.

Teste şi întrebări

1. Definiţi operaţiile de intervenţii la sondele de producţie.

2. Care sunt operaţiile de intervenţii specifice sondelor în erupţie naturală şi artificială?

3. Care sunt operaţiile de intervenţii specifice sondelor în pompaj cu prăjini?

4. Care sunt principalele scule de manevră utilizate în operaţiile de intervenţii ale sondelor de producţie şi precizaţi rolul fiecăreia.

5. Definiţi operaţia de omorâre a unei sonde .

6. Se recomandă apa ca fluid de omorâre: a. la strate ce se cimentează sub presiune în vederea abandonării; b. când stratul omorât trebuie să fie repus în producţie şi când

presiunea este relativ mică; c. la sondele de gaze cu presiune mare, deoarece nu se gazeifică

uşor

7. Când se recomandă un fluid de foraj pentru omorârea unei sonde?

8. Care sunt proprietăţile unui fluid de foraj folosit pentru omorârea unei sonde?

9. Care sunt avantajele omorârii unei sonde prin ţevile de extracţie?

10. Când se recomandă omorârea unei sonde prin coloană?

11. Operaţia de omorâre prin lubricare se recomandă în general:a. când nu se poate obţine circulaţie în sondă, deoarece ţevile de

extracţie sau coloana sunt blocate; b. ţevile de extracţie nu sunt introduse în sondă şi aceasta începe

să manifeste;

178

Page 179: operatii si reparatii la sonde

c. la sondele cu presiuni foarte mari, peste 250 – 300 bari.

12. Când se aplică omorârea prin perforarea ţevilor de extracţie?

13. Explicaţi influenţa principalilor parametrii care conduc la separarea şi depunerea parafinei în echipamentul de adâncime al unei sonde.

14. Care sunt mijloacele de prevenire a depunerii parafinei în sondele de extracţie?

15. Care sunt elementele componente ale unei instalaţii de deparafinare folosită la o sondă de producţie?

16. Cum se procedează la deparafinarea ţevilor de extracţie din sondele în erupţie naturală când se utilizează o instalaţie de tip uşor?

17. Curăţitorul elicoidal se utilizează pentru curăţirea parafieia. din ţevile de extracţie din sondele în erupţie naturală;b. din ţevile de extracţie din sondele în erupţie artificială;c. din ţevile de extracţie din sondele în pompaj de adâncim.d. de pe prăjinile de pompare.

18. Cum se curăţă parafina de pe prăjinile de pompare?

19. Cum se deparafinează ţevile de extracţie aflate în sondă. cu agenţi termic?

20. Godevilul este un dispozitiv special pentru curăţirea parafinei din:a, braţele capului de erupţie;b. ţevile de extracţie din sondele în erupţie artificială;

c. conductele de amestec care transportă ţiţeiul de la sondă la par- cul de separatoare?

21. Curăţirea nisipului cu lingura se aplică: a. la sondele cu presiuni de strat mici; b. pentru dopuri de înălţime mică (sub 10 m). c. pentru dopuri de nisip de înălţime mare,

d. pentru dopuri situate la adâncimi mai mari şi în coloane cu diametre mari.

22. Cum se realizează curăţirea nisipului prin spălare cu circulaţie directă şi care sunt avantajele şi dezavantajele acestei metode de circulaţie a fluidului de spălare în sondă?

23. Cum se realizează curăţirea nisipului prin spălare cu circulaţie indirectă şi care sunt avantajele şi dezavantajele acestei metode de circulaţie a fluidului de spălare în sondă?

Care din afirmaţii referitoare la spălarea nisipului prin circulaţie directăsunt corecte a. viteza ascendentă a fluidului ce antrenează nisipul este mare , din

cauza secţiunii mici a ţevilor de extracţie; b. există posibilitatea montării unor ajutaje la capătul inferior al ţevilor

de extracţie, realizând astfel un jet puternic de spălare; c. timpul de curăţire a nisipului este mai mic decât la spălarea indirectă.

24. Să se expliciteze presiunea pe talpa sondei în timpul operaţiei de spălare prin circulaţie directă?

179

Page 180: operatii si reparatii la sonde

25. Să se expliciteze presiunea pe talpa sondei în timpul operaţiei de spălare prin circulaţie indirectă.

26. Cum se realizează curăţirea dopurilor de nisip din sonde prin spălare combinată?

27. Cum se realizează curăţirea dopurilor de nisip din interiorul ţevilor de extracţie?

180

Page 181: operatii si reparatii la sonde

OPERAŢII DE REPARAŢII LA SONDELE DE PRODUCŢIE

Cauzele care conduc la operaţii de reparaţii a sondelor de producţie sunt A. Cauze generate de zăcământB. Cauze tehnice propriu – zise (defecţiuni în gaura de sondă).Exploatarea stratului productiv pune problema efectuării unei reparaţii la

sonde fie în cazul epuizării, fie în cazul inundării stratului.

5.1. Epuizarea stratelor productive

Epuizarea unui strat ca rezultat firesc al exploatării poate apare mai târziu sau mai devreme, după cum exploatarea s-a desfăşurat raţional (cu folosirea optimă a energiei de zăcământ) sau nu şi limita economică admisibilă s-a atins fie fără, fie cu aplicarea unor metode secundare de exploatare. În acest caz, exploatarea din stratul respectiv nemaifiind rentabilă, sonda poate fi utilizată în continuare prin retragerea la un alt strat productiv în ipoteza existenţei unui astfel de strat neexploatat.

Pentru aceasta, stratul la a cărui exploatare s-a renunţat se cimentează, umplând cu ciment coloana perforată situată în dreptul său. După pauza de cimentare şi controlul ei se realizează perforarea stratului superior, care urmează a fi pus în exploatare.

5.2. Inundarea stratelor productive

Lipsa unui aflux normal de ţiţei din formaţiunea productivă în sondă (în afara cauzei contaminării formaţiunii) se atribuie frecvent inundării stratelor de ţiţei cu apă sau gaze. Acestea provin fie din apa de talpă ca urmare a avansării normale sau a înaintării neuniforme în cazul unui regim de lucru forţat al sondei, fie din alte strate situate mai sus sau mai jos de stratul productiv, sub forma unor intercalaţii existente în complexul productiv.

5.2.1. Inundarea stratelor cu apă

În cazul unui zăcământ sub formă de boltă anticlinală sondele plasate mai jos pe structură se pot inunda mai repede, iar ritmul de inundare variază în raport direct cu regimul de exploatare. Într-un regim normal de exploatare apa sărată de sinclinal înaintează pe un front larg apărând la început în procente mici în sondă, ca apoi să crească treptat.

La o sondă cu regim de exploatare forţat, apa înaintează spre sondă sub formă de unghi ascuţit (con sau apofiză) şi avansarea creşte până la inundarea completă a sondei.

181

Page 182: operatii si reparatii la sonde

O sondă de extracţie poate prezenta o raţie mare apă – ţiţei datorită mai multor cauze. Vor fi prezentate în continuare cele mai caracteristice.

a) Conuri de apă şi apofize

În cazul adoptării unor ritmuri mari de extracţie a ţiţeiului din sonde, apare tendinţa de a se crea o zonă cu presiune anormal de scăzută în jurul găurii de sondă. Dacă astfel de sonde sunt situate în apropierea contactului apă – ţiţei, apa va tinde să avanseze rapid prin zona de ţiţei şi va pătrunde în sondă.

Fig. 5.1. Formarea conului Fig.5.2. Avansarea apei de apă la strate orizontale la stratele înclinate

La o sondă care exploatează strate de grosimi mari şi aproape orizontale, apa sărată înaintează la baza stratului pe o zonă întinsă şi apare în procente mici în ţiţei ridicându-se treptat, pe măsură ce înlocuieşte ţiţeiul exploatat. La o exploatare intensivă, apa sărată va urca în zona de ţiţei, străpungând planele de stratificaţie după direcţia axului sondei şi va forma un con de apă (fig.5.1). Înălţimea la care se ridică vârful conului este cu atât mai mare, cu cât creşte debitul sondei, iar dacă acesta depăşeşte o anumită limită (Qcritic), atunci conul de apă se ridică brusc până la capul stratului, barând intrarea ţiţeiului în sondă.

Pentru a preveni inundarea sondei cu apă, se menţine debitul sondei sub limita critică sau se face un dop de ciment în talpă.

La stratele înclinate (fig.5.2) avansarea apei se poate produce de-a lungul planelor de stratificaţie ale formaţiunii sub forma unor limbi de apă numite apofize. Prin aceste canale cu saturaţie mare în apă, adiacente la sondă, se produce treptat inundarea cu apă a sondei.

b) Drenarea inegală a stratelor din complex

În mod frecvent zăcămintele de hidrocarburi sunt formate din strate productive cu permeabilităţi diferite, separate de intercalaţii impermeabile, astfel încât procesul de drenare a ţiţeiului se face independent şi neuniform de la un strat la altul (fig. 5.3).

Stratul productiv cu permeabilitatea mai mare se goleşte mai repede de ţiţei decât celelalte, permiţând pătrunderea apei, respectiv inundarea stratului. În acest caz se impune o analiză de ordin economic, pentru a stabili dacă este cazul să se execute o operaţie de reparaţie pentru izolarea apei sau se admite să se lucreze cu plusul de cheltuieli corespunzătoare ridicării la suprafaţă a apei

Contactul iniţialapă - ţiţei

ApofizăZonă de apă

Zonă de ţiţei

182

Page 183: operatii si reparatii la sonde

Fig. 5.3..Avansarea apei într-un complex productiv în funcţie de permeabilitate

.Drenarea inegală se poate preveni fie prin închiderea temporară a stratelor cu permeabilitate mare, fie prin adoptarea sistemului de exploatare simultană, dacă situaţia din sondă permite instalarea echipamentului de separare a stratelor pentru ritmuri diferite de extracţie.

c) Cimentări nereuşite şi spărturi în coloană

Sunt cazuri în care inundarea unui strat nu este cauzată de apa de sinclinal, ci provine dintr-un alt strat inundat sau acvifer. Aceasta se întâmplă atunci când cimentarea stratelor productive nu a fost făcută în bune condiţii, când cimentarea coloanei în teren a cedat şi apa dintr-un strat vecin a pătruns în stratul productiv sau când coloana s-a spart în dreptul unui strat inundat.

Prin stabilirea comunicaţiei între stratul de ţiţei şi de apă, ţiţeiul se poate pierde în stratul de apă, când presiunea stratului de apă este mult mai mică decât presiunea stratului de ţiţei, Ţiţeiul din stratul productiv poate trece în stratul de apă printr-o fisură din inelul de ciment(fig. 5.4 a,) sau o parte din ţiţeiul din gaura de sondă poate trece în stratul de apă printr-o spărtură din coloană cum este schematizat în figura 5.4.b.

Fig. 5.4. Pătrunderea ţiţeiului în stratul de apă cu presiune mai mică

Kmic

Kmare

Kmediu

Kmic

Avansarea apei

Strat de apă

Strat de ţiţei

Apă

Ţiţei

183

Page 184: operatii si reparatii la sonde

Fig. 5.5. Pătrunderea apei în stratul de ţiţei cu presiune mai mică..

Stratul de ţiţei este invadat treptat de către apa din stratul acvifer, când acesta din urmă are o presiune mai mare (fig. 5.5) până la inundarea totală.

În cazurile menţionate, operaţia de reparaţie trebuie să asigure închiderea accesului apei în stratul productiv prin recimentarea stratelor deschise sau prin repararea coloanei avariate.

5.2.2. Inundarea cu gaze

În faza iniţială de producţie, o sondă se poate inunda cu gaze sau poate produce de la început cu o raţie mare, dacă ea este plasată sus pe structură şi deschide zona de gaze libere a zăcământului. Această sondă trebuie oprită din exploatare sau exploatată intermitent, pentru a reduce raţia de gaze şi a evita astfel scăderea neraţională a energiei zăcământului, scădere care ar putea afecta exploatarea sondelor amplasate mai jos pe structură.

Sondele plasate mai jos pe structură pot şi ele să ajungă să producă cu o raţie mare gaze − ţiţei, dacă sunt exploatate într-un regim forţat.

Dacă încercările de reducere a raţiei gaze – ţiţei prin diminuarea ritmului de exploatare (micşorarea duzei) sau prin producerea intermitentă nu dau rezultatele aşteptate, atunci sonda respectivă trebuie închisă.

Obiectul unor reparaţii la sondă îl poate constitui apariţia gazelor în sondă în cantitate mare fie din capul de gaze, fie dintr-un alt strat de gaze cu presiunea mare, care comunică cu stratul de ţiţei prin inelul de ciment neetanş sau printr-o spărtură a coloanei de exploatare în dreptul stratului de gaze.

a. Conuri şi canalizări de gaze

În zonele apropiate de capul de gaze, la o mărire a ritmului extracţiei fluidelor din sonde, are loc o avansare intensă a gazelor din capul de gaze fie în direcţia normală planelor de stratificaţie formând un con de gaze (fig. 5.6), fie de-a lungul planelor de stratificaţie, canalizându-se prin zona de ţiţei spre sondă sub forma unei apofize (fig. 5.7).

Viteza cu care se produc aceste fenomene depinde de mărimea şi variaţia permeabilităţii rocii magazin.

Ţiţei

Apă

papă > pţiţei

184

Page 185: operatii si reparatii la sonde

Fig. 5.6.Con de gaze Fig.5.7. Apofiză de gaze

b. Strate cu permeabilităţi diferite

În cazul unui complex productiv care cuprinde mai multe strate cu permeabilităţi diferite, exploatate în acelaşi timp, se poate întâmpla ca prin expansiune, gazele să ajungă mult mai repede în sondă prin stratele cu permeabilitate mai mare, realizând la sondă o raţie gaze – ţiţei mare cu mult înainte ca stratele să fie drenate complet. (fig. 5.8).

Fig. 5.8. Avansarea gazelor la strate înclinate în funcţie de permeabilitate

c. Aflux mare de gaze. Aflux mare de gaze într-o sondă de ţiţei poate avea loc când între stratul

de gaze cu presiune mare şi cel de ţiţei cu presiune mică se realizează o comunicaţie datorită unei cimentări nereuşite, ceea ce permite pătrunderea gazelor în stratul de ţiţei şi de aici în sondă (fig. 5.9. a).

Ţiţei

Cap de gaze

Ţiţei

Gaze

kmic

kmare

kmediu

Contactul iniţial gaze - ţiţei

185

Page 186: operatii si reparatii la sonde

a. b.

Fig.5.9. Comunicarea gazelor cu stratul de ţiţei

Prin inelul de ciment neetanş în cazul existenţei unei spărturi în coloană în dreptul stratului de gaze cu presiune mare, gazele vor avea acces în gaura de sondă. Urmărind producţia sondei la suprafaţă se constată o creştere a raţiei gaze – ţiţei şi o scădere treptată a debitului de ţiţei. Aceste gaze pot conduce chiar la întreruperea afluxului de ţiţei (fig.5.9.b).

5.2.3. Măsuri de remediere aplicate stratelor inundate

Înainte de a trece la înlăturarea defectelor menţionate, este necesar de a determina sursa de unde provine fluidul nedorit (apă sau gaze) şi adâncimea la care are loc fenomenul. Acest lucru se realizează prin înregistrările efectuate prin termometrie, diagrafii de producţie sau cu aparatele de luat probe sub presiune în gaura de sondă.

Depistarea stratelor inundate prin termometrie se bazează pe variaţia temperaturii. Astfel se observă o creştere a temperaturii în cazul unei viituri de apă şi o scădere a temperaturii în cazul unei viituri de gaze.

La stabilirea sursei unei viituri de apă pentru a vedea dacă apa vine din zăcământul exploatat sau din altă sursă, se face comparaţia între conţinutul de cloruri din apa produsă de sondă şi acela al apei din formaţiunea productivă cunoscută. Dacă se constată că sursa de apă se află în complexul productiv, porţiunea de unde provine apa se poate stabili prin producerea în mod separat a fiecărui interval perforat, dacă există condiţii pentru fixarea pacherelor.

Pentru a efectua probarea selectivă a mai multor strate se poate folosi un ansamblu format dintr-un dop de coloană Baker tip C, fixat sub stratul ce urmează a fi probat şi un pacher mecanic fixat deasupra stratului respectiv. Fiecare strat izolat în acest mod se testează prin pistonare.

Dacă se dispune numai de un pacher (de obicei de tip hidraulic prevăzut cu valvă de circulaţie) se procedează la testarea stratelor pornind de jos în sus:

- Se fixează pacherul deasupra stratului inferior şi se pune stratul în producţie prin pistonare.

- Se determină calităţile fluidului produs de stratul inferior. - Se dezarmează pacherul şi se fixează deasupra stratului următor, după

care se face punerea în producţie prin pistonare a ambelor strate.

Strat de ţiţei

Inel de ciment neetanş

Spărtură în coloană

Strat de gaze

Gaze

Strat de ţiţei

186

Page 187: operatii si reparatii la sonde

Prin diferenţiere se determină calităţile celui de al doilea strat. Se procedează astfel în continuare până la stratul superior.Limitarea acţionării fluidelor nedorite, ca elemente de inundare, impune

luarea unor măsuri de închidere a eventualelor spărturi din coloană, măsuri de blocare a canalizării fluidelor prin inelul de ciment prin repararea cimentării sau crearea unor bariere.

a. Înlăturarea defecţiunilor de etanşare a inelului de ciment.

Pentru blocarea trecerii fluidelor de la un interval la altul datorită neetanşeităţii inelului de ciment provenită fie dintr-o cimentare iniţială nereuşită, fie ca urmare a unei deteriorări ulterioare în urma unor operaţii de tratare a stratului, se procedează la injectarea în porţiunea defectă a unui material de consolidare şi anume ciment, material plastic sau amestecuri speciale ţiţei – ciment.

