Кислотна обробка свердловин (, , ) — хімічний спосіб інтенсифікації продуктивності водозабірних, дренажних і нафт. свердловин шляхом розчинення порід навколо свердловини кислотами.

Загальний опис Кислотна обробка свердловин (К.о.с.) полягає в заливанні або закачуванні в свердловину і продавлюванні в пристовбурну зону водоносного або нафтоносного пласта рідиною або повітрям під тиском інгібованих кислотовмісних розчинів на основі соляної, фтористоводневої, оцтової і сульфамінової к-т або їх сумішей. Добір кислот здійснюється в залежності від характеру, складу і структури порід навколо свердловини. По закінченні процесу реагування кислотного розчину з породами водоносного або нафтоносного пласта свердловина прокачується ерліфтом або глибинним насосом з утилізацією рідини на поверхні. У процесі дренування свердловини відбирають контрольні проби рідини і перевіряють їх на залишкову кислотність. Після досягнення значення рН, що дорівнює пластовій рідині, прокачування припиняють і свердловину вводять в експлуатацію.

Для обробки свердловин застосовують соляну HCl, сірчану H2SO4, фтористоводневу HF та інші кислоти. Основна задача кислотної обробки — утворення глибоко проникаючих у пласт каналів роз'їдання, що з'єднують вибій свердловини з насиченими нафтою і газом ділянками пласта.

Солянокислотний вплив на привибійну зону пласта використовують при вмісті в породі карбонатів кальцію, магнію та інших мінералів, які активно реагують з кислотою. Іноді в процесі кислотного впливу очищається поверхня вибою від глинистої кірки (кислотні ванни) або в привибійній зоні утворюються камери-порожнини для накопичення нафти.

Для розчинення значних за об'ємом порожнин необхідно використовувати десятки кубометрів кислоти концентрацією 10 — 15 %. Під час звичайних кислотних обробок на кожен 1 м товщини оброблюваного пласта нагнітається від 0,4 до 1,5 м3 розчину кислоти залежно від проникності порід, будови пласта і черговості обробок. При повторному процесі об'єм закачуваної кислоти збільшується. У малопроникні пласти з низьким тиском нагнітають менші об'єми кислоти з концентрацією HCl 8 –10 %, щоб полегшити видалення продуктів реакції з пор.

Кислоту до свердловин доставляють в автоцистернах, внутрішня поверхня яких гумується. Кислотовоз КП-6,5 оснащений гумованою цистерною ємністю 6 м3 і насосом з подачею від 29 до 60 м³/год. Все обладнання, що використовується при кислотних обробках (мірники, ємності, труби для обв'язки), необхідно захищати спеціальними покриттями або використовувати обладнання з матеріалів, які не взаємодіють з кислотою.

Результативність кислотних обробок визначається за зміною коефіцієнта продуктивності свердловини або за дебітом (при тих же вибійних тисках, що і до обробки).

Області застосування кислотної обробки Кислотні обробки свердловин застосовуються в наступних випадках: для обробки вибою і привибійної зони пласта газових свердловин на родовищах з карбонатними і теригенними колекторами з метою збільшення їх дебітів; для обробки поверхні вибою з метою видалення глинистої кірки, як як самостійної, так і як підготовчої операції перед здійсненням інших процесів (кислотної обробки привибійної зони, гідравлічного розриву пласта); при наявності слабкопроникних доломітів, погано розчинних у холодній соляній кислоті, проводиться обробка вибою йпривибійної зони термокислотним методом.

Види кислотних обробок Розрізняють такі різновиди кислотних обробок: кислотні ванни, прості кислотні обробки (ПКО), кислотні обробки під тиском, пінокислотні обробки, багаторазові обробки, поінтервальні (ступінчасті) кислотні обробки, кислотоструминні (гідромоніторні) обробки, спирто-піно-кислотні обробки, газокислотні обробки, глинокислотні обробки, термохімічні обробки, термокислотні обробки.

Серед методів інтенсифікації припливу газу до свердловини масове застосування отримали солянокислотна і глинокислотна обробки.

Солянокислотна обробка Застосовується, якщо пласт представлений карбонатними породами — вапняками і доломітами.

Глинокислотна обробка Глинокислотна обробка проводиться в теригенних (піщано-глинистих) колекторах з низьким вмістом карбонатних порід.

Азотнокислотні обробки Ефективність застосування азотної кислоти та композицій на її основі забезпечує зниження в'язкості нафт з великим вмістом асфальто-смолистих речовин. Окрім того, продукти реакції азотної кислоти з породою пласта проявляють деемульгуючий вплив на обводнену пластову нафту.

