3.5.Расчет термокислотной обработки

Принимая в качестве химического реагента металлический

магний, найдем необходимое количество магния Qм для повышения тем-ры солянокислотного раствора на (t_к – t_н)^оС:

Qм = W(t_к – t_н) / 6.03 кг

где W — объем солянокислотного раствора, м3.

t_к — конечная тем-ра нагрева р-ра, ^оС,

t_н — начальная тем-ра нагрева р-ра, ^оС,

6,03 = 45,2 / (1000*0,75), — численный коэффициент.

45,2 ккал — количество тепла, выделяемого 1 кг металлического магния, 0,75 — теплоемкость водного раствора хлористого магния в ккал/кг ^оС, 1000 — перевод размерности.

Количество магния, необходимое для полной нейтрализации кислотного раствора:

Qм = 3.33*А*х*W / (А – х), кг

где А — к-нт, который определяется по таблице,

х — концентрация солянокислотного раствора, %

Значения коэффициента А и Б

z, х	Б, А	z, х	Б, А
5,15-12,19 13,19-18,11 19,06-24,78 25,75-29,57	214 218 221,5 226	29,95-31,52 32,10-33,40 34,42-37,22	227,5 229,5 232

Примечание: х — концентрация солянокислотного раствора , %; z — концентрация товарной кислоты, %.

Из формулы выше может быть определен % уменьшения концентрации кислотного раствора за счет нейтрализации его растворяющимся магнием.

х = А*Qм / (3,33*А*W + Qм)

Этой формулой можно пользоваться для определения % концентрации кислотного раствора при термохимическом подогреве забоя скважины. При этом значение Qм предварительно определяется по приведенной выше формуле в зависимости от принятого перепада тем-р (t_к – t_н).

Потребное количество магния для снижения концентрации кислотного раствора в заданных пределах будет:

Qм = 3,33*W{(A₁х₁ – А₂х₂) / (A₁-х₁ – А₂-х₂)}, кг

где А₁, А₂ — числовые к-ты по таблице,

х₁, х₂ — начальная и остаточная конц-ции кислотного раствора, %.

Задаваясь остаточной концентрацией кислотного раствора х₂, можно определить начальную концентрацию его х₁., необходимую для проведения 1 фазы термохимической обработки забоя скважины:

х₁ = А₁*В/(А₁+В),

где постоянную В находят по формуле:

В = Q_м / (3,33*W) + А₂х₂ / (А₂ – х₂),

при этом количество магния Qм определяют предварительно в зависимости от заданного перепада тем-р.

Количество концентрированной товарной соляной кислоты Wк, которое необходимо для приготовления W₁, м³ кислоты концентрацией х₁ определяют формулой:

Wк = W₁/а, м³,

где а — переводной коэффициент.

Значения переводного коэффициента а
Концентрация разбавленной кислоты, %	Концентрация товарной соляной кислоты, %
	31	30	29	28	27	26	25
6 9 10 11 12 13 14 15	4,325 3,820 3,420 3,100 2,825 2,600 2,400 2,230	4,160 3,680 3,295 2,980 2,720 2,500 2,310 2,145	4,000 3,540 3,173 2,870 2,615 2,408 2,227 2,067	3,847 3,400 3,047 2,755 2,514 2,312 2,135 1,983	3,690 3,260 2,920 2,645 2,412 2,217 2,048 1,903	3,537 3,130 2,800 2,535 2,310 2,125 1,964 1,824	3,392 3,000 2,686 2,430 2,217 2,038 1,883 1,750

Для термохимической обработки в качестве ингибитора необходимо применять формалин, так как уникол тормозит реакцию магния с соляной кислотой.

Необходимое количество формалина определяется по формуле:

Q_ф = 11000*хW / (440 + у)*у, кг,

где у — 40% конц-ция формалина.

Необходимая длина реакционного наконечника:

l = G / q м,

где G — общее количество прутков магния, кг;

q = V*ρ_м — масса одной пачки прутков магния, кг;

V — объем одной пачки прутков из трех штук , дм³.

ρ_м — относительная плотность металлического магния.

Термокислотная обработка предназначена для увеличения притока продукции из пласта за счет растворения твердых осадков

(парафин, смолы и т.д.) и повышения эффективности СКО. Обработка ведется в 2 этапа:

• на первом этапе — термическая обработка. при которой тем-ра на забое повышается до тем-ры выше тем-ры плавления осадков;

• на втором этапе — обычная СКО раствором повышенной тем-ры.

Термокислотная обработка базируется на экзотермической реакции раствора соляной кислоты с магнием. Так, при взаимодействии 18,61 литра 15% раствора HCl с 1 кг магния выделяется 18987 кДж теплоты. При этом кислота нейтрализуется полностью. Максимально возможное повышение тем-ры нейтрализованной кислоты равно 243^оС. Норма расхода кислотного раствора повышенной тем-ры составляет 0,8 м3 на 1 м толщины обрабатываемого пласта.

Пример:

Необходимо рассчитать количество магния для проведения термокислотной обработки пласта толщиной 7,8 м, кислотный раствор концентрацией 15%, тем-ру повысить до 70 ^оС в интервале обработки.

Решение:

Для решения вычисляем объем кислотного раствора по формуле:

V_р = v_р*h,

где h — обрабатываемый кислотным раствором интервал продуктивного пласта, м

V_р = 0,8 * 7,8 = 6,24 м3.

Из номограммы для определения повышения тем-ры кислотного раствора и норм расхода 15% раствора кислоты на 1 кг магния находим, что V_р = 0,087 м3/кг,

По формуле Q_м = V_р / v_р, рассчитываем потребное количество магния:

Q_м = 6.24 / 0.087 = 71.7 кг.

Потребное к-во магния составляет 71,7 кг, остаточная концентрация прореагированного кислотного раствора х_р = 11,7%.

Чтобы определить основные хар-ки термокислотной обработки карбонатного пласта толщиной 4,6 м, если для ее проведения имеется 44 кг магния, необходимо:

• принять норму расхода 15% раствора кислоты 0,8 м³ на 1 м толщины пласта. Объем кислотного раствора:

Vр = 0,8 * 4,6 = 3,68 м³.

По формуле Q_м = V_р / v_р, рассчитываем норму расхода

v_р = 3,68 / 44 = 0,0836 м3/кг.

По номограмме для v_р =0,0836 м³/кг определяем остаточную концентрацию кислотного раствора х_р = 11,6, максимальная тем-ра раствора — 74^оС.

Для определения максимальной тем-ры и остаточной конц-ции раствора при термокислотной обработке, если норма расхода 15% раствора соляной кислоты v_р = 0,03 м3/кг необходимо:

• по номограмме: для v_р = 0,03 м3/кг максимальная тем-ра t_р=175 ^оС, а остаточная конц-ция раствора х_р = 6,5%.