În cazul refacerii cimentării primare este necesar să se determine volumul din interiorul şi din spatele coloanei de exploatare care trebuie să fie umplut cu pastă de ciment conform figurii 5.10

Fig.5.10. Elemente necesare pentru determinarea volumului pastei de ciment

Volumul pastei de ciment (amestec apă – ciment) care trebuie introdus în

sondă pentru cimentare se calculează cu relaţia:

(5.1)

în care: Ds este diametrul interior al coloanei exterioare sau al găurii de sondă; De – diametrul exterior al coloanei de exploatare ; Di – diametru interior al coloanei de exploatare; K – coeficient care ţine seama de neuniformitatea diametrului găurii

de sondă: • în cazul recimentării în teren, K = 1,1 – 1,3; • în cazul cimentării între coloane K = 1;

H1 – înălţimea pastei de ciment în spatele coloanei de exploatare;

187

Page 188: operatii si reparatii la sonde

h – înălţimea dopului de ciment în interiorul coloanei de exploatare.b. Blocarea trecerii fluidelor de inundare prin deschiderile din coloană

Acest procedeu constă în realizarea unor bariere instalate în gaura de sondă sau bariere realizate în stratul productiv.

Se poate realiza o barieră în gaura de sondă prin:

b1. Instalarea unui dop solid în coloana de exploatare.

Pentru a realiza un dop în coloană se procedează la o simplă operaţie de cimentare în talpă pentru închiderea apei de talpă sau a apei din zona inferioară a intervalului perforat. Dopurile mai pot fi alcătuite din pietriş cu un capac de ciment sau material plastic.

b2. Instalarea unor pachere de izolare dă rezultatele bune în cazul combaterii inundării, dacă în coloană există condiţii de etanşare a pacherelor la adînczmea dorită.

c. Barieră realizată în stratul productiv

La acele formaţiuni în care între stratul productiv şi apa de talpă se află o intercalaţie impermeabilă, aşa numita barieră naturală, nu se mai formează conuri de apă. Acest lucru a condus la ideea realizării unor ecrane impermeabile în mod artificial.

Ecranele artificiale se realizează sub contactul gaze – ţiţei (fig.5.11 a şi b) sau deasupra contactului apă – ţiţei (fig. 5.12) prin injecta rea unor substanţe cu caracter izolant cum ar fi: ţiţei cu vâscozitate mare, ciment,sau răşini.

a. b. Fig. 5.11. Izolarea conului de gaze prin injecţie de ţiţei vâscos . a. prin spaţiul inelar; b. prin ţevile de extracţie.

Se recomandă ca înaintea injectării substanţei izolante să se efectueze o fisurare hidraulică, astfel încât fisura orizontală creată în jurul sondei va devini locaşul în care va pătrunde substanţa izolatoare formând un ecran impermeabil.

Pentru injectarea materialului de blocare în strat, la sondă se va utiliza un pacher, care etanşează în coloană la o adâncime ce este funcţie de adâncimea la care dorim realizarea ecranului impermeabil.

În figura 5.11. este schematizat procedeul de izolare a conului de gaze. Injecţia ţiţeiului vâscos în strat se poate face prin spaţiul inelar prin perfo-

raturile existente în coloană şi rămase libere după fixarea packerului sau prin perforaturi special realizate în acest scop. Se poate realiza injecţia materialului

Barieră artificială

Ţiţei Ţiţei

188

Page 189: operatii si reparatii la sonde

de blocare şi prin ţevile de extracţie, dacă utilizăm un dop de coloană şi un packer după cum se observă în schema de echipare a sondei din figura 5.11.b..

Procedeul formării unui blocaj la contactul apă – ţiţei poate fi urmărit schematic în figura 5.12. Se fixează un pacher la nivelul contactului apă – ţiţei şi se pompează simultan în strat un agent de blocare prin interiorul ţevilor şi ţiţei prin spaţiul inelar în zona de ţiţei pentru a preveni înaintarea agentului de blocare în sus spre zona saturată cu ţiţei.

Un procedeu asemănător foloseşte două soluţii care reacţionează când vin în contact şi formează un blocaj al porilor în strat în zona în care se întâlnesc.

Fig.5.12. Crearea unui blocaj la contactul apă – ţiţei

d. Procedeul realizării unui blocaj selectiv.Acest procedeu se bazează pe injectarea în intervalul productiv deschis a

unor substanţe care au proprietatea de a schimba caracteristica de umectare a pereţilor porilor aflaţi în zona inundată astfel încât aceştia să nu mai fie umectaţi de apă ci de către ţiţei. În acest scop se folosesc substanţe tensioactive, care prin compoziţia lor determină schimbarea caracteristicii de udare a rocii, făcând-o umezitoare faţă de ţiţei şi favorizează, de asemenea, divizarea apei în particule mici.

5.3. Operaţii de cimentare la sondele de producţie.

Principalele operaţii de cimentare la sondele de producţie se fac pentru:- izolarea totală sau parţială a unui strat productiv, pentru reducerea

raţiei apă – ţiţei sau a raţiei gaze – ţiţei;- izolarea unui strat inferior în scopul încercării altor strate superioare;- recimentarea spaţiului inelar, în cazul cimentărilor primare, nereuşite.

Cimectarea este realizată prin aducerea laptelui de ciment la nivelul zonei care trebuie consolidată, cu ajutorul lingurii sau prin ţevile de extracţie.

5.3.1. Cimentarea cu lingura

Zonă de apă

Ţiţei

Zonă de ţiţei

189

Page 190: operatii si reparatii la sonde

La sondele cu adâncime mică (până la 1500 m), care deschid strate foarte permeabile, ceea ce face imposibilă circulaţia şi menţinerea sondei plină, se aplică pentru izolarea stratului productiv cimentarea cu ajutorul lingurii.

În unele cazuri, când intervalul perforat este mare, pentru a nu folosi prea mult lapte de ciment, fiind nevoie de mai multe marşuri cu lingura de cimentare şi existând pericolul prinderii lingurii, se va umple coloana sondei în dreptul perforaturilor cu nisip. Peste acest nisip se face un dop de humă pentru izolare şi apoi un alt dop de piatră pentru deschiderea supapei lingurii.

a. b. Fig. 5.13. Lingură de cimentare

Cel mai simplu model de lingură utilizată pentru cimentare este schematizat în figura 5.13.a.

Operaţia de cimentare se desfăşoară astfel: - Se umple lingura cu lapte de ciment la suprafaţă;- Se introduce lingura în sondă cu cablu de manevră;- Se realizează descărcarea laptelui de ciment din lingură prin ferestrele

practicate în partea inferioară. când se ajunge cu lingura pe podul de piatră de la talpa sondei.

- Se lasă sonda în pauză 24 ore;- Se controlează oglinda de ciment cu o lingură de curăţat şi o geală;- Se verifică etanşeitatea cimentului.În momentul când placa de reazem se află pe podul de piatră prin

construcţie supapa rămâne deschisă datorită unui sistem de blocare cu arc, care este prezentat în detaliu în schema 5.13.b. Acest sistem de blocare este necesar pentru a permite descărcarea completă a lingurii de lapte de ciment, când se va ridica de pe talpa sondei.

Dacă oglinda de ciment este tare, se umple sonda cu lichid şi dacă aceasta se menţine plină, cimentarea a reuşit.

Placă de reazem

Canal circular

Corpul supapei lingurii

Cep de blocare

Tija supapei

190

Page 191: operatii si reparatii la sonde

Pentru a verifica etanşeitatea dopului de ciment se poate face o probă de golire: se extrage lichid din sondă pe o anumită adâncime şi dacă nivelul nu creşte, înseamnă că cimentarea este bună. În caz contrar se repetă operaţia.

5.3.2. Cimentarea prin ţevile de extracţie

Aducerea laptelui de ciment, la nivelul perforaturilor care urmează a fi cimentate, prin ţevile de extracţie se face după cum este cazul, fie prin cădere sub greutatea proprie (cimentare liberă), fie prin împingere cu pompa agregatului de cimentare.

Densitatea laptelui de ciment se alege in funcţie de adâncimea sondei.

a. Cimentarea liberă

Acest mod de cimentare înseamnă realizarea unui dop de ciment la talpa sondei fără a utiliza agregatele de cimentare.

Sondele la care se aplică această cimentare au adâncimi sub 1000 m, iar necesarul de lapte de ciment nu depăşeşte în general 500 litri. Este posibilă cimentarea liberă numai dacă gaura de sondă se menţine plină.

Când este nevoie de mai mult ciment, în sondă se va realiza un dop de nisip pentru astuparea perforaturilor, apoi se cimentează.

Pentru realizarea operaţiei de cimentare liberă se procedează astfel:- Se prepară laptele de ciment într-o habă.

- Se toarnă laptele de ciment printr-o pâlnie montată în capul ţevilor de extracţie şi acesta va curge prin ţevi sub propria greutate. Ţevile de extracţie trec printr-un prevenitor, având capătul superior cu 3 – 5 m mai sus decât conducta de evacuare de la coloană, iar capătul inferior (sabotul), cât mai aproape de talpă.

- Se închide parţial ventilul de la conducta de evacuare de la coloană, pentru ca pâlnia să se menţină plină în timpul turnării laptelui de ciment în ea şi pentru avansarea uniformă a acestuia sub forma unui dop compact.

- Se introduce apă în cantitate suficientă în urma laptelui de ciment, astfel că atunci când laptele de ciment a ajuns la talpă, coloanele de lichid să se situeze la acelaşi nivel atât în ţevi, cât şi în spaţiul inelar.

- Se retrag ţevile de extracţie cu sabotul la adâncimea la care trebuie să fie oglinda, urmând ca excesul de lapte de ciment să fie spălat cu apă.

Spălarea se realizează legând ţevile de extracţie sau coloana la o sursă de apă – un hidrant. Dacă presiunea la hidrant este mică şi evacuarea laptelui de ciment prin coloană prezintă riscuri, se renunţă la spălare, iar dopul de ciment se frezează ulterior.

- Se lasă sonda în pauză cca. 24 ore pentru prizarea cimentului, - Se încearcă rezistenţa oglinzii de ciment, apăsând cu ţevile de extracţie

cu o greutate de cca. 3 tone.- Se face proba de etanşeitate a cimentării prin golirea găurii de sondă

sub nivelul static prin pistonare. Dacă nivelul de lichid se menţine constant în sondă înseamnă că cimentarea a reuşit.

b. Cimentarea la nivel

Această cimentare se aplică la sondele la care stratul productiv care urmează să fie cimentat este la o adâncime peste 1500 m şi este foarte

191

Page 192: operatii si reparatii la sonde

permeabil. Deci cimentarea la nivel se aplică atunci când gaura de sondă nu se poate menţine plină din cauza permeabilităţii mari şi nu este posibilă circulaţia.

Pentru a obţine o circulaţie în sondă se încearcă o colmatare utilizând un noroi tratat în mod adecvat ca să fie foarte vâscos. Fluidul se prepară cu bentonită, geluri sau cu var stins în cantitate de 2000 – 3000 l ,

- Se introduce în sondă fluidul preparat prin ţevile de extracţie cu ajutorul pompelor.

- Se aşteaptă cca. 10 ore pentru colmatare. - Se ridică ţevile până ajung cu sabotul deasupra pachetului de noroi şi se

încearcă circulaţia. Dacă nu se va obţine circulaţie, operaţia se repetă de 2 – 3 ori, încercându-se colmatarea cu diverse materiale fibroase.

Se aplică cimentarea la nivel dacă încercările de colmatare a stratului nu dau rezultate,.

Operaţia de cimentare în acest caz decurge astfel:• Se pompează lapte de ciment cu o densitate de 1800 – 1850 kg/m3 prin

ţevile de extracţie care au sabotul aproape de talpă. Cantitatea de lapte de ciment este cu 20 – 30% mai mare decât cea necesară pentru formarea oglinzii la punctul dorit.

• Se introduce o cantitate de apă care să asigure aducerea laptelui de ciment la talpă şi menţinerea lui în această zonă. Pentru echilibrul presiunilor se ţine seama de nivelul de lichid iniţial al sondei. • Se retrag ţevile de extracţie cu aproximativ 100 m deasupra dopului de ciment.

• Se închide sonda pentru prizarea cimentului.• Se controlează oglinda şi se frezează dacă este prea sus, sau se reface

cimentarea dacă este necesar. • După ce oglinda este la nivelul dorit, se face proba de etanşeitate a

cimentării.

c. Cimentarea cu oglindă fixă

Acest tip de cimentare se aplică la sondele la care nu există dificultăţi în legătură cu realizarea circulaţiei de fluide.

Este indicat ca volumul minim al laptelui de ciment să nu fie mai mic de 1,25 – 1,5 m3, iar densitatea laptelui de ciment să fie de 1850 – 1950 kg/m3.

Succesiunea fazelor unei operaţii de cimentare cu oglindă fixă este următoarea:

• Se introduce un dop de apă de 200 – 300 l cu rolul de a împiedica contaminarea laptelui de ciment cu noroiul existent în sondă.

• Laptele de ciment preparat într-o habă este tras cu pompa agregatului de cimentare şi împins în sondă prin ţevile de extracţie.

• Se introduce din nou un dop de apă pentru separaţie. • Se pompează o cantitate de noroi încât să realizeze împingerea

cimentului la talpă la nivelul corespunzător.• Se retrag ţevile de extracţie până deasupra punctului unde se doreşte să

fie oglinda. • Se închide prevenitorul de erupţie pe ţevile de extracţie.• Se începe circulaţia inversă (coloana de exploatare – ţevi de extracţie)

pentru curăţirea excesului de lapte de ciment din sondă.După evacuarea surplusului de lapte de ciment se recomandă continuarea circulaţiei.

• Se retrag ţevile de extracţie cu cca. 100 m deasupra oglinzii dorite.

192

Page 193: operatii si reparatii la sonde

• Se închide sonda pentru pauza de priză a cimentului.• Se coboară ţevile de extracţie pentru a controla poziţia oglinzii.• Se verifică rezistenţa oglinzii de ciment, lăsând o greutate de 3 – 5 tone

prin intermediul ţevilor de extracţie. • Se realizează proba de etanşeitate prin presiune sau prin golire.În timpul pompării laptelui de ciment în sondă şi apoi în timpul

circulaţiei pentru eliminarea surplusului de lapte de ciment din sondă, presiunea la pompă prezintă o variaţie destul de mare.

Astfel, la pomparea prin ţevi a laptelui de ciment, cu o densitate mai mare decât a fluidului de circulaţie, presiunea scade. Până când laptele de ciment se ridică în spaţiul inelar la un nivel corespunzător este necesar să se pompeze fluid de circulaţie într-un ritm mai rapid. Apoi presiunea se normalizează.

În timpul circulaţiei inverse, datorită prezenţei laptelui de ciment în curentul ascendent şi datorită densităţii mai mari faţă de a fluidului de circulaţie, presiunea la pompă creşte uneori peste cea normală, fapt de care se ţine seama la alegerea agregatului pentru operaţia de cimentare.

La sondele adânci şi cu coloana de exploatare de diametru mic pentru eliminarea surplusului de lapte de ciment este necesar un timp mare de pompare. Când suprafaţa spaţiului inelar este mică, noroiul greu şi vâscos va înainta încet necesitând presiuni mari şi deci debite mici de pompare. În acest timp s-ar putea ca cimentul să facă priză şi deci să prindă ţevile de extracţie în coloană.

În aceste condiţii se recomandă retragerea ţevilor de extracţie deasupra nivelului de ciment din sondă şi după prizarea cimentului se frezează surplusul de ciment până la oglinda dorită. Durata operaţiei de cimentare în acest caz va fi mai mare, dar se previne un accident cu urmări grave asupra sondei.

d1. Cimentarea sub presiune fără reţinător

Principiul metodei se bazează pe închiderea căilor de acces a apei (din zonele adiacente în gaura de sondă) , a fisurilor din inelul de ciment, prin injectarea sub presiune a laptelui de ciment în strat, care formează cu cimentarea primară o legătură intimă.

Reuşita acestui mod de cimentare este condiţionată de fisurarea formaţiunii cu apă sau soluţii apoase speciale înaintea injectării laptelui de ciment.

Cimentarea sub presiune are aplicabilitate multiplă:• la operaţii de retragere la strate superioare (fig. 5.14);• în cazul inundării stratelor cu apă sau gaze (fig. 5.15); • la operaţiile de recimentare a coloanelor. La gura sondei se montează un prevenitor dublu cu bacuri pentru corpul

ţevilor de extracţie şi legăturile necesare circulaţiei directe şi indirecte.Operaţia de cimentare sub presiune fără reţinător decurge astfel:- Se controlează talpa sondei cu ţevile de extracţie. - Se retrag ţevile de extracţie cu 1 – 2 m deasupra tălpii se stabileşte

circulaţia pentru uniformizarea fluidului din sondă. - Se injectează, prin ţevile de extracţie situate deasupra perforaturilor, un

volum de apă echivalent cu volumul ţevilor.

193

Page 194: operatii si reparatii la sonde

- Se închide ventilul la coloană şi se împinge apa în formaţiune, până ce presiunea de injectare a apei scade la o valoare minimă constantă.

- Se pompează lapte de ciment prin ţevile de extracţie ce au sabotul aproape de talpă.

Volumul laptelui de ciment este variabil de la o operaţie de cimentare la alta, fiind egal cu volumul interior al coloanei de exploatare pe intervalul perforat plus un volum suplimentar, ce reprezintă 2 – 4 volume de coloană pe lungimea perforată în funcţie de receptivitatea stratului:

- Se pompează în urma laptelui de ciment un fluid cu aceeaşi densitate ca a fluidului din spatele ţevilor de extracţie, încât laptele de ciment să fie adus la echilibru.

- Se retrag ţevile de extracţie cu cca. 50 m deasupra nivelului laptelui de ciment.

- Se închide prevenitorul pe ţevi . - Se pompează fluid, încât nivelul laptelui de ciment să rămână cu 1 – 2

m deasupra perforaturilor. - Se închide sonda şi se lasă în pauză pentru prizarea cimentulu. - Se controlează oglinda şi dacă este cazul se frezează surplusul de ci-

ment până la adâncimea dorită pentru oglindă.

Fig.5.14. Cimentarea sub presiune Fig.5.15. Cimentarea sub presiune a unui strat epuizat a unui strat inundat

În cazul stratelor epuizate, pentru retragerea la un strat superior care prezintă perspective de exploatare, se va aplica o cimentare sub presiune conform schemei din figura 5.14.

În cazul exploatării a două sau mai multe strate productive izolate între ele prin intercalaţii neproductive, prin inundarea unuia dintre ele, se procedează la izolare printr-o cimentare sub presiune.

În figura 5.15 este ilustrat un strat productiv superior care a fost inundat şi pentru izolarea acestuia prin cimentare se procedează astfel:

- Se introduce în sondă un dop de nisip de la talpă până deasupra stratului productiv inferior.

- Se realizează un capac de ciment deasupra nisipului şi după aceea se aplică cimentarea sub presiune a stratului superior.

- Se face o pauză de 48 ore.

Dop deciment

Strat ce urmează a fi perforat

Stratimpermeabil

Strat epuizat

Dop de nisip

194

Page 195: operatii si reparatii la sonde

- Se frezează cimentul din dreptul stratului inundat (superior). - Se face verificarea cimentării prin proba de golire.- Dacă stratul nu mai debitează se frezează capacul de ciment şi dopul de

nisip de sub el. - Se repune sonda în producţie din stratul inferior.Există şi alte procedee de realizare a operaţiei de cimentare sub presiune

fără reţinător, care se pot aplica funcţie de caracteristicile stratului productiv ce urmează a fi izolat, de adâncimea acestuia.

Fig.5.16. Fazele unei variante de cimentare sub presiune

În figura 5.16 sunt redate schematic fazele unui procedeu de cimentare sub presiune.

- Prin interiorul ţevilor de extracţie, care au şiul în baza perforaturilor se pompează cantitatea de lapte de ciment calculată.

- Se pompează apă pentru echilibrarea laptelui de ciment la (fig.5.16.a).- Se retrag ţevile cu şiul în dreptul oglinzii dorite (fig. 5.16.b). - Se închid ţevile de extracţie şi prin coloană se pompează apă cu

presiune, încât laptele de ciment aflat în surplus faţă de nivelul oglinzii dorite (înălţimea Δh) să fie împins în strat.

Apă (noroi) Lapte de ciment

Lapte de ciment

Ciment

Δh

195

Page 196: operatii si reparatii la sonde

După pomparea cantităţii necesare de apă se va deschide ventilul de la ţevile de extracţie şi se începe circulaţia inversă (coloană – ţevi) pentru a se elimina surplusul de lapte de ciment din ţevi (fig. 5.16.c).

- Se opreşte circulaţia când la habă apare apă curată. - Se extrag câteva bucăţi de ţevi, pentru a rămâne coloana de ţevi cu şiul

la 50 – 100 m deasupra nivelului oglinzii de ciment.După 24 ore se controlează tăria cimentului apăsând cu o greutate de cca.

1 tonă, apoi se face proba de etanşeitate a cimentării.

a b

c d

Fig.5.17. Fazele cimentării sub presiune cu oglindă fixă

În figura 5.17 se pot urmări fazele unui alt procedeu de injectare sub presiune a laptelui de ciment pentru obţinerea oglinzii la adâncimea dorită:

- Se pompează laptele de ciment prin interiorul ţevilor de extracţie, care au sabotul la baza perforaturilor, până când nivelul laptelui de ciment urcă în coloană până la nivelul oglinzii dorite (fig. 5.17 a).

- Se închide ventilul la coloană şi se pompează sub presiune restul laptelui de ciment şi apoi un fluid pentru împingerea unei cantităţi de lapte de ciment în strat (fig. 5.17. b).

- Se ridică ţevile cu şiul în dreptul oglinzii dorite şi se începe circulaţia inversă pentru eliminarea surplusului de lapte de ciment (fig. 5.17 c).

- Se ridică ţevile de extracţie cu şiul la 50 – 100 m deasupra nivelului de ciment şi se aşteaptă prizarea cimentului cu sonda închisă( fig. 5.17d).

196

Page 197: operatii si reparatii la sonde

- După 24 ore se încearcă tăria cimentului şi apoi urmează proba de golire pentru verificarea etanşeităţii cimentării.

d2. Cimentarea sub presiune cu reţinător

Penru a proteja coloanele de exploatare a sondelor, la care sunt necesare presiuni mari pentru pomparea laptelui de ciment în strat (peste 200 bari).se pot utiliza nişte dispozitive speciale numite reţinătoare de ciment.

Reţinătorul de ciment nerecuperabil cu declanşare hidraulică este prezentat în figura 5.18.

Acest tip de reţinător de ciment se compune dintr-un corp metalic din fontă sau aluminiu, pentru a permite frezarea lui după terminarea operaţiei. La partea superioară este ataşată o geală pentru circulaţia, prin intermediul unei reducţii cu filet pătrat stânga.

La exteriorul corpului se află simetric dispuse manşoanele conice şi între ele o garnitura de cauciuc. Conusurile sunt fixate de corp cu şuruburi cu o rezistenţă de forfecare corespunzătoare. Pe suprafaţa acestor conusuri pot culisa penele superioare şi penele inferioare. Aceste pene sunt fixate de corpul reţinătorului şi de conusuri cu şuruburi care la un anumit efort se pot forfeca.

Penele superioare prind de jos în sus, iar cele inferioare de sus în jos, astfel că atunci când dinţii acestor pene prind în coloană, reţinătorul nu mai poate fi extras. Pe corpul metalic în dreptul garniturii de cauciuc se află nişte orificii.

La partea inferioară a corpului cilindric se află o carcasă cu o bila de reţinere din bachelită. Bila este îndepărtată de scaunul ei de un braţ, care este solidar cu un manşon. Acest manşon este fixat la partea inferioară a carcasei cu un ştift de forfecare şi la partea superioară are un scaun de etanşare pentru o bila confecţionată din bronz.

197

Page 198: operatii si reparatii la sonde

Fig 5.18. Reţinător de ciment nerecuperabil cu declanşare hidraulicăPentru fixarea reţinătorului în sondă se procedează astfel:- Se şablonează coloana de exploatare cu un şablon cu diametrul cu 4 – 5

mm mai mic decât al coloanei.- Se introduce reţinătorul cu ţevile de extracţie sau prăjinile de foraj până

la adâncimea dorită. - Se face circulaţie de control, apoi se întrerupe pomparea.

- Se lansează prin ţevi o bila de etanşare, ce se va aşeza pe scaunul manşonului , apoi se reia pomparea încât presiunea să crească foarte încet.

- Prin creşterea presiunii în reţinător, fluidul va trece prin orificiile din copul reţimătorului şi presează asupra garniturii de cauciuc.

- Prin expandare, garnitura de cauciuc împinge în sus manşonul conic superior şi produce forfecarea şuruburilor care fixează atât conusul cât şi penele superioare.

- Prin creşterea presiunii, penele se opresc la pragul superior şi conusul superior continuă să înainteze şi intră sub pene, împingându-le cu dinţii înspre coloană.

- Fluidul din reţinător aflat sub presiune crescândă va forfeca şurubul care ţine manşonul fixat de casetă.

Reducţie

Şuruburi de forfecare

Pene superioare

Şuruburi de forfecare Manşon conic

Corp metalic

Garnitură de cauciuc Orificii

Manşon conic Şuruburi de forfecare

Pene inferioare

Şuruburi de forfecare

Bilă de reţinereCarcasă

Braţ Bilă de bronz

Manşon

Şurub de forfecare

198

Page 199: operatii si reparatii la sonde

- Manşonul împreună cu bila de reţinere şi cu pârghia cad în gaura de sondă; se eliberează bila de reţinere din bachelită care intră în poziţia de funcţionare oprind trecerea lichidului în reţinător de jos în sus.

- Se va ridica garnitura de ţevi şi împreună cu ea şi corpul reţinătorului, ceea ce conduce la forfecarea şuruburilor manşonului conic inferior şi ale penelor inferioare.

- Pragurile inferioare ale corpului reţinătorului apasă asupra penelor inferioară, care culisează pe conusurile inferioare şi prind în coloană.

După ce aceste operaţii au fost terminate, se trece la cimentarea propriu-zisă, care decurge astfel:

- Prin intermediul gealei se circulă fluid în sondă pentru uniformizare.- Se pompează apă prin ţevi, până ce aceasta ajunge în dreptul gealei.- Se închide geala printr-o scurtă manevră în sus a ţevilor de extracţie.- Se injectează apă sub presiune în stratul ce va fi cimentat pentru a se

realiza fisurarea acestuia.- După pomparea apei în strat, cu aceiaşi presiune se începe pomparea

laptelui de ciment.- Se introduce un volum de noroi prin ţevi pentru împingerea laptelui de

ciment în strat.- Se lansează prin ţevi o bila care sub presiunea fluidului din ţevi se

aşează pe scaunul existent la partea superioară a reţinătorului. Aşezarea bilei pe scaun este marcată de creşterea bruscă a presiunii la pompă.

- Bila de reţinere din bachelită care închide orificiul carcasei împiedică revenirea laptelui de ciment din strat sau de sub reţinător.

- Se deschide din nou geala de circulaţie prin lăsarea în jos a ţevilor de extracţie şi printr-o circulaţie inversă se evacuează excesul de lapte de ciment din ţevile de extracţie.

- Se deşurubează geala cu reducţia cu filet stânga din corpul reţinătorului şi se extrag ţevile de extracţie.

- După pauza de priză se va freza reţinătorul cu o freză cu tăiere frontală pentru a nu degrada coloana de exploatare.

- Se spală talpa şi se face proba cimentării.Un alt tip de reţinător este reţinătorul nerecuperabil cu declanşare

mecanică (fig. 5.19). Declanşarea sistemelor de fixare şi de etanşare se execută la acest tip de reţinător printr-un dispozitiv auxiliar separat, cu acţionare mecanică denumit lansator mecanic. Reţinătorul de ciment împreună cu lansatorul se introduc în sondă cu garnitura de ţevi de extracţie sau de prăjini de foraj.

Acest tip de reţinător este alcătuit dint-un corp metalic, la care se înşurubează la partea inferioară un ghidaj. Pe exteriorul corpului se montează garniturile de etanşare sprijinite de inelele extensibile, conul superior şi conul inferior fixate fiecare pe corpul reţinătorului cu câte un ştift de forfecare. În interiorul conului superior se află lansatorul, care se ancorează prin dinţii orientaţi în jos existenţi pe partea superioară a corpului. În acest mod se menţine garnitura în poziţie comprimată. Sub conusul inferior există o pană, care împiedică rotirea acestuia faţă de corp. Pe conusul inferior şi superior se montează bacurile formate din patru sectoare independente, care au la interior patru arcuri lamelare. Bacurile superioare sunt menţinute în poziţia strânsă printr-o brăţară, care se elimină după asamblarea la sondă a reţinătorului cu lansatorul.

199

Page 200: operatii si reparatii la sonde

La partea superioară a corpului există un ştift de forfecare, care se îmbină cu mufa de comandă la cuplarea cu lansatorul. La partea inferioară a reţinătorului este înşurubat un curăţitor, care are rolul de a curăţa coloana de eventuale impurităţi sau aşchii metalice.

Fig.5.19.Reţinător de ciment nerecuperabil cu declanşare mecanică

În interiorul corpului se află o supapa în bucşa elastică etanşată cu o garnitură strânsă între două inel.

Deoarece declanşarea se face prin rotire la dreapta, în timpul introducerii trebuie avut grijă să nu se efectueze rotaţii la dreapta. Pentru siguranţă se recomandă ca la fiecare al cincilea pas introdus să se facă o rotaţie completă la stânga a garniturii ţevilor de extracţie. După ce s-a atins adâncimea de fixare, se ridică reţinătorul cu 60 cm pentru a permite rotirea liberă a piuliţei de comandă de la lansator

Se efectuează zece rotaţii la dreapta pentru a deşuruba piuliţa de comandă şi pentru a elibera de corpul lansatorului manşonul de comandă şi bucşa de fixare a bacului lansatorului se trage de pe gulerul bacului.

Pentru fixarea definitivă a reţinătorului se trage de garnitura de ţevi de extracţie şi se deplasează în ordine conul superior şi bacul ce este presat în peretele coloanei; se foarfecă ştiftul conului şi începe comprimarea garniturii

Bacuri Ştift de forfecare Con superior

Ştift de forfecareLansator

Inele extensibile Garnituri de etanşare

Corp

Ştift de forfecare Con inferior Pană

BacuriBucşă elastică

Inele Garnitură

Ghidaj

Brăţară

200

Page 201: operatii si reparatii la sonde

de etanşare. Se foarfecă şi ştiftul conusului inferior, garnitura se comprimă definitiv şi bacul inferior este împins în peretele coloanei.

B. Cauze tehnice de oprire a sondelor din producţie

În categoria cauzelor tehnice ce conduc la oprirea sondelor din producţie se încadrează toate defecţiunile coloanelor de exploatare şi accidentele care produc înfundarea coloanei sau a spaţiului inelar dintre coloană şi ţevile de extracţie.

Defecţiunile se pot grupa după cauzele care le provoacă astfel:a) Turtirea sau păpuşarea coloanei de burlane, sub diferite forme şi

lungimi este cauzată în general de rezistenţa necorespunzătoare a burlanelor cu o grosime prea mică, de neomogenitatea materialului, alunecărilor de teren, presiuni exterioare mari.

În cazul în care s-a forat cu noroi cu filtraţie mare în marne care se umflă în contact cu apa din noroi, se pot realiza presiuni exterioare mari. Accidente de acest fel se produc destul de des în stratele din baza ponţianului, unde uneori chiar coloanele cele mai groase sunt turtite.

b) Scurgeri din coloană prin spărturi cauzate de: coroziune, frecări cu ţevile de extracţie , presiuni interioare mari, perforări greşite.

Perforarea cu gloanţe de diametru mare poate produce spărturi şi crăpături longitudinale, care slăbesc mult rezistenţa coloanei.

Spargerea coloanei se poate produce şi în urma scăpării unor prăjini, ţevi de extracţie sau burlane şi prin explodarea unei torpile în coloană în mod accidental.

c) Smulgerea din filet a coloanei de burlane se poate datora unei înşurubări slabe la tubare sau a unei înşurubări greşite a coloanei la etanşarea prin niplu de întregire, unui filet greşit executat, unui strat alcătuit din roci neconsolidate care poate devia coloana până la smulgerea ei, sau unor variaţii mari de temperatură.

d) Înfundarea coloanei de exploatare se poate produce prin scăparea în aceasta a unor elemente de echipament cum ar fi ţevi de extracţie, pompe de extracţie cu prăjini de pompare care în cădere provoacă smulgerea din filet a ţevilor de extracţie şi căderea lor împreună cu separatorul de gaze în talpa sondei. De asemenea pot fi scăpate linguri de lăcărit sau curăţit care se înţepenesc în coloană sau se formează un ghem de sârmă sau cablu în cazul ruperii acestora în gaura sondei. În timpul lucrului la sondă pot fi scăpate şi diferite scule sau instrumente care rămân înţepenite în coloană.

e) Înfundarea spaţiului inelar dintre coloană şi ţevile de extracţie se poate produce prin blocarea cu parafină, săruri calcaroase, nisip sau prin scăparea de obiecte mici.

Rezolvarea acestor defecţiuni necesită o serie de operaţii de remediere, care se grupează de obicei astfel:

- reparaţii ale coloanei de exploatare;- instrumentaţii după ţevile de extracţie, prăjini de pompare, cablu de

manevră. scule, instrumente, obiecte rămase în sondă;- resăpări parţiale de sondă.

201

Page 202: operatii si reparatii la sonde

5.4. Repararea coloanelor de exploatare

O defecţiune a coloanei se bănuieşte dacă manevrarea ţevilor de extracţie sau a altor scule prin interiorul ei se face greu, cu tendinţe de înţepenire.

Gradul de deformare al unei coloane de exploatare se poate aprecia în urma unei şablonări atât după modificarea profilului acesteia în secţiune transversală, cât şi după forma şi lungimea afectată de deformare în direcţia axei. La o turtire mai mare în secţiune transversală se poate produce chiar prinderea coloanei de ţevi de extracţie, ceea ce agravează defecţiunea, sau se produce o spărtură în coloana de exploatare, care complică modul de remediere.

La o turtire în direcţie longitudinală, pe o lungime mai mare de 1 m până la 10 m, creşte gradul de dificultate al rezolvării.

Situaţia se complică şi mai mult când coloana turtită este şi deviată.

5.4.1. Repararea coloanelor deformate fără prinderea ţevilor de extracţie.

Sunt cazuri când la o sondă în producţie, în timpul manevrelor cu ţevile de extracţie, indicatorul de greutate arată o tracţiune anormală la intervalele corespunzătoare trecerii fiecărei mufe printr-o zonă deformată a coloanei de exploatare.

Prima operaţie care se execută în astfel de situaţii este controlul interiorului coloanei cu un şablon. Acesta este confecţionat dintr-un burlan subţiat la partea interioară (fig. 5.23.), al cărui diametru exterior este cu 3 – 4 mm mai mic decât diametrul interior al coloanei.

Se lasă o greutate de 3∙104 N asupra şablonului introdus în sondă în zona deformată, ceea ce permite ca şablonul să ia forma spaţiului rămas liber în zona turtirii coloanei.

În unele cazuri, pentru determinări mai precise, se introduc mai multe şabloane, de diametre descrescătoare. Fig.5.20.Şablon a. Repararea coloanelor de exploatare turtite şi păpuşate

Dacă turtirea coloanei nu este prea mare, repararea se face cu birna sau cu valţul cu role.

Birna (fig. 5.21) este un instrument din oţel masiv având o formă de pară, cu câteva şanţuri longitudinale pe suprafaţa sa, care permit circulaţia lichidului. Se introduce în sondă cu prăjinile de foraj sau cu ţevile de extracţie, împreună cu o geală, care are o cursă de 40 – 80 cm.

Repararea coloanei cu birna cu secţiune circulară se face prin bătăi succesive în jos, folosind birne cu diametre din ce în ce mai mari, până la diametrul interior al coloanei.

202

Page 203: operatii si reparatii la sonde

Birna cu secţiune eliptică lucrează prin tragere de jos în sus, mai ales în coloanele în care s-a izolat o viitură de apă şi în care nu se poate lucra prin bătaie pentru a nu strica cimentarea. Datorită formei sale teşite, birna elicoidală poate fi introdusă sub porţiunea turtită,apoi se roteşte încet şi prin tragere în sus va îndrepta coloana.

Repararea coloanei cu birna nu necesită un echipament deosebit , pe când repararea cu valţul necesită o masă rotativă, o prăjină pătrată şi prăjini de foraj rezistente.

Fig,5.21. Birna Fig.5.22. Valţ cu role

Valţul (fig. 5.22) este o piesă de formă cilindro – conică, ce prezintă o serie de role dispuse longitudinal şi ieşite puţin din profilul corpului său. Rândul inferior de role se află pe o porţiune conică având diametrul mai mic decât rândul superior. Valţul se introduce în sondă cu prăjinile de foraj şi se roteşte în porţiunea turtită a coloanei prin intermediul mesei rotative cu o forţă de apăsare de 2∙104 – 2∙105 N, până se constată că acesta nu mai lucrează. Se folosesc în mod succesiv valţuri cu diametre din ce în ce mai mari până se apropie de diametrul interior al coloanei.

b. Repararea coloanelor de exploatare cu diametrul mi , turtite şi necimentate

Pentru coloanele de exploatare cu diametrul mai mic de 5 3/4in şi necimentate, dacă turtirea acestora este mult mai avansată şi nu se mai pot repara. cu birna sau cu valţul, se preferă extragerea coloanei din zona turtită şi înlocuirea bucăţii turtite. Extragerea porţiunii de coloană turtită se poate face prin deşurubare sau tăiere deasupra porţiunii turtite. Pentru deşurubare se foloseşte un rac stânga.

Şanţuri

Corp masiv

Zonă pătrată

Cep

203

Page 204: operatii si reparatii la sonde

După această operaţie se întregeşte din nou a coloana prin înşurubare. În acest scop se foloseşte la capătul de jos al primului burlan un dop de lemn găurit în interior cu o formă ogivală, după cum se vede în figura.5.23, care serveşte drept ghidaj.

După întregire se face proba de etanşeitate. Dacă această probă nu dă rezultate bune, se face ci- mentarea unei porţiuni din spaţiul inelar.

c .Repararea coloanelor concentrice turtite

Când turtirea coloanei de exploatare este o consecinţă a turtirii coloanei exterioare cimentată în teren, repararea este mai complicată. În primul rând trebuie să se stabilească gradul de turtire şi dacă nu este accentuat se încearcă îndreptarea prin birnuire sau vălţuire.

Dacă turtirea este mai avansată şi repararea cu birna sau cu valţul nu dau rezultate se recurge la frezarea porţiunii de coloană turtite şi apoi manşonarea coloanei.

Frezele utilizate în astfel de operaţii sunt de tipul freze burlan (fig.5.24) şi de tipul freze masive într-o gamă variată de forme şi dimensiuni (fig.5.25).

Freza care dă cele mai bune rezultate este freza burlan cu dinţi frontali (fig. 5.24.a). Se utilizează burlane lungi, pentru un ghidaj mai bun şi cu diametrul cât mai apropiat de diametrul coloanei. Frezarea se face cu o turaţie mică a mesei rotative (15 – 25 rot/min) şi cu o apăsare redusă (0,5 – 1 tf ≈ 104

N). La începutul frezării, până când freza îşi formează un prag în burlanul

turtit, se lucrează cu o turaţie redusă (10 – 15 rotaţii/min) şi cu o apăsare foarte mică, arătată de indicatorul de greutate.

Fig.5.24. Freza tip burlanCând freza şi-a format un prag, avansarea începe să se producă, însă nu

cu mai mult de 30 – 50 cm/zi. Când freza nu mai avansează, ea este extrasă şi înlocuită. Uzura frezei

reprezintă o indicaţie asupra mersului operaţiei.Frezarea cu un burlan simplu, fără dinţi dă uneori rezultate mai bune, mai

ales când partea interioară a capului burlanului se încarcă cu material dur, pe o înălţime de 10 cm micşorându-se astfel posibilitatea de îngrădire.

După frezarea porţiunii turtite din coloană cu freza tip burlan, atunci când acesta ajunge în partea inferioară a porţiunii turtite a coloanei, urmează operaţia de rectificare şi lărgire a părţii frezate cu o freză tronconică cât mai

Fig.5.23. Dopde ghidaj

Şper

a. c.

.Pinten

204

Page 205: operatii si reparatii la sonde

apropiată de diametrul coloanei. După această operaţie se consolidează coloana cu un manşon.. Frezele masive, cele mai utilizate, pot fi urmărite în figura 5.25. Ele sunt confecţionate din oţel special, au dinţii cementaţi şi sunt prevăzute cu orificii axiale sau laterale pentru circulaţie.

Caracteristica frezelor pentru frezat în oţel constă în faptul că au dinţii mărunţi şi numeroşi. Pentru frezarea coloanelor turtite nu sunt indicate frezele cu dinţi laterali, pentru că acestea pot intra uşor în partea opusă turtirii şi pot sparge coloana.

Frezarea a două coloane concentrice turtite dă rareori rezultate pozitive; de cele mai multe ori frezele se angajează în burlanul turtit sub un unghi prea mare şi pătrund în teren. În acest caz singura soluţie este resăparea sondei, dacă este rentabilă şi condiţiile tehnice o permit.

Frezările se execută aproape întotdeauna cu noroi în gaura de sondă, menţinându-se o circulaţie activă pentru a antrena la suprafaţă pilitura de oţel rezultată din frezarea coloanei.

5.4.2. Repararea coloanelor cu defecţiuni sub formă de spărturi

Prezenţa unei spărturi, crăpături în pereţii coloanei de exploatare provoacă mari neajunsuri pentru exploatarea sondei. Prin aceste deschideri accidentale se strecoară în sondă o serie de fluide nedorite: apă, gaze sau alte materiale din strat care împiedică funcţionarea normală a sondei.

După ce poziţia lor a fost determinată prin şablonări se trece la remedierea acestor defecţiuni prin umplerea cu ciment, material plastic sau un amestec ţiţei – ciment. Materialul de etanşare este plasat prin deschiderea respectivă în exteriorul coloanei printr-un procedeu de presare la presiune mai mică decât presiunea maximă admisibilă impusă de rezistenţa coloanei.

Se face o pauză pentru a se realiza priza materialului de etanşare, apoi se curăţă surplusul de material din interiorul coloanei prin frezare şi se face proba de etanşeitate pentru a verifica eficacitatea operaţiei de reparaţie.

În cazul sondelor cu presiune mare, reparaţia se va face prin instalarea în interiorul coloanei, în dreptul spărturii sau crăpăturii, a unui manşon metalic fixat şi etanşat în poziţia respectivă prin cimentare. Când defecţiunea se află la o adâncime relativ mică şi deci coloana nu este cimentată, se poate recurge la tăierea coloanei de sub spărtură cu un cuţit burlan şi înlocuirea burlanelor deteriorate. În acest scop, burlanul introdus în sondă se echipează la capătul inferior cu un dispozitiv special de etanşare de tip coruncă, astfel încât conectarea cu secţiunea coloanei aflată în sondă să ofere o etanşeitate corespunzătoare.

205

Page 206: operatii si reparatii la sonde

a. b. c.

Fig. 5.25. Freze masive cu dinţi laterali şi frontali a. freze conice; b. freze cilindro-tronconice; c. freze cilindrice

206

Page 207: operatii si reparatii la sonde

Turtirea coloanelor de exploatare în dreptul perforaturilor, respectiv spargerea lor în această zonă sau a coloanelor pierdute se întâmplă frecvent, în special în stratele cu nisipuri neconsolidate. Spargerea unei coloane în porţiunea perforată este constatată prin apariţia viiturilor de nisip, a unor bucăţile de rocă şi ciment în gaura de sondă, care pot opri exploatarea sondei.

Procedeul de reparare al coloanelor perforate este în funcţie de diametrul coloanei şi de posibilitatea viitoare de exploatare.

Dacă turtirea provocată de o spărtură nu este prea pronunţată şi permite să se introducă deasupra frezei o prăjină grea, turtirea se rectifică prin frezare cu freze masive. Se utilizează freze ascuţite cu diametru mic, cu dinţi pe partea conică (fig.5. 25. a) înşurubate la prăjina grea.

Se corectează coloana turtită până când freza trece dedesuptul zonei turtite, mărindu-se apoi treptat dimensiunea frezei. După rectificarea coloanei la un diametru egal sau cu câţiva milimetri mai mic decât diametrul ei iniţial se introduce un manşon de dimensiune adecvată, perforat în dreptul stratului, fixat la partea superioară cu un packer cu plumb.

La coloanele unice în general cu diametru mai mare la care spărtura este pronunţată se poate utiliza şi o freză burlan sau un burlan simplu cu diametrul cât mai apropiat de al coloanei. După ce coloana a fost pătrunsă de freză, se rectifică fereastra cu freze masive potrivite şi se sapă în teren cu o sapă dreaptă până la baza stratului, după care se face tubarea cu o coloană pierdută perforată în dreptul stratului şi etanşată la partea superioară cu un pacher cu plumb.cum se poate urmări în figura 5.30 a.

Dacă coloana pierdută are diametrul mic şi prin frezare s-a pătruns în teren, sau dacă s-a intrat în teren sub un unghi mai mare, tubarea altei coloane perforate nu mai este posibilă, fiind preferabilă resăparea sondei cu ajutorul unei pene speciale, printr-o fereastră practicată imediat deasupra stratului.

5.4.3. Repararea coloanelor smulse sau rupte

Smulgerea sau ruperea coloanelor fixate în teren se poate produce uneori,

atunci când întinderea lor, în timpul tubării, a fost prea mare, sau înfiletarea a fost slabă, dar de multe ori este provocată de împingerea terenului în porţiuni mai slabe sau care nu au fost cimentate.

Prima operaţie care se execută în asemenea cazuri este introducerea unui model cu plumb (fig. 5.32), cu diametrul cât mai apropiat de diametrul coloanei, pentru a determina poziţia capului de jos al coloanei smulse sau rupte şi eventuala ei dezaxare.

Dacă dezaxarea este mică, se poate introduce la început un manşon, prevăzut la partea inferioară cu un dop de formă ogivală pentru ghidare, care se cimentează la adâncimea la care s-a produs smulgerea

. Manşonul se sprijină pe o oglindă de ciment, realizată în partea inferioară a coloanei.

După cimentarea manşonului şi prizarea cimentului se frezează cimentul din interior şi dopul manşonului şi se face proba de etanşeitate a cimentării.

Dacă dezaxarea între cele două capete de coloană este mare, operaţia devine mai grea. Distanţa dintre cele două capete de coloană se poate determina prin carotaj electric, sau cu un instrument constituit din două lame, denumit cârlig (fig.5.26). Acest instrument se introduce cu ţevile de extracţie, până deasupra capului de burlan de jos (determinat precis cu un model).

207

Page 208: operatii si reparatii la sonde

La extragere, lamele îndoite se prind de partea ruptă superioară a burlanului. În acel moment, acul indicatorului de greutate arată o creştere a greutăţii şi se notează adâncimea la care s-a produs.

Lamele se îndreaptă printr-o tracţiune mai mare, apoi se extrage instrumentul.

Dacă distanţa dintre capetele coloane-lor este mică, îndreptarea coloanei de jos se poate ace cu o sapă ascuţită prelung şi cu marginile rotunjite sau cu o birnă lungă şi cu o conicitate redusă.

După îndreptarea coloanei se introduce manşonul cu dop de ghidaj ogival la partea inferioară şi se cimentează. În cazul în care capul de jos al coloanei rupte sau smulse nu se mai găseşte, sonda nu mai poate fi reparată. Fig.5.26.

5.4.4. Repararea coloanelor turtite cu ţevile de extracţie prinse

În timpul exploatării sondelor. coloanele se turtesc mai mult şi prind ţevile de extracţie.

Prima operaţie care se execută este manevra coloanei de ţevi de extracţie prinse. Prin manevră se înţelege tracţiunea garniturii de ţevi de extracţie până aproape de limita rezistenţei admisibile a materialului şi slăbirea acestei tracţiuni până la 5 – 10 tf (5∙104 – 1∙105 N) sub sarcina normală.

Sunt cazuri în care ţevile de extracţie pot fi manevrate pe lungimea unei bucăţi, ceea ce înseamnă că deformarea coloanei de exploatare prezintă o deschidere ceva mai mică decât diametrul mufei, fără a prinde corpul ţevilor. În astfel de situaţii degazarea se poate obţine printr-o rotire a ţevilor de extracţie cu masa rotativă, trăgând în acelaşi timp cu 2 – 3 tf (2∙10 4 – 3∙104 N) până când mufa îşi face loc prin porţiunea turtită.

Dacă garnitura se alungeşte şi se scurtează, adică punctul de prindere nu cedează, se poate slăbi tracţiunea mai mult.

În coloanele cu diametre mici (5 3/4 in) şi la adâncimi mici se poate lucra cu greutatea maximă. Dacă nici astfel nu se poate degaja garnitura, trebuie determinat punctul de prindere. Adâncimea de prindere se .determină prin calcule, pe baza datelor obţinute prin întinderea garniturii la anumite sarcini, sau prin şablonarea ţevilor de extracţie.

Şablonarea ţevilor de extracţie se face cu un şablon de tablă subţire, introdus cu cablu şi o prăjină grea. Dacă ţevile au suferit o deformaţie, ca urmare a turtirii coloanei, şablonul se opreşte în acel punct şi se deformează, indicând adâncimea la care sunt prinse ţevile.

Dacă ţevile de extracţie sunt complet blocate, după determinarea adâncimii la care au fost prinse, ele se taie imediat deasupra punctului de prindere, după care se extrag şi se începe reparaţia propriu − zisă a coloanei.

Pentru a obţine indicaţii asupra situaţiei la nivelul capătului de ţeavă tăiată (poziţia sa în sondă şi diferenţa de adâncime între capătul de ţeavă şi

208

Page 209: operatii si reparatii la sonde

zona de blocaj), se execută operaţii de recunoaştere, respectiv modelare şi şablonare.

În cazul existenţei unei blocări cu nisip, pentru a efectua spălarea nisipului din jurul ţevilor, se foloseşte un burlan de spălare, care se introduce în sondă cu o garnitură de prăjini de foraj de 2 7/8 in sau 3 1/2 in, care îmbracă ţevile de extracţie, putând efectua fie o spălare simplă (circulaţie şi avansare), fie o spălare combinată cu frezare.

În funcţie de gradul de compactitate al nisipului, burlanul de spălare va fi echipat la partea de jos cu o freză corespunzătoare (fig. 5.24 a).

Dacă ţevile de extracţie sunt lipite de peretele coloanei de exploatare, făcând dificilă îmbrăcarea lor de către burlanul de spălare, acesta se echipează la partea de jos cu un pinten (fig. 5.24 c), care permite aducerea capătului ţevilor spre centrul coloanei.

Dacă ţevile sunt lipite de peretele coloanei şi nisipul este compact, se recomandă să se folosească un burlan tăiat la partea de jos sub un unghi ascuţit (şper) care se poate urmări în figura 5.24 b). După ce se avansează prin spălare pe toată lungimea burlanului de spălare, acesta se extrage şi se execută o operaţie de deşurubare a porţiunii de ţevi de extracţie degajate de nisip, folosind o garnitură de instrumentaţie alcătuită din prăjini stânga şi un dispozitiv de prindere şi deşurubare.

În cazul prinderii ţevilor de extracţie în coloana de exploatare, în zona unde s-a deformat, se procedează la frezarea coloanei în porţiunea defectă, fie în jurul capătului de ţeavă tăiat, utilizând o freză burlan, fie frezând simultan şi ţevile utilizând o freză cilindrică cu dinţi frontali. La un moment dat, în timpul frezării, ţevile de extracţie se desprind din punctul de prindere şi cad la talpa sondei. Operaţia se continuă până la frezarea completă a coloanei.

După rectificarea coloanei frezate cu freze tronconice de diametru mai mare; se instrumentează pentru extragerea ţevilor de extracţie căzute, apoi se manşonează coloana în dreptul porţiunii frezate.

Dacă ţevile au fost prinse prin turtirea numai a coloanei întregite sau a coloanei de exploatare în zona necimentată, iar coloana exterioară cimentată este bună, pentru remediere se recurge la o simplă instrumentaţie.:

- se taie ţevile de extracţie imediat deasupra nivelului la care sunt prinse, - se deşurubează coloana şi se extrage o dată cu ţevile de extracţie; - se întregeşte coloana

5.4.5. Manşonarea coloanelor reparate

Coloanele turtite, care au fost reparate, în majoritatea cazurilor necesită o consolidare a porţiunii în care s-a lucrat. Aceasta se realizează printr-un manşon de burlane, având diametrul cât mai apropiat de al coloanei reparate.

Manşonul este alcătuit din mai multe burlane cu mufe din corp, lungimea sa depăşind porţiune de coloană reparată cu 15 – 20 m atât deasupra cât şi dedesupt. La partea inferioară manşonul este prelucrat sub formă de şiu, cu un mic pinten care îl împiedică să se rotească în timpul fixării. La partea superioară este prevăzut cu filet pentru legătura cu capul de lansare, care la rândul său se ataşează la garnitura de manevră prin intermediul unei geale de fixare.

209

Page 210: operatii si reparatii la sonde

Înainte de introducerea manşonului în sondă se face un dop de ciment în coloană, pe care să se sprijine manşonul.

Operaţia de fixare a manşonului se desfăşoară în următoarea succesiune:- Se introduce manşonul până la dopul de ciment cu garnitura de ţevi de

extracţie.

Fig.5.27.Manşunarea unei coloane reparate

- Se verifică oglinda dopului de ciment.- Se ridică manşonul aproximativ 1 m şi se începe cimentarea sa. - Se pompează o cantitate de noroi, calculată astfel încât laptele de

ciment să ajungă în spaţiul inelar şi în ţevile de extracţie la acelaşi nivel, dar să depăşească cu 15 – 20 m capul special al manşonului.

- Se lasă manşonul pe oglinda de ciment,urmărind indicatorul de greutate Pentru a avea siguranţa de funcţionare a gealei, se ridică din nou

manşonul, până când se constată la indicatorul de greutate o creşte, apoi se coboară 20 – 25 cm, pentru deschiderea gealei.

- Se deşurubează geala, prin rotire la dreapta cu ajutorul masei rotative.- După pauza de priză se frezează cimentul până la baza manşonului cu o

sapă cu vârf ascuţit.- Se face proba de presiune a coloanei. Operaţia de reparare a coloanei se consideră terminată după frezarea

dopului de ciment realizat iniţial în sondă, curăţind coloana la interior.

5.4.6. Întregirea coloanei pierdute

Uneori, la sondele care au coloane pierdute, se avariază coloana superioară. După repararea acesteia urmează să se consolideze coloana. Dacă din motive tehnice şi de exploatare nu este posibilă manşonarea coloanei, se va face întregirea până la suprafaţă a coloanei pierdute (fig. 5.28). Etanşarea în

Ţevi de extracţie

Cap de lansare

Manşon

Coloana reparată

Pinten

Dop de ciment

210

Page 211: operatii si reparatii la sonde

punctul de legătură se face fie prin packerul cu plumb (fig. 5.28.a), fie prin cimentare (fig. 5.28.b), în funcţie de gradul de etanşare necesar.

Dacă presiunea în coloană sau presiunea de lucru nu este mare, se utilizează packerul cu plumb (fig. 5.29).

a. b. Fig.5.28, Întregirea coloanelor pierdute a. cu packer cu plumb; b. prin cimentare.

Pacherul cu plumb se înfiletează la primul burlan al coloanei care se tubează şi se coboară încet până ce coloana de întregire intră în capul coloanei

Coloană

de întregire

Pacher cu plumb

Coloană pierdută

Ciment

20 – 30m

211

Page 212: operatii si reparatii la sonde

pierdute. Ghidarea este realizată de dopul din capătul inferior al pacheru- lui. Când inelul de sprijin ajunge pe conicitatea capului coloanei pierdute se foarfecă şuruburile de cupru şi lăsând o parte din greutatea coloanei introduse (circa 4 – 5 tf ≈ 4∙104 - 5∙104

N) asupra inelului superior se comprimă garniturile. Proba de etanşeitate se face prin presiune în spaţiul inelar. La sondele la care există presiuni mari sau la care coloana reparată trebuie bine consolidată, se face întregirea prin cimentarea spaţiului inelar. Coloana de întregire se introduce cu o piesă specială conică care intră în capul coloanei pierdute (fig.5.28. b) Coloana de întregire se ridică cu 0,5 – 1 m , se cimentează cu o cantitate de lapte de ciment calculată astfel încât o parte să ajungă în spaţiul inelar la înălţimea stabilită, iar în coloană să rămână 20 – 30 m ciment peste punctul de întregire.

Fig.5.29. Packer pentru coloana de întregire

coloana în capul coloanei pierdute şi se etanşează la suprafaţă. După pauza de priză a cimentului se frezează cimentul, se face proba de presiune şi se repune sonda în producţie.

Fixarea şi etanşarea coloanei pierdute în teren sau într-o altă coloană se face în mod diferit, după cum aceasta este introdusă perforată sau neperforată, pentru exploatarea unuia sau mai multor strate simultan.

După repararea unei coloane perforate – coloană unică (fig. 5.30 a) sau coloana pierdută (fig. 5.30. b), pentru a o consolida se introduce în interiorul ei o coloană pierdută perforată. Partea de jos şi cea de deasupra porţiunii perforate se completează cu burlane neperforate. Această coloană pierdută se sprijină în partea inferioară pe oglinda veche de ciment, iar la partea superioară i se ataşează un pacher cu plumb cu acţionare mecanică.

În exploatarea sondelor prin coloană pierdută, sunt cazuri în care coloana prin care urmează să producă ulterior şi alte strate superioare se defectează în dreptul stratului perforat din care produce sonda

Mufa de burlan

Corp Inel superior

Inel de etanşare

Inele de distanţare

Inel inferior Şurub de forfecare Inel de sprijin

Inel de etanşaredin cauciuc (plumb)

Şurub cap înecat

Ghidaj de lemn

Inele de distanţare

Coloana pierdută

212

Page 213: operatii si reparatii la sonde

. a. b.

Fig. 5.30 Tubarea de coloane pierdute, perforate

După repararea coloanei turtite, urmează să se tubeze o nouă coloană pierdută perforată, însă etanşarea acesteia nu se poate face în interiorul primei coloane pierdute, pentru a nu acoperi stratele încă neexploatate.

Coloană unică perforată

Strat productiv

Pacher cu plumb

Coloană defectă

Pacher cu plumb

Coloană perforată reparată

213

Page 214: operatii si reparatii la sonde

Fig,5.31 Tubarea şi etanşarea unei coloane pierdute într-o coloană pierdută şi reparată.

În acest caz sunt două variante: a) Dacă stratele superioare nu permit, din anumite considerente geologice

şi tehnologice, exploatarea simultană a stratelor superioare cu cele inferioare, se tubează o coloană pierdută, perforată numai în dreptul stratului de jos şi etanşă deasupra capului primei coloane pierdute, în coloana precedentă cum se poate urmări în figura 5.31. a.

2) Dacă stratele pot fi exploatate simultan, se perforează mai întâi stratele superioare din coloana pierdută existentă în sondă, apoi se introduce o coloană pierdută, perforată în dreptul stratelor productive şi se etanşată cu un pacher cu plumb în coloana precedentă (fig. 5.31 b).

În prima alternativă există posibilitatea de a extrage coloana pierdută prin deşurubare, după ce stratul inferior a fost epuizat şi trebuie cimentat. Procedând astfel se evită perforarea prin două coloane la punerea în exploatare a stratelor superioare, perforate ce nu reuşeşte totdeauna în coloane mici.În cazul sondelor adâncite sau resăpate, unde au fost străbătute mai multe strate, a căror exploatare trebuie să se facă separat, se face izolarea acestora precum şi etanşarea în coloana precedentă a coloanei pierdute prin cimentarea ei pe toată lungimea.

Fixarea unei coloane pierdute se realizează după lungimea ei astfel:• coloană pierdută scurtă (sub 100 m) se va sprijini pe talpa sondei;• coloană pierdută mai lungă de 100 m se fixează în coloana precedentă

cu un agăţător de coloană, pentru a evita flambarea şi îngenuncherea sub greutatea proprie.

Coloană pierdută

Strat exploatat cu coloană

defectă

Dop de ciment

Packer cu plumb

Coloană pierdută perforată

Strate perforate

214

Page 215: operatii si reparatii la sonde

Teste şi întrebări

1. Care sunt cauzele inundării cu apă?

2. Care sunt cauzele inundării cu gaze?

3. Cum se realizează izolarea conurilor de gaze şi de apă ?

4. Cimentarea liberă se aplică la sondele a. cu adâncimi sub 1000 m, b. la care necesarul de lapte de ciment nu depăşeşte în general 500

litri; c. când intervalul perforat este mar; d. la care stratul productiv este foarte permeabil.

5. Cimentarea la nivel se aplică: a. la sondele la care stratul productiv este foarte permeabil

b. la adâncimi sub 1000 m, c. la o adâncime peste 1500 m

6. Cimentarea cu oglindă fixă se aplică: a. la sondele la care nu există dificultăţi în legătură cu realizarea

circulaţiei de fluide.b. la care necesarul de lapte de ciment nu depăşeşte în general 500 litri.

c. la sondele necesarul de lapte de ciment să nu fie mai mic de 1200- 1500 litri

7. Prin care din operaţiile de cimentare se realizează un dop de ciment la talpa sondei fără a utiliza agregate de cimentare.

a. cimentarea la nivel; b. cimentarea liberă; c. cimentarea cu oglindă fixă.

8. Cum se realizează cimentarea sub presiune fără reţinător? (descrierea unei variante pe baza schemei).

9. Care sunt cauzele tehnice care conduc la oprirea sondelor din producţie?

10. Cum se realizează repararea coloanelor de exploatare turtite şi păpuşate?

11. Repararea coloanelor cu defecţiuni sub formă de spărturi

12. Frezarea porţiunii turtite dintr-o coloană se realizează:a. cu freza tip burlan;b. cu o freză tronconică cât mai apropiată de diametrul coloanei; c. frezele cu dinţi laterali.

13. Cum se realizează manşonarea unei coloane perforate?

215

Page 216: operatii si reparatii la sonde

6. INSTRUMENTAŢII

6.1. Aspecte generale

Lucrările de instrumentaţii sunt operaţiile care se execută pentru rezolvarea unor accidente tehnice în urma cărora au rămas în gaura de sondă anumite echipamente, scule, dispozitive.

Aceste accidente se datoresc unor defecte de fabricaţie a echipamentelor şi dispozitivelor utilizate la sonde, folosirii unor scule necorespunzătoare şi mai ales neatenţiei sau lipsei de pregătire a personalului operator în timpul lucrărilor de intervenţii sau reparaţii.

Accidentele tehnice se pot produce la sondele de producţie, având drept urmare încetarea exploatării acestora, cât şi la sondele în intervenţie sau în reparaţie.

Cele mai frecvente accidente tehnice se produc la materialul tubular din sondă şi anume:

• scăparea în gaura de sondă a unor prăjini de foraj sau ţevi de extracţie datorită unor elevatoare sau broaşte cu pene defecte sau manipulate greşit, a ruperii sau a defectării frânei de la troliu;

• smulgerea din filet a ţevilor de extracţie sau a prăjinilor de foraj, din cauza înşurubărilor incomplete;

• ruperea garniturii de ţevi de extracţie în cazul solicitărilor mari la tracţiune în cazul prinderii în gaura de sondă, sau solicitărilor mari la torsiune, în cazul frezării cimentului sau depunerilor de nisip;

• prinderea prăjinilor de foraj sau a ţevilor de extracţie în coloană, datorită unei cimentări greşite, viiturilor de nisip sau a unor materiale căzute şi înţepenite în spaţiul inelar.

La aceste accidente se mai pot adăuga: scăparea în gaura de sondă a prăjinilor de pompare, scăparea sau înţepenirea în gaura de sondă a lingurilor de curăţat sau de lăcărit, ruperea cablului de lăcărit sau de manevră, rămânerea în gaura sondei a unor sape, freze sau alte instrumente din cauza ruperii racordurilor sau a uzurii filetelor.

Prima operaţie care se execută la aproape toate instrumentaţiile este modelarea, care constă în determinarea sau imprimarea formei capului materialului scăpat şi a poziţiei pe care o ocupă în coloană. În acest scop se folosesc modele cu plumb (fig. 5.35 a şi c) sau cu parafină (fig. 6.1 b).

Modelul cu plumb se introduce în sondă cu ţevi sau cu prăjini, imprimarea făcându-se printr-o apăsare de 4 – 6 tf. Modelul trebuie să aibă un diametru cu 5 – 10 mm mai mic decât diametrul coloanei. În ceea ce priveşte poziţia de imprimare, modelul poate fi cu imprimare frontală, când interesează situaţia în secţiune transversală (fig. 6.1 a) sau cu imprimare laterală (fig. 6.1 c) când sunt necesare detalii asupra stării laterale a coloanei pe o anumită adâncime.

216

Page 217: operatii si reparatii la sonde

La adâncimi mici se utilizează modelul cu parafină (fig. 6.1 b) care imprimă mai adânc forma capului materialului tubular rămas în gaura sondei.

Acesta se introduce cu cablul având deasupra o geală şi o prăjină grea, cu care se dă o singură bătaie asupra modelului.

Pentru reuşita operaţiei de instrumentaţie va trebui ca înainte de a fi introdus în sondă dispozitivul de prindere cu care se face instrumentaţia să fie

Fig.6.1. Modele cu plumb şi parafină

supus la suprafaţă la o probă de prindere, folosind pentru aceasta o piesă asemănătoare ca formă şi dimensiune cu cea după care se instrumentează.

În general garnitura de instrumentare trebuie să fie mai rezistentă decât garnitura după care se instrumentează, pentru a se putea realiza în punctul de prindere cu instrumentul respectiv tracţiunea maximă admisibilă asupra garniturii rămase în gaura de sondă.

Practic se poate atinge circa 75 – 80% din efortul corespunzător limitei de curgere a materialului.

6.2. Instrumentaţii după materialul tubular

Pentru recuperarea materialul tubular rupt, deşurubat sau smuls, rămas în gaura de sondă, având capul nedeformat şi spaţiul inelar suficient de mare, se utilizează corunci.

Coruncile sunt scule de instrumentaţie care prind la exteriorul materialului tubular din sondă prin intermediul unor bacuri dinţate ce se împănează pe suprafaţa materialului tubular prin alunecarea lor pe suprafeţe înclinate sub acţiunea forţei axiale de întindere.

Coruncile se execută în diferite game constructive pentru toate dimensiunile nominale ale materialelor tubulare ce se utilizează în gaura de sondă. După examinarea amprentei pe suprafaţa frontală a modelului utilizat se stabileşte tipul coruncii şi anexele ce pot fi folosite. Dintre anexe se pot

Plumb

Secţiunea A-B

Parafina

Cui de fier Plumb

A B

217

Page 218: operatii si reparatii la sonde

enumera garnituri de etanşare, care asigură circulaţia după instrumentaţie, siguranţa contra rotirii, dispozitive de ghidare şi corectare a capului rupt.

Sunt prezentate scheme şi câteva detalii constructive şi de manevrare a tipurilor de corunci cu aplicabilitate frecventă în operaţiile de instrumentaţie.

Corunca normală – tip N (fig. 6.2) pentru prins prăjini de foraj şi ţevi de extracţie nu este de tip declanşabil, dar se poate totuşi degaja prin rotire.

Fig. 6.2. Coruncă cu bacuri normale

Ea este alcătuită dintr-un tub de oţel prevăzut cu un locaş conic în care se fixează bacurile acţionate de un arc.

Bacurile au dinţii de prindere sub forma unui filet stânga sau dreapta.Mişcarea de rotaţie în interiorul corpului este blocată de o pană

longitudinală. Corunca este prevăzută cu o garnitură de cauciuc, care etanşează pe prăjini sau ţevi şi permite efectuarea circulaţiei.

Acest tip de coruncă se introduce în sondă cu prăjinile de foraj sau ţevile de extracţie. Când ajunge deasupra capului rupturii, se manevrează manual sau cu masa rotativă, încât să se centreze capul materialului tubular rupt. Se coboară apoi garnitura de instrumentaţie cu corunca.

Bacurile coruncii sunt ridicate în porţiunea mai largă de către bucata ruptă, care pătrunde apoi sub bacuri. Arcul împinge bacurile în jos şi astfel la ridicarea garniturii de instrumentaţie materialul tubular rupt este prins în bacurile coruncii ce se află în locaşul conic.

Racord

Corp de oţel

Arcuri

Bacuri

Garnitură de cauciuc

Pălărie de ghidare

218

Page 219: operatii si reparatii la sonde

Pentru degajare, dacă garnitura rămasă în sondă nu se poate extrage, se va roti corunca în sensul filetării prăjinilor de instrumentaţie. Deoarece dinţii bacurilor formează un filet în sens invers, bacurile execută o mişcare de deşurubare pe bucata de material tubular prins până se eliberează de aceasta.

Corunca tip MI Ivănescu

În figura 5.34 este ilustrată o coruncă cu declanşare automată prin simplă manevră în jos. Ea se compune dintr-un corp cilindric care are la partea superioară un racord 2, pentru legătura cu garnitura de instrumentaţie.

În interiorul corpului corunca are un declanşator cu şanţuri în zigzag, unul lung şi unul scurt.

Printr-o uşoară presare a manşonului pentru ghidarea bacurilor pe capul superior al materialului tubular din sondă şi apoi prin tragere în sus, ştifturile de ghidare intră într-un şanţ lung. Bacurile alunecă pe partea conică a corpului şi prind capătul ţevii de extracţie sau al prăjinii de foraj.

Când trebuie dezgăţată corunca este suficientă o apăsare a garniturii de instrumentaţie pe coruncă şi apoi o ridicare a acesteia, pentru ca ştifturile de ghidare cu manşonul de ghidare a bacurilor să rămână suspendate într-un şanţ scurt în declanşator.

Racord

Declanşator cu garnituri

Manşon

Corp cilindric

Bacuri

219

Page 220: operatii si reparatii la sonde

Fig.6.3. Coruncă Ivănescu (tip MI)Dimensiunile principale ale coruncilor normale (tip N) şi a coruncilor tip

M.I sunt redate în tabelul 5.1.

Tabelul 6.1. Corunci tip N şi tip MI pentru ţevi de extracţie:Diametruexterior

Coloanaprin care

trecein

Prinde SarcinaCorp ţeavă

Cap îngroşat

Mufa pentru corp tf

neîngroşat îngroşat

924 1/2 1,66 1,66 1,66

1,90 1,90 1,90 1,90 202 3/8 - - -

1151,90 1,90 1,90 1,90

5 5/8 2 3/8 2 3/8 2 3/8 2 3/8 302 7/8 2 7/8 - -

1262 3/8 2 3/8 2 3/8 2 3/8

6 5/8 2 7/8 2 7/8 2 7/8 2 7/8 403 1/2 - - -

1402 3/8 2 3/8 2 3/8 2 3/8

7 2 7/8 2 7/8 2 7/8 2 7/8 503 1/2 3 1/2 3 1/2 -

1522 3/8 2 3/8 2 3/8 2 3/8

7 5/8 2 7/8 2 7/8 2 7/8 2 7/8 50 4 4 - -

1803 1/2 3 1/2 3 1/2 3 1/2

9 5/8 4 4 4 4 754 1/2 4 1/2 4 1/2 4 1/2

Tabelul 6.2. Corunci de tipul BM pentru ţevi de extracţie

Dimensiunea

nominalăin

Filet de legătură

Materialul prins (in)Ţevi de extracţie

Corp ÎngroşareMufă

neîngroşatăMufă

îngroşată3 5/8 1,9 1,05 – 2,063 1,05 – 1,9 1,05 – 1,9 1,05 – 1,6

4 2 3/8 2 3/8 2 3/8 2 3/8 -4 1/2 2 7/8 N 2 7/8 2 7/8 2 3/8 2 3/8

5 3 1/2 L 3 1/2 3 1/2 2 7/8 2 7/85 1/2 3 1/2 L 4 4 3 1/2 L 2 7/8

6 3 1/2 L 4 1/2 - - 3 1/2 6 3/4 4 1/2 L - 4 1/2 4 47 1/2 4 1/2 L - - 4 1/2 4 1/2

8 1/16 4 1/2 L - - - 4 1/2

Corunca cu bacuri multiple

În figura 5.35 este prezentată o coruncă pentru prinderea materialului tubular prevăzută cu două rânduri de bacuri pentru prinderea corpului ţevilor de extracţie şi a mufelor de legătură.

220

Page 221: operatii si reparatii la sonde

În corpul cilindric al coruncii sunt strânse bucşele tronconice prin înfiletarea corpului cu garnituri de etanşare la reducţia de legătură . Bacurile expandabil sunt ridicate la contactul cu capul rupt al materialului tubular din sondă şi apoi sunt presate pe acesta de bucşa de ghidare şi arcul elicoidal. Corunca este prevăzută cu pene de siguranţă de ghidare a bacurilor în sus şi în jos şi contra rotirii, cu freză de corectare şi o pălărie de ghidare.

Corunca cu bacuri spirale (fig. 5.36) este o coruncă fără declanşare. Bacul spiral este o bandă metalică elastică răsucită în elice cu suprafaţa exterioară înclinată. El se montează în locaşul spiral din corpul coruncii.

Angajarea coruncii pe corpul ţevii sau prăjinii se face prin rotire şi lăsare în jos, când bacul este împins în sus pe suprafaţa elicoidală şi se deschide. Pentru prindere se opreşte rotirea şi se trage în sus. În acest moment bacurile sub acţiunea frecării îşi înfig dinţii în peretele materia-lului tubular.

Fig.6.4. Coruncă cu bacuri multiple

Reducţie

Arc

Bucşă de ghidare

Corp cilindric

Bacuri expandabile

Bucşe tronconice

Pene de siguranţă Garnitură de etanşare Freză Pălărie de ghidare

Racord

Corp

Inel superior

Arc

Inel inferior

221

Page 222: operatii si reparatii la sonde

Fig.6.5 .Coruncă cu bacuri spiraleCorunca cu lame şi corunca cu clapăÎn cazul ţevilor de extracţie rupte, care au fost atacate de coroziune nu se

poate realiza prinderea cu corunca cu bacuri şi se va utiliza corunca cu lame sau corunca cu clapă.

Corunca cu lame este construită dintr-un burlan cu perete gros prevăzut la partea inferioară cu mai multe lame în îndoite spre centrul burlanului. Corunca se introduce pe ţevile de extracţie până când lamele ajung sub prima mufă şi apoi se trage de coruncă cu garnitura de instrumentaţie.

a. b.

Fig.6.6 .Corunci cu clapă

Corunca cu clapă (fig. 6.6). Are la partea inferioară în locul lamelor una sau două clape, menţinute în poziţie de prindere de către un arc.

Mecanismul de prindere este format din clapa ce este apăsată în jos de către un arc şi un scaun montat în faţa clapei, încât la prindere, tăişul clapei şi partea de sus a scaunului sunt în acelaşi plan cum se observă în figura 6.6.

Prăjina sau ţeava prinsă în coruncă se sprijină cu mufa ei într-o parte pe tăişul clapei şi în partea opusă pe scaun.

Cu această coruncă se poate realiza şi deşurubarea când materialul tubular nu este prins în coloană.

În coloana de diametru mic, cu un spaţiu inelar mic între coloană şi ţevile de extracţie, corunca nu poate fi utilizată, neputându-se prinde materialul tubular scăpat sau rupt rămas în gaura de sondă. În astfel de cazuri se utilizează alte instrumente pentru prinderea pe faţa interioară a materialului tubular şi anume racul când capătul este liber la interior şi nu este deformat sau dornul în cazul existenţei unor deformaţii ale acestui capăt şi a unor depuneri de nisip, ciment la interior.

Racii sunt scule de instrumentaţie care servesc pentru prinderea la interior a materialului tubular rupt, deşurubat, smuls rămas în gaura de sondă,

Prăjină cu filet

Corpul coruncii

Resort

Clapă Prăjină Scaun

Pălănie

Mufă

Reducţie din corp

Corpul coruncii

Resort Clapă

Pălărie

Lingură de lăcărit

222

Page 223: operatii si reparatii la sonde

permiţând manevrarea cu sau fără circulaţie, pentru a fi degajat sau extras la suprafaţă. Racii se pot folosi şi pentru deşurubarea materialului tubular.Aceste scule se introduc în sondă cu ţevi de extracţie sau prăjini de foraj.

Sistemul de armare, fixare şi eliberare în şi din capul de instrumentat variază după construcţia racului.

Racul declanşabil (fig. 6.7) este o sculă pentru instrumentat pe interiorul ţevilor de extracţie rămase în sondă cu posibilităţi de declanşare în cazul când acestea nu se degajează. El se compune din corpul 2, prevăzut cu trei şanţuri drepte şi trei praguri conice, pe care lucrează fălcile cu bacuri de prindere 4. La partea superioară se înşurubase mufa de legătură 1, iar la partea inferioară se montează un cap de ghidaj 6.

La partea inferioară corpul racului este prevăzut cu arcurile lamelare 5, care freacă pe interiorul ţevilor.

Înaintea introducerii racului se modelează capul ţevilor rămase în sondă şi se şablonează interiorul lor pentru a verifica dacă se poate lucra cu racul.

Se introduce racul cu garnitura şi când se ajunge în dreptul ţevilor se lasă uşor pe interiorul acestora până când mufa superioară a racului se aşează pe capul lor. Se ridică apoi 25 – 35 cm şi se roteşte o jumătate de tură la dreapta (sau la stânga).

Fig. 6.8. Rac declanşabil Fig. 6.9. Rac nedeclanşabil pentru ţevile de extracţie (mort) pentru ţevile de extracţie

Mufă de legătură

Corp

Bacuri de prindere Arcuri lamelare

Cap de ghidare

Cep

Piiedică

Corp

Ţeavă de extracţie

Bacuri

Calotă sferică

223

Page 224: operatii si reparatii la sonde

Prin frecarea lamelor de interiorul ţevii, colivia cu bacurile rămâne pe loc, iar rotaţia corpului aduce feţele de prindere ale bacurilor în dreptul acestora şi le împinge la exterior împănându-le pe ţevi. Dacă ţevile nu se degajează şi racul este „dreapta”, se desgaţă, lăsând garnitura în jos şi rotind o jumătate de tură la stânga.

Este important ca la angajarea racului să se lase un spaţiu de 25 – 35 cm din lungimea lui afară din ţeavă de la sondă, deoarece în caz contrar el nu se mai poate deforma şi rămâne blocat în sondă.

Racul nedeclanşabil (mort) – fig. 6.9 – se utilizează pentru instrumentat material tubular, rămas în sondă, când există siguranţa că acesta nu este prins.

Cu acest rac se operează prin simpla coborâre a racului pe interiorul ţevilor din sondă şi apoi ridicarea garniturii, moment în care bacul alunecă pe corpul racului şi se împănează în ţeavă. Dacă garnitura cu care s-a introdus este stânga, după angajare se execută deşurubarea.

Dimensiunile principale ale racului pentru ţevile de extracţie sunt date în tabela 6.4.

Tabelul 6.4Dimensiunea nominală a

raculuiFiletul de legătură

Diametrul exterior al

corpului raculuiLungimea racului

in in mm Mm1,9 2 3/8 REG

dr. sau stg.38,2 1200

2 3/80 45 1405

2 7/82 7/8 REGdr. sau stg.

56 1340

3 1/2 3 1/2 REGdr. sau stg.

67 16904 80 1730

4 1/24 1/2 REGdr sau stg.

96 2000

Dornurile (fig. 6.10) sunt scule de instrumentaţie care servesc pentru prinderea prin tăiere de filet în interiorul materialului tubular rămas în sondă atunci când:

- capătul superior al garniturii rămase în sondă este deformat şi nu permite intrarea unui rac;

- spaţiul inelar dintre materialul tubular după care se operează şi coloana nu permite instrumentarea cu o sculă la exterior;

Dornurile se utilizează pentru prinderea în prăjinile de foraj şi în racordurile speciale ale acestora, în ţevile de extracţie şi în mufele lor, în prăjinile grele, în prăjinile de foraj pentru sondeze şi în niplurile lor de legătură.

Un dorn are o formă tronconică alungită şi este filetat la dreapta sau la stânga pe întreaga suprafaţă, pasul fiind de 3 mm. Are pe suprafaţa sa şanţuri longitudinale care uşurează ţinerea filetului. De obicei aceste şanţuri se umplu cu plumb pentru a realiza etanşarea între dorn şi materialul tubular din sondă când este necesară circulaţia de noroi.

Diametrul, lungimea şi conicitatea dornului variază după garnitura care urmează a fi prinsă.

224

Page 225: operatii si reparatii la sonde

În figura 6.10 a. este reprezentat un dorn normal de prindere în corpul materialului tubular – prăjină de foraj, prăjină grea sau ţeavă de extracţie.

În figura. 6.10 b. este reprezentat un dorn de prindere în corpul materialului tubular când în capul rupt există racordul special al prăjinilor de foraj, mufa sau niplul. În coloanele de diametru mare, pentru a se evita pătrunderea dornului alături de ţevile de extracţie din sondă se ataşează la acesta o pălărie cu pinten pentru ghidare (fig. 6.10 c.).

Dornurile se introduc în gaura de sondă cu prăjina dreaptă când este necesar de a extrage o garnitură rămasă în gaura sondei sau cu prăjini stânga când urmează să se extragă prăjinile de foraj sau ţevile prin deşurubare.

Instrumentarea cu dornul constă din introducerea acestuia cu prăjinile corespunzătoare, circularea fluidului deasupra capului rupt, eventual centrarea acestuia cu pălăria de ghidare. Se opreşte circulaţia şi după introducerea vârfului dornului de capul rupt se apasă cu aproximativ 20 – 30 KN simultan cu rotirea lentă a garniturii de foraj. După tăierea filetului se porneşte circulaţia şi se întinde de garnitura de prăjini până la forţa admisă de aceasta.

După ţevile de extracţie scăpate sau rupte în gaura de sondă se instrumentează cu dorn dreapta numai în coloanele cu diametru mic, unde nu se poate instrumenta cu corunca sau cu racul şi unde există certitudinea că materialul tubular din gaura de sondă poate fi extras uşor. Când se lucrează cu acest dorn se interpune între acesta şi garnitura de prăjini cu care se instrumentează un racord de siguranţă.

Dornul are dezavantajul că nu este o sculă declanşabilă .Din cauză că se lucrează cu apăsare, cu el se deşurubează în general numai câte o bucată sau două bucăţi din garnitură. Din acest motiv este indicat să se utilizeze dornul numai pentru extragerea primei bucăţi deformate şi apoi să se încerce continuarea operaţiilor cu racul declanşabil.

Fig. 6.10.Dornui

225

Page 226: operatii si reparatii la sonde

a. dorn normal; b. dorn de prindere prin racorduri; c .dorn cu manşon şi pălărie de ghidare.

Dimensiunile principale ale dornurilor pentru ţevile de extracţie sunt date în tabelele 5.3 şi 5.4.

Tabela 6.5 Caracteristicile tehnice ale dornurilor pentru ţevi de extracţie.

Dimensiunea nominală a dornului şi prinderea capului racord d1 x d2

Dimensiunile Prinderea corpului ţevii de extracţie

Diametrul pălărieid l

in mm mm mm in mm

1,66 - 30 x 48 55,9 1,660 761,90 - 63,5 550 1,900 83

2 3/8 REG 79,4

2 3/8 REG 34 x 59 77,8 1,900 952 3/8 REG 34 x 59 79,4 700 2,0632 7/8 REG 34 x 59 93,2 2 3/8 1022 7/8 REG 34 x 59

2 7/8 REG 40 x 70 93,2 2 3/8 1142 7/8 REG 40 x 70 95,2 8003 1/2 REG 40 x 70 114,3 2 7/8 1263 1/2 REG 40 x 70 108

3 1/2 REG 54 x 85 114,3 2 7/8 1262 1/2 REG 54 x 85 108 880 3 1/2 1383 1/2 FH 54 x 85 117,5

Tabela 6.6. Caracteristicile tehnice ale dornurilor pentru prinderea mufei

Dimensiunea nominală a dornurilor pentru prinderea mufei

Dimensiuni principale

Prinde mufa – ţeava de extracţie

d lin mm mm mm mm in

2 3/8 REG stg dr 41 x 49 79,4 42,2 1,6602 3/8 REG stg dr 45 x 53 79,4 42,2 1,6602 3/8 REG stg dr 47 x 55 79,4 47,3 1,9002 3/8 REG stg dr 52 x 60 79,4

40048,3 1,900

2 3/8 REG stg dr 59 x 67 79,4 60,3 2 3/82 3/8 REG stg dr 64 x 72 79,4 60,3 2 3/82 7/8 REG stg dr 71 x 79 95,2 73,0 2 7/82 7/8 REG stg dr 76 x 84 95,2 73,0 2 7/8

3 1/2 REG stg dr 86 x 94108 88,9 3 1/2

3 1/2 REG stg dr 92 x 100,5

226

Page 227: operatii si reparatii la sonde

Tutele (fig.6.11) sunt scule de instrumentaţie nedeclanşabile care servesc pentru prinderea prin tăiere de filet pe exteriorul materialului tubular rămas în gaura de sondă.

O tută este construit dintr-un corp cilindric, care are la partea superioară o mufa pentru prinderea la garnitura de instrumentaţie. La interior este prevăzută cu filet stânga sau dreapta tăiat longitudinal prin patru sau şase canale. Aceste canale uşurează tăierea filetului şi ajută la degajarea şpanului. Pentru asigurarea circulaţiei fluidului de foraj, aceste canale sunt umplute cu plumb, cum se vede în figura 5.41 b, ce reprezintă o secţiune transversală prin tută.

La partea inferioară tutele pot fi prevăzute cu dinţi pentru frezare ca în figura 5.41 a sau cu filet cilindric exterior, în care se îmbină un şiu. dinţat (fig. 6.11 c) în scopul strângerii aşchiilor sau cu o pălărie cu pinten pentru ghidare (fig. 6.11 d).

Filetul tutelor ca şi al dornurilor este triunghiular, în conformitate cu standardele ISO, iar pentru prăjinile de foraj şi prăjini grele sunt realizate şi filete de tipul Buttress.

Tutele de diferite lungimi şi conicităţi se utilizează mai ales în cazurile în care la partea superioară materialul tubular rămas în sondă este deformat, astfel încât nu se poate prinde cu alt instrument sau este corodat şi nu poate suporta eforturi mari la locul de prindere.

Pentru instrumentaţie tuta se introduce pe capul materialului tubular dinsondă până în punctul unde secţiunea interioară a corpului ei are un diametru

227

Page 228: operatii si reparatii la sonde

Fig. 6.11. Tută a. secţiune longitudinală; b. secţiune transversală; c. freză; d. pinten de ghidare.

egal cu diametrul capătului materialului tubular. Apoi se rotesc prăjinile cu care s-a introdus tuta în sensul în care sunt tăiate filetele pe corpul tutei. În acest caz tuta va tăia un filet pe peretele exterior al materialului tubular din sondă. Continuând rotirea prăjinilor cu filet stânga, prăjinile sau ţevile din gaura de sondă se vor deşuruba acolo unde înşurubarea a fost mai slabă. Bucăţile deşurubate (prăjini sau ţevi) rămân suspendate în tută şi sunt extrase împreună cu aceasta.

După ce s-a extras prin deşurubare cu tuta o parte din garnitura rămasă în sondă, se utilizează alte scule de instrumentaţie care se pot fixa şi degaja din materialul prins şi anume corunca sau racul.

Tabela 6.7. Caracteristicile tehnice ale tutelor pentru ţevile de extracţie.Dimensiunea nominală tută

racord cap - fund

Diametru

exterior

Materialul prins

CorpÎngroş

areMufă

C.N. C.I. M.C.

in1,66 REG1,9 REG

2 3/8 REG2 3/8 REG2 3/8 REG2 7/8 REG

3 1/2 FH(REG)4 1/2 FH(REG)4 1/2 FH(REG)4 1/2 FH(REG)4 1/2 FH(REG)

mm in in in in in58 1,66 - - - -67 1,9 - - - -80 - 1,9 - - -80 2 1/16 1,9 1,9 1,66 1,990 2 3/8 - - 1,9 2 1/16100 2 7/8 2 3/8 - 2 3/8 2 3/8123 3 1/2 3 1/2 3 1/2 2 7/8 2 7/8146 4 4 3 1/2 2 7/8 2 7/8148 4 1/2 4 1/2 4 1/2 4 3 1/2162 - - 4 1/2 4 -172 - - 4 1/2 -

Racordurile de siguranţă sunt scule care asigură protecţia garniturilor de foraj sau ţevi de extracţie în timpul operaţiilor de instrumentaţii.

Când se lucrează cu scule nedeclanşabile (tută, dorn, rac mort), pentru evitarea blocării garniturilor cu care se instrumentează în caz de nereuşită a operaţiilor, se intercalează între acestea şi scula respectivă un racord de siguranţă.

În principiu, racordurile de siguranţă constau din două piese etanşate între ele.care se îmbină printr-un filet cu pasul mare Cuplul este asigurat prin forma suprafeţelor de contact ale celor două piese.

În figura 6.12 sunt prezentate două tipuri de racorduri de siguranţă:1. Racord cu zăvor şi arc elicoidal (fig. 6.12 a); 2. Racord cu suprafeţe de blocare (fig. 6.12 b). Ambele racorduri constau dintr-un corp, o mufa, şi garniturile de etanşare

. Filetul racordului cu zăvor are profil trapezoidal, iar cel al racordului cu suprafeţe de blocare are forma dinţilor de fierăstrău.

La racordul cu zăvor se înfiletează întâi mufa de legătură la corpul prevăzut cu garniturile de etanşare, apoi se introduc arcul şi mufa zăvor. Ansamblul se înfiletează complet într-o mufa. Către partea finală a acestei înşurubări, arcul şi mufa zăvor sunt comprimate. La eliberare arcul împinge mufa zăvor realizând blocarea celor două piese principale (corp şi

228

Page 229: operatii si reparatii la sonde

mufă).Zăvorul este de fapt o cuplă cu bacuri frontale care prin forma suprafeţelor în contact asigură cuplarea, respectiv blocarea numai în sensul filetului.

a. c.

Fig. 6.12. Racorduri de siguranţă a . cu zăvor şi arc elicoidal; b. cu suprafeţe de blocare; c. filet.

La racordul de siguranţă cu suprafeţe de blocare cepul se înşurubează în mufă realizându-se o dublă blocare pe suprafeţele profilate (frânte sau ondulate şi pe flancurile filetului. Prin înfiletare piesele sunt împinse una către cealaltă.

Diametrul exterior este egal cu diametrul racordului special al prăjinilor de foraj sau al mufei ţevilor de extracţie cu care se introduce în sondă, iar diametrul interior este egal cu diametrul interior al acestora.

Dacă materialul tubular prins în gaura sondei, după care s-a instrumentat cu dornul, tuta sau alt instrument nu se poate degaja, se deşurubează racordul de siguranţă, în sensul invers al filetului garniturii cu care este introdus, rămânând în sondă numai partea inferioară a racordului de siguranţă.

Eliberarea racordului de siguranţă în sondă, în special a celui cu dublu blocaj, se face prin rotire cu una la trei turaţii la stânga, (funcţie de adâncimea sondei) lăsând o greutate pe racord de 10 – 20 kN.

Extragerea ţevilor de extracţie, prinse în coloană într-un timp mai scurt şi fără pericolele de complicare a instrumentaţiei, posibile la o deşurubare (deşurubarea din mai multe locuri, smulgerea garniturii în timpul extragerii din filete deşurubate parţial) se poate realiza prin tăierea acestora deasupra locului

Mufă zăvor

Arc

Corp

Mufă

Garnitură de etanşare

Corp

Garnitură de etanşare

Mufă

229

Page 230: operatii si reparatii la sonde

de prindere. Această operaţie se poate realiza prin interior sau din exterior cu cuţite pentru tăiat material tubular.

Cuţitul pentru tăiat prin interior lucrează prin apăsare şi forţa de apăsare este menţinută constant printr-o geală şi o anumită lungime de prăjină grele, iar alegerea secţiunii de tăiere se face printr-un detector de mufe.

Elementele caracteristice ale unui cuţit pentru tăiat din interior sunt dispozitivul de armare şi centrare, dispozitivul de fixare şi dispozitivul de tăiere.

Dispozitivul de armare şi centrare este acelaşi ca la raci sau la pachere fiind format din centrori cu lame sau patine şi arcuri elicoidale.

Dispozitivul de fixare este format din bacuri care glisează pe planuri înclinate asigurând împănarea prin manevrare în sus.

Dispozitivul de tăiere este compus din trei lame tăietoare decalate la 1200, asigurându-se astfel echilibrarea forţelor de apăsare pe peretele de tăiat.

În figura 6.13 este reprezentat în secţiune longitudinală un cuţit pentru tăiat prin interior.

Fig,6.13. Cuţitul pentru tăiat prin interior La racordul special se asamblează prăjinile grele la partea

superioară, iar la partea inferioară se înfiletează corpul prevăzut cu trei pene longitudinale. Pe acest corp sunt montate în ordine arcul, manşonul lamelar ,

Racord special

Corp Arc

Manşon lamelar

Manşon de ghidare Inel de frecare Inele

Bacuri

Brăţară

Inel cu urechi

Corp de acţionare

Lamelele centrorului

Cap de acţionare

Piese de ghidare Bolţuri

Lamele tăietoare

Inele

Şurub

230

Page 231: operatii si reparatii la sonde

manşonul de ghidare , lamele tăietoare articulate cu nişte bolţuri în piese de glisare şi inelul de frecare. La capătul inferior al corpului este înfiletat capul de acţionare asigurat cu un şurub. Toate aceste piese se rotesc în timpul operaţiei de tăiere.

Dispozitivul de fixare este alcătuit dintr-un ansamblu de inele, bacuri, brăţări şi inelul cu urechi. Sistemul de armare este compus din corpul de acţionare împreună cu lamelele de arc ale centrorului. Capul de acţionare este înfiletat la corpul de acţionare printr-un filet cu pasul mare.

Garnitura, compusă în ordine din cuţit, detectorul de mufe, prăjinile grele şi geală, se introduce cu garnitura de prăjini de foraj sau ţevi de extracţie până la adâncimea unde se intenţionează tăierea garniturii prinse în sondă.

Lamele detectorului de mufe şi lamele centrorului freacă de pereţii interiori ai garniturii prinse.

Se ridică uşor cuţitul până ce se observă la indicatorul de greutate o mărire bruscă a greutăţii. În această poziţie detectorul are lamele blocate în spaţiul mărit din racordurile speciale sau mufa de legătură, iar geala este deschisă complet.

Garnitura se roteşte lent cu 5 – 8 rotaţii la dreapta, simultan cu coborârea. În această situaţie lamele centrorului sunt blocate din cauza frecării; manşonul de acţionare şi bacurile nu se rotesc. Capul de acţionare , fixat printr-un şurub se deşurubează din corpul de acţionare , separând partea rotitoare de cea fixă. Bacurile iau contact cu pereţii garniturii prinse. Garnitura de instrumentaţie în coborâre împinge suportul bacurilor sub bacuri, presându-le puternic în pereţi. Rotirea dintre cele două părţi se face pe cele două inele de fricţiune.

După prinderea bacurilor se opreşte coborârea. Corpul interior al cuţitului avansează numai sub greutatea constantă a prăjinilor grele, deschizând puţin geala şi împingând în jos lamele tăietoare care glisează pe penele longitudinale şi pe planurile înclinate ale manşonului de ghidare. Lamele tăietoare sunt împinse pe pereţi.

Menţinerea secţiunii de tăiere în acelaşi plan, simultan cu avansarea cuţitului în perete este asigurată de forţele radiale provocate de forţa axială a prăjinilor grele combinate cu forţa axială constantă a arcului ce acţionează asupra manşonului lamelar.

Circulaţia fluidului, necesară răcirii şi evacuării şpanului, se realizează prin spaţiul inelar cuprins între cuţit şi interiorul garniturii prinse în teren.

În tot timpul operaţiei de tăiere, garnitura prinsă în teren se menţine sub tensiune. Terminarea tăierii se semnalează prin micşorarea bruscă a greutăţii garniturii prinse.

Extragerea cuţitului din sondă se efectuează prin ridicarea garniturii, operaţie care conduce la săltarea suportului de sub bacuri şi eliberarea bacurilor.

Dacă este necesară o nouă tăiere într-o secţiune inferioară, se coboară garnitura în dreptul acesteia, repetându-se aceleaşi faze de detectare a mufei, anclanşarea bacurilor şi tăiere.

Cuţitul pentru tăiat din exterior, fig. 6.14 se compune dintr-un racord de legătură cu burlanul de îmbrăcare a capătului materialului tubular de tăiat, un corp şi pălăria de ghidare . În interior sunt montate în ordine distanţierul, ghidajul cu arcurile lamelare nituite pe ghidaj, inele, arcul , ghidajul cu lamele care oscilează în nişte bolţuri. Ghidajul este fixat cu ştifturi de forfecare şi blocat înainte de introducerea în sondă cu un şurub de fixare.

231

Page 232: operatii si reparatii la sonde

Cuţitul se introduce în sondă cu garnitura de prăjini de foraj sau ţevi de extracţie şi burlane de lungime cel puţin egală cu lungimea materialului de tăiat. Prin rotire şi coborâre lentă, pălăria ghidează cuţitul pe capătul materialului tubular ce trebuie tăiat.

În general, lungimea materialului de tăiat nu depăşeşte 100 – 200 m.

Fig.6.14. Cuţitul pentru tăiat din exterior

În apropierea secţiunii de tăiere se ridică cuţitul până ce arcurile lamelare se opresc sub o mufă a materialului tubular din sondă. Oprirea se semnalează la suprafaţă la indicatorului de greutate.

Se ridică puţin garnitura de prăjini, moment în care se foarfecă ştifturile , iar arcul împinge ghidajul pe capetele lamelor, care vor lua contact cu peretele materialului tubular de tăiat.

Cu o sarcină suplimentară până la greutatea proprie a garniturii de prăjini, menţinută cât mai constantă şi cu turaţie de 10 – 15 rot/min se începe operaţia de tăiere.

Racord

Distanţiere

Arcuri lamelare Nituri Ghidaj

Corp Inele Inele Arc

Ghidaj

Ştifturi de forfecare

Lamele

Bolţuri

Pâlnie de ghidare

Şurub de fixare

232

Page 233: operatii si reparatii la sonde

În cursul operaţiilor de ghidare, fixare şi tăiere, fluidul de foraj este în circulaţie, în scopul evacuării şpanului şi a răcirii lamelor tăietoare.

Terminarea tăierii se semnalează prin unele trepidaţii şi prin micşorarea forţei de întindere a garniturii de prăjini sau ţevi de extracţie. Tronsonul tăiat rămâne prins în cuţit

Geala

Geala este o sculă de instrumentaţie folosită la diferite operaţii cum ar fi: tăierea materialului tubular cu cuţite prin interior, filetări cu dornul sau tute sau la deşurubări cu racul. Ea se intercalează între garnitura de prăjini sau ţevi de extracţie şi scula de instrumentaţie.

În cazul operaţiei de tăiere a materialului tubular, geala trebuie să asigure avansarea, rotirea şi circulaţia necesare acestei operaţii. Pentru aceasta ea este alcătuită din două piese tubulare telescopice prevăzute de-a lungul cursei de glisare cu canale şi ghidaje sau caneluri etanşe.

În figura 5.45 este reprezentată o geală mecanică liberă utilizată la operaţii de instrumentaţie şi la lansarea coloanelor pierdute. Partea superioară este alcătuită dintr-o reducţia 1 prevăzută cu mufa specială (4 1/2 U) pentru îmbinarea cu prăjinile grele şi este înfiletată la mantaua 2. La partea de jos a mantalei se înfiletează piuliţa din două jumătăţi 3. Mandrina 4 are la un capăt cepul special 4 1/2 in, iar la celălalt capăt un piston prevăzut cu garnituri de etanşare 5 pentru ambele sensuri.

Fig.6.15. Geală

Telescoparea părţii superioare, în partea inferioară se realizează prin glisa-

Reducţie

Piston cu garnitură de etanşare

6 Piuliţă

Mandrină

233

Page 234: operatii si reparatii la sonde

rea piuliţei pe corpul mandrinei cuprins între piston şi umărul capului special.Pentru funcţionarea liberă la operaţiile de instrumentare cu avansare a

sculei (dorn, tută, rac, cuţit), geala se deschide parţial. Pentru aceasta se suspendă în cârlig numai greutatea garniturii de instrumentaţie până la geală şi apoi se coboară lent pe scula de instrumentaţie, urmărind indicatorul de greutate. În momentul când coborârea continuă însă acul indicatorului a rămas imobilizat, se frânează troliul. Se continuă coborârea până aproape de închiderea gealei.

Cu această geală se pot da lovituri de sus în jos realizând o manevră corespunzătoare a garniturii de prăjini sau ţevi de extracţie din sondă pe o cursă limitată şi acţionând brusc frâna troliului.

Geala hidraulică utilizată la instrumentări cu garnitura de prăjini de foraj, la operaţiile de carotaj, probări strate, devieri de gaură de sondă, spălări dă lovituri numai de jos în sus.

Detectoarele de mufe se asamblează deasupra cuţitului de tăiat prin interior în scopul localizării zonelor de îmbinare ale materialului tubular de tăiat evitând astfel zonele îngroşate ale capetelor sau mufele de legătură.

Detectarea constă în frecarea unor lame de arc sau lame opritor, în contact permanent cu suprafaţa interioară a materialului tubular de tăiat. În zona de tăiere prin ridicarea garniturii de instrumentaţie, lamele sunt oprite în spaţiul liber din dreptul primei mufe întâlnite, semnalând aceasta la indicatorul de greutate.

Fig. 6.16.Detector de mufe cu lame

În figura 5.46 este reprezentat schematic detectorul de mufe cu lame. Acesta este compus dintr-un corp pe care culisează un manşon prevăzut cu patru lamele din oţel de arc. Corpul este prevăzut la capete cu racorduri

Racord special tip cep

Lamele de arc

Manşon

Ştifturi de forfecare

Cămaşă exterioară

Corp

Racord special tip cep

234

Page 235: operatii si reparatii la sonde

speciale tip cep. De manşon este fixată o cămaşă exterioară prin ştifturi de forfecare.

Un capăt al lamelor este liber şi arcuit spre exterior, iar celălalt capăt este nituit în interiorul manşonului.

Prin tragerea garniturii de lansare a cuţitului, ştifturile se foarfecă, iar prin ridicarea cămăşii, lamele sunt retrase în interiorul ei, permiţând extragerea garniturii şi cuţitului.

6.3. Instrumentaţii după prăjini de pompare

În cazul ruperii prăjinilor de pompare sau deşurubării acestora, sonda nu mai produce, dar ţevile de extracţie rămân pline cu lichid şi unitatea de pompare dezechilibrează sau se opreşte.

Se va trece la intervenţia propriu – zisă pentru rezolvarea ruperii.După ce se fac operaţiile de pregătire a sondei pentru manevre se lasă

garnitura de prăjini în jos. Dacă se constată o deşurubare se va efectua o probă de înşurubare. Dacă se constată întregirea garniturii de prăjini, atunci trebuie întărită înşurubarea ţinându-se seama că odată cu strângerea cepului respectiv se mai pot strânge şi alte îmbinări din garnitură.

Pentru ca operaţia să nu provoace accidente din cauza torsionării garniturii în timpul strângerii, este indicat să se folosească pentru strângerea de siguranţă o cheia circulară ca ea prezentată în figura 6.17).

Fig. 6.17. Cheie circulară

Cheia circulară se foloseşte la operaţiile de deşurubare a prăjinilor de pompare, când garnitura de prăjini este prinsă în nisip în ţevile de extracţie, sau când se extrag concomitent prăjinile de pompare şi ţevile de extracţie.

Prin construcţia sa, cheia se poate folosi la toate dimensiunile de prăjini de pompare.

Dacă nu se obţine un rezultat favorabil, la testarea de înşurubare a garniturii de prăjini de pompare, se extrag prăjinile de pompare până la ruptură pentru a se constata locul unde s-a produs.

Prinderea capătului liber de prăjini de pompare rămas în gaura de sondă se face cu ajutorul unei corunci corespunzătoare (fig. 5.48 a, b, c), ale căror bacuri pot prinde fie pe corpul prăjinii, fie sub mufa acesteia. Aceste tipuri de corunci sunt de tipul declanşabil, deci ele se extrag întotdeauna după instrumentaţie, pentru înlocuirea bucăţii rupte.

235

Page 236: operatii si reparatii la sonde

Corunca declanşabilă universală D.U. (fig. 5.48 c) are un grad înalt de operativitate şi realizează o prindere sigură fie pe corpul, fie pe mufa prăjinii de pompare. Această coruncă cuprinde bacuri cu dinţi 3, pentru prinderea prăjinilor de corp şi bacuri de fricţiune 6, pentru prinderea sub mufa prăjinii. Corunca poate fi introdusă cu ambele bacuri sau numai cu unul singur.

Se construiesc şi corunci cu trei rânduri de bacuri, pentru prinderea mai multor dimensiuni de prăjini de pompare, spre exemplu 3/4, 7/8, 1 in. Aceste tipuri de corunci (cu bacuri multiple BM) au bacurile expandabile, tronconice la exterior, care alunecă pe bucşe tronconice introduse în corpul coruncii.

La interior bacurile sunt prevăzute cu dinţi elicoidali cu trei începuturi, ceea ce asigură o degajare rapidă de pe corpul prăjinii de pompare. Degajarea se realizează prin rotirea la dreapta a garniturii de instrumentaţie.

Dacă ruperea se produce în zona pătratului pentru cheie se va instrumenta cu o coruncă cu un singur bac, sau cu o coruncă cu clapă (fig.6.6.a) cu diametrul corespunzător. Introducerea în sondă a coruncii se face cu o garnitură de prăjini de pompare.

În cazul unei sonde cu debit mare de ţiţei, pentru a micşora timpul neproductiv pe care îl reprezintă operaţia de extragere a prăjinilor din sondă, se recurge uneori la folosirea unei corunci speciale nedeclanşabile, cu care se realizează prinderea capătului rupt, respectiv întregirea garniturii de prăjini fără înlocuirea bucăţii rupte de prăjină.

Fig.6.18.Coruncă de prindere pe corpul prăjinii de pompare

236

Page 237: operatii si reparatii la sonde

Fig.6.19. Coruncă de prindere pe mufa prăjinii de pompare

Angajarea coruncii de întregire pe corpul prăjinii rupte se realizează fel: se

lasă greutatea pe coruncă, capul prăjinii rupte încercând să intre în coruncă ridică puţin bacurile, care comprimă un arc, până când prăjina intră în interiorul lor. După intrarea corpului prăjinii în bacuri se întinde

garnitura, arcul se va destinde şi împinge bacurile în locaşul conic din partea inferioară a coruncii. Aceste bacuri sunt astfel forţate să se strângă pe prăjină şi să solidarizeze corunca cu restul garniturii rămase în sondă.

După întregire se continuă funcţionarea în mod normal a sondei. Coruncile de întregire nu sunt indicate la sondele adânci, în care se

apreciază că în urma şocului produs în momentul ruperii se slăbesc legăturile la mufe, existând pericolul deşurubării lor ulterioare şi nici la sondele care produc ţiţei parafinos.

6.4. Instrumentaţii după cabluri

Sunt frecvente cazurile când în urma unor manevre cu ajutorul cablului, acesta împreună cu instrumentul respectiv să rămână în gaura sondei, din cauza ruperii cablului sau a smulgerii lui din racordul de legătură.

Atunci când se constată că un instrument introdus cu cablu nu mai poate fi extras din sondă, fiind prins în coloană sau în nisip, trebuie mai întâi să se încerce degajarea acestuia prin simple tracţiuni repetate şi sporite până la limita admisibilă a cablului respectiv, ţinându-se seama şi de starea acestuia.

Dacă nu se reuşeşte degajarea în acest fel, se exercită cu ajutorul macaralei o tracţiune mai puternică, însă inferioară celei corespunzătoare rezistenţei la rupere a cablului.

Fig.6.20. Coruncă universală de prindere pe corp şi pe mufă

237

Page 238: operatii si reparatii la sonde

Cablul trebuie bine prins de macara, astfel încât să nu se rupă din punctul de legătură cu acesta. De asemenea, în timpul tracţiunii cablul nu trebuie să fie curbat, deoarece s-ar produce tensiuni inegale în viţele cablului. În acest scop se utilizează şarniere speciale pentru cablu.

Şarnierele (fig. 5.49) sunt constituite din două plăci de oţel, cu grosime de 30 – 35 mm fiecare, care se strâng cu 6 – 10 şuruburi după caz. În lungul acestor plăci se execută spre interior un şanţ longitudinal, cu secţiunea semicirculare, cu un diametru (d) mai mic cu circa 1 mm decât diametrul cablului de prindere.

Fig- 6.21. Şarniare pentru cablu

După ce sunt strânse cele două plăci pe cablu prin intermediul şuruburilor, pe ele se montează chiolbaşii sau un gânj din cablu gros în locaşurile speciale, făcându-se astfel legătura cu macaraua. În acest mod, efortul de tracţiune asupra cablului este perfect axial.

În cazul în care nu se poate degaja în acest fel, trebuie evitată ruperea lui prin tracţiune, întrucât aceasta conduce la căderea lui în sondă, la degradarea sa şi pentru extragere necesită o instrumentaţie dificilă.

De aceea, este preferabilă tăierea cablului cât mai aproape de instrumentul prins şi dacă se poate chiar de la racordul cablului cu acest instrument. În acest scop se folosesc cuţite speciale pentru tăiat cablu prezentate în fig. 5.53 şi fig. 5.54, care se introduc în sondă cu ţevi de extracţie sau prăjini de pompare.

Cuţitul pentru tăiat cablul prin lovire (fig. 6. 22 )Acest cuţit este alcătuit dintr-un corp cilindric, care are la partea

superioară o tijă cu cep de legătură, o mufă specială prevăzută cu o deschidere laterală prin care se introduce cablul de tăiat. La partea inferioară este un ciocan tubular sub forma unei tije de ghidare, care face legătura cu nicovala tubulară . În interiorul acesteia lucrează pistonul de la cutia cuţitelor . Nicovala tubulară este prevăzută cu un canal. longitudinal

238

Page 239: operatii si reparatii la sonde

de 40 – 50 mm, în care se plimbă un şurub care este prins de pistonul cutiei şi îi permite să se deplaseze în lungimea canalului

La partea inferioară se află un canal în formă de cerc cu două şuruburi cu cap ascuns, pentru menţinerea cuţitelor la poziţia de deschidere, ca să nu taie cablul în timpul introducerii. Pistonul cutiei cuţitelor este prins de nicovala tubulară, în poziţia de deschidere, cu un şurub de cupru 8. Capacul 13 protejează cuţitele şi este prins de cutia cuţitelor cu două şuruburi.

Pentru a realiza tăierea cablului se trece capătul cablului de la tobă prin gaura mufei cuţitului, după care acesta se introduce în sondă cu prăjini de pompare sau cu ţevi de extracţie alunecând pe cablu până deasupra dispozitivului rămas în sondă.

Cu ajutorul unei geale, montate deasupra cuţitului se dau câteva lovituri care se transmit ciocanului tubular şi nicovalei tubulare. Prin forfecarea şurubului de cupru, forţa se va transmite mai departe asupra cuţitelor. Aceste cuţite sunt împinse spre interior şi taie cablul.

Fig.6 22.

Cuţitul pentru tăiat cablul prin tracţiune

Acest cuţit se compune dintr-un corp cilindric, prevăzut cu orificiu exteriore 2La partea inferioară este practicată o fereastră în care se montează cuţitul 3 ce se poate roti în bolţul 4. Cuţitul este menţinut închis de un bolţ 5 şi un resort 6. Bolţul şi resortul sunt închise în locaşul lor de capacul 7. La partea superioară a corpului cuţitului se înşurubează reducţia 8, terminată cu un cep de prăjină de pompare de 3/4 in şi care are o gaură laterală 9 prin care trece cablu. Cu acest cuţit introdus de asemenea cu prăjini de pompare sau cu ţevi de extracţie se lucrează prin tracţiune. După tăiere cablul se extrage din sondă, urmând să se instrumenteze după dispozitivul rămas în sondă

Cep

Mufă specială

Corp

Ciocan tubular

Capac

Piston Şurub

Nicovală tubularăCanal circularCutia cuţitelorŞurub cu cap ascuns

Canal longitudinal

239

Page 240: operatii si reparatii la sonde

(garnitura de deparafinare, sau pistonare, lingură de curăţit etc.), utilizând de obicei o coruncă pentru prinderea pe racordul de la partea superioară a garniturii respecti

Fig.6. 23. Cuţitul pentru tăiat cablul prin tracţiune

Furca cu pană este o sculă folosită pentru suspendarea cablului la gura sondei în timpul operaţiilor de lăcărit, curăţat, pistonat sau cu ocazia unei instrumentaţii, când este nevoie să se introducă pe cablu un cuţit, o coruncă.

Furca cu pană (fig. 6.24) se compune dintr-o placă masivă în corpul căreia este practicat un canal conic, cu o ieşire laterală pentru cablu. Împănarea cablului în furcă se face cu ajutorul unei pene.

Sunt situaţii când cablul de manevră a unui dispozitive se rupe în urma unei tracţiuni pentru degajarea dispozitivului prins.

Fig.6.24. Furca cu pană Pentru instrumentaţia pentru cablul rămas în sondă se utilizează cârligul

sau ghimparul.

Cârligul are forma din figura 6.25 şi este prevăzut cu un taler care evită pătrunderea unei porţiuni mari de cablu deasupra cârligului şi înţepenirea acestuia în sondă.

Reducţie

Canal pentru cablu

Corp Capac

Resort

Bolţ Bolţ

Fereastră Cuţit

Cablu Pană

240

Page 241: operatii si reparatii la sonde

Fig.6.25.Cârlig pentru cablu Fig, 6.26. Ghimpare

a. cu două braţe; b. cu ghimpi şi taler.

Ghimparul cu un braţ (fig. 6.26 a) este alcătuit dintr-un corp masiv de oţel care are la partea superioară un racord la care se înfiletează garnitura de instrumentaţie (ţevi de extracţie sau prăjini de foraj). El are de-a lungul corpului mai mulţi ghimpi tăiaţi din corp sau sudaţi şi îndreptaţi cu vârful în sus. Ghimpii sunt astfel aşezaţi, încât în deschizăturile dintre vârful lor şi corpul ghimparului să poată intra cablul după care se instrumentează. Ghimparul este prevăzut la partea superioară cu un taler – un disc de oţel – cu grosimea de 6 – 15 mm, sudat sau înşurubat, al cărui diametru este astfel ales, încât să nu permită trecerea cablului din sondă printre el şi coloană.

Ghimparul cu două braţe este reprezentat în fig. 6.26 b şi are corpul desfăcut în două braţe, tăiate conic la partea inferioară şi prevăzute în interior cu ghimpi de oţel cu vârful în sus.

Dacă operaţia de instrumentaţie cu cârlig sau ghimpar nu dă rezultat, cablul fiind înghemuit în coloană, se va instrumenta cu tirbuşonul ..

Tirbuşonul, se introduce numai cu ţevile de extracţie, sau cu prăjinile de foraj pentru că necesită un cuplu de răsucire.

Este indicat să nu se facă operaţii de instrumentaţie după cablu cu scule introduse tot cu cablu, deoarece există riscuri foarte mari de complicare a lucrărilor.

6.5. Instrumentaţii după scule sau obiecte mărunte scăpate în gaura de sondă

241

Page 242: operatii si reparatii la sonde

În cursul operaţiilor de intervenţii sau de reparaţii la sonde sunt frecvente cazurile când se rup sau se deşurubează şi rămân în gaura sondei diferite instrumente sau scule.

Astfel pot rămâne în sondă linguri de lăcărit sau de curăţat, sape, freze, bacuri de corunci, role, aparate de măsurat presiune sau temperatura de fund. De asemenea, sunt cazuri când de la suprafaţă cad în gaura sondei diferite obiecte mici cum ar fi: chei, ciocane, dălţi, bacuri de cleşti, pene pentru broaşte, care vor împiedica desfăşurarea normală a operaţiilor la sondă.

În cazul în care se cunoaşte obiectul rămas în gaura sondei se va introduce instrumentul adecvat pentru prins. Când nu se ştie ce obiect a căzut în sondă, trebuie să se facă o modelare cu modelul cu plumb sau parafină pentru a determina obiectul şi poziţia lui.

Pentru a extrage sape sau freze rămase în gaura de sondă se va folosi tuta sau dornul.

Fig.6.27. Păianjeni

Dacă frezele sau sapele sunt mici şi sunt culcate în coloană se va folosi un instrument de construcţie simplă numit păianjen prezentat în figura 6.27 este constituit dintr-un burlan, care are la partea inferioară pe o distanţă de 30 – 60 cm tăiate în corpul său o serie de ferestre în formă de triunghi ascuţit care formează braţele păianjenului.

Se introduce burlanul păianjen până deasupra piesei din sondă şi se îmbracă această piesă prin rotaţie. Când braţele ajung la oglinda de ciment sau pe un pod tare, se lasă o greutate de 10 – 20 KN continuându-se rotaţia. Braţele se îndoaie şi se apropie către centru, închizând piesa respectivă în burlan.

Dacă talpa nu este suficient de tare, instrumentaţia cu păianjenul nu dă rezultatele aşteptate. În acest caz se poate utiliza un burlan conic (fig. 6.28), un

Cep cu filet

Burlan

Braţe

242

Page 243: operatii si reparatii la sonde

burlan spintecat (fig. 6.29), un burlan cu ghimpi (fig. 6.30), sau un burlan cu şanţuri de fricţiune (fig. 6.31).

Fig.6.28. Burlan conic Fig.6.29 Burlan spintecat

Fig.6.30 Burlan cu ghimpi Fig.6.31. Burlancu şanţuri de fricţiune

În cazul instrumentaţiilor după obiecte mici se obţin rezultate bune prin utilizarea frezelor magnetice.

Freza magnetică (fig. 6.32) are la partea superioară o reducţie 1 de care se prinde corpul cilindric 2. În interiorul corpului se găseşte magnetul permanent 3, care etanşează prin garniturile 7. Magnetul este străbătut de o ţeavă de circulaţie 5, fixată în reducţie şi prevăzută la exterior cu o garnitură. La extremitatea inferioară a magnetului este montată o placă de protecţie 6. Corpul cilindric este prevăzut pentru protecţie la partea inferioară cu o bucşă din material izolant 4. Când se va introduce în sondă, se scoate izolatorul şi se înşurubează în locul lui ghidajul 8, freza 9 sau reţinătorul cu clicheţi 10.

243

Page 244: operatii si reparatii la sonde

Freza magnetică se introduce în sondă cu o garnitură de ţevi de extracţie sau prăjini de foraj şi se operează de obicei cu circulaţie inversă.

Fig.6.32..Freze magnetice

În unele cazuri se foloseşte un magnet permanent puternic sau un electromagnet, prevăzut cu baterie locală de alimentare.

Un nou tip de freză magnetică de construcţie mai recentă este schematizată în fig. 6.32. Acest tip de freză magnetică este compusă din reducţie, corpul feromagnetic cu coroana de freză, un element inelar magnetic şi consecutiv plasaţi în corp magneţi şi elemente polarizate cu poli de acelaşi semn, slăturaţi. Este echipată cu o tijă magnetică tubulară care creşte eficacitatea utilizării frezei datorită majorităţii forţei de ridicare şi îmbunătăţirii efectului de curăţire a tălpii sondei de obiectele metalice.

Magneţii şi elementele polarizate sunt amplasaţi pe această tijă formând cu corpul un spaţiu inelar, iar corpul în partea superioară are orificii radiale.

6.6. Resăpări de sonde

Resăparea unei sonde se realizează atunci când toate încercările efectuate în vederea reparării coloanei sau a rezolvării accidentului din gaura de sondă nu au reuşit.

Această operaţie datorită cheltuielilor mari pe care le implică se va face pe baza unei analize temeinice din punct de vedere tehnic şi a unui calcul de rentabilitate.

Uneori, coloana fiind avariată la suprafaţă, având în vedere riscurile destul de mari pe care le prezintă resăparea la o adâncime mare, se renunţă la aceasta în favoarea săpării unei sonde noi.

Reducţie

Corp Magnet permanent

BucşăPlacă de protecţie

Garnituri Ţeavă de circulaţie

Ghidaj

Reţinător cu clicheţi

Freză

244

Page 245: operatii si reparatii la sonde

Alegerea uneia din variante este în funcţie şi de diametrul coloanei avariate. O resăpare se face mai uşor şi cu mai multe şanse de reuşită, într-o coloană cu diametru mai mare de 7 in şi este foarte problematică şi uneori chiar imposibilă în coloane de 5 3/4 in.

Operaţia de resăpare se începe deasupra punctului unde s-a produs turtirea, ruperea, smulgerea sau înfundarea coloanei, executându-se cu ajutorul penelor de deviere fixate în coloană fie prin cimentare fie cu bacuri de oţel.

O pană de deviere cu fixare prin cimentare (fig. 5.66) este construită din burlane de foraj foarte groase sau dintr-un bloc masiv de oţel, care are o pantă cu un unghi între 2030` şi 3030`, cu o secţiune de semilună la partea superioară ajungând la o secţiune de semilună la partea superioară ajungând la o secţiune circulară la partea inferioară unde se termină suprafaţa înclinată.

245

Page 246: operatii si reparatii la sonde

BIBLIOGRAFIE

1. Cristescu, M.: Stimularea productivităţii sondelor, Aplicaţii, Editura Universităţii Petrol – Gaze din Ploieşti, 2007.

2. Cristescu, M., Teodorescu, C.C.: Stimularea productivităţii sondelor

prin acidi-zare , Editura Universităţii din Ploieşti, 2004.

3. Cristescu, M.: Tehnologia extracţiei petrolului, Universitatea Ploieşti, 1993.

4. Cristescu, M.; Aspecte ale coroziunii echipamentului metalic în extracţia petrolului, vol.2, Buletin de informare – documentare 1/1989

5. Cristian, M., Socol, S., Constantinescu, A.: Creşterea productivităţii şi receptivităţii sondelor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1982.

6. Crowe, C. W.: Resevoir Stimulaţion, Chapter17, Principles of Acid Fracturing,1993.

7. Dumitrescu, V., Dima, A., Cristescu, C., Proorocu, E.: Agenda I.F.F.O.S.P., Ploieşti, Ediţia III, 1988.

8. Economides, M., Nolte, K. G., Resevoir Stimulaţion Chapter 11, Post- Treatment Evaluation and Fractured Well Performance, 1993.

9. Elbel J., L.: Resevoir Stimulaţion Chapter 9, Considerations in Fracture Design, 1993

10. Gdanski, R.D.: Fluosilicate Solubilities Affect HF Acid Compositions, SPE Production Facilities, November, 1994.

11. Gdanski, R.D., Shuchart, C.: Fluids Technology – Hf Acid Blends Based On Formation Conditions Eliminate Precipitation Problems, Hart’s Petroleum Engineer International, March 1997.

12. Nicolescu ,N.: Intervenţii,reparaţii şi probe de producţie la sonde, Editura Tehnică, Bucureşti, 19981.

13. Nolte, G., Economides, M: Resevoir Stimulaţion, Chapter 7 Fracturing Diagnosi Using Pressure Analysis, 1993

246

Page 247: operatii si reparatii la sonde

14. Piot, B.M., Perthuis, H.G.:Resevoir Stimulaţion Chapter 14 – Matrix Acidizing of Sandstones, Dowell – Schlumberger, 1993

15. Piot, B.M.,Lietard, O., M.: Resevoir Stimulaţion Chapter 12 -Nature of Formation Damage, 1993

16. Prouvost, L.P., Doerler, N.: Reservoir Stimulation Chapter 15 – Fluid Placement and Diversion in Sandstone Acidizing, 1993

17. Popescu, C.: Echipament de extracţie şi operaţii de interveţtii si reparaţii la sonde, Bucureşti, 1973

18. Popescu, C., Coloja, M., P.: Extracţia ţiţeiului şi a gazelor asociate, Editura Tehnică, Bucureşti, 1993.

19. Sădeanu, E.I.:Aplicarea şi urmărirea proceselor de creştere a factorului de recuperare a petrolului din zăcăminte, Editura Didactică şi Pedagogică , Bucureşti, 1991.

20. Xiong, H.:Prediction of Effective Acid Penetration and Acid Volume for Matrix Acidizing Treatments in Naturally Fractured Carbonates,

SPE Production Facilities, August, 1994.

22 *** Colecţii de STAS-uri pentru utilaj petrolier

21. *** Proppant selection guide, Dowell Schlumberger.

247

Top Related