Пінокислотні обробки

Пінокислотні обробки застосовують при значній товщині пласта та низьких пластових тисках.

Дворастрова обробка Якщо пісковики зцементовані карбонатами, то спочатку треба провести солянокислотну обробку, а потім — глинокислотну. Дворастрова обробка проводиться в двох варіантах: закачуванням соляної кислоти в об'ємі, який в 2,5—3,0 рази перевищує об'єм вуглекислоти, з метою ліквідації утворених осадів фтористих магнію і кальцію; закачуванням соляної кислоти з подальшим видаленням продуктів реакції, а потім проведення робіт згідно з першим варіантом.

При дворастровій обробці пласта швидкість закачування, особливо соляної кислоти, повинна бути мінімальною.

Інші види кислотних обробок Багаторазові обробки полягають у тому, що привибійну зону свердловини обробляють кілька разів з інтервалами між обробками 5  10 діб з метою виведення свердловини на максимальну продуктивність за короткий термін. Поінтервальні (ступінчасті) обробки кількох інтервалів пласта значної товщини проводяться з метою повного охоплення пласта або окремих продуктивних пропластків.

Принцип поінтервальної обробки пласта -здійснення ізоляції оброблюваної ділянки свердловини за допомогою пакера, елементами ущільнювачів якого є чашовидні манжети, розташовані вгорі і внизу пакера. Після обробки першого інтервалу і короткочасної його експлуатації, примусово-направленим способом діють на наступний інтервал або пропласток тощо, поки повністю не буде охоплена вся товщина пласта або всі його пропластки. Поінтервальні обробки застосовують у нафтових, газових та нагнітальних свердловинах з відкритим вибоєм, а також у свердловинах, закріплених обсадною колоною. Їх проведення доцільне після виходу свердловин із буріння або в початковий період їх експлуатації.

Кислотоструминні (гідромоніторні) обробки проводяться через гідромоніторні насадки (сопла). При цьому розчинна дія активної кислоти і механічна руйнуюча дія струменя великого напору сприяють: очищенню стінок свердловини від цементної та глинистої кірок; руйнуванню і видаленню щільних вибійних піщаних корків струменями рідини, направленими в корок; інтенсивному руйнуванню порід із створенням каналів розчинення в заданому інтервалі пласта для його наступного направленого гідравлічного розриву. При гідромоніторних обробках необхідно забезпечувати максимально можливу для даного діаметра сопла швидкість висхідного струменя.

Термохімічні обробки — обробки свердловин гарячою соляною кислотою, нагрівання якої відбувається за рахунок теплового ефекту екзотермічної реакції соляної кислоти з магнієм або деякими його сплавами в спеціальному реакційному наконечникові, який спускається на НКТ в межі інтервалу, наміченого під обробку. Такі обробки застосовують для очищення привибійної зони свердловин від асфальто-смолистих, парафінових та інших матеріалів.

Термокислотні обробки — комбінований процес, у першій фазі якого здійснюється термохімічна обробка, у другій (без перерви у часі) — звичайна, проста соляно-кислотна обробка. Наповнений магнієм наконечник спускають на трубах у свердловину і встановлюють у зоні оброблюваного інтервалу пласта. Потім закачують нафту і за нею, без перерви, 15 % розчин соляної кислоти. Швидкість прокачування кислоти має бути такою, щоб протягом всього процесу на виході наконечника була однакова запланована температура та постійна кислотність розчину. Для завантаження наконечника використовують магній у вигляді стружок чи брусків квадратного чи круглого перерізу. Термохімічну обробку найдоцільніше застосовувати у свердловинах при температурі вибою не більше 40°С.

Термокислотне оброблення – процес комбінований: у першій фазі його здійснюється теплове (термохімічне) оброблення вибою свердловини розчином гарячої соляної кислоти, при якому нагрівання цього розчину проводиться за рахунок теплового ефекту екзотермічної реакції між кислотою і якою-небудь речовиною; у другій фазі термокислотного оброблення, яка наступає без перерви за першою, проводиться звичайне кислотне оброблення. Відомо багато речовин, які реагують з соляною кислотою (каустична сода, карбід кальцію, алюміній і ін.), проте, якнайкращим визнаний магній, оскільки при реакції кислоти з ним виділяється велика кількість тепла, а продукти реакції повністю розчиняються.

Кислотні обробки в умовах підвищеної обводненості продукції свердловин Підвищена обводненість продукції свердловин зазвичай є серйозним ускладненням при інтенсифікації роботи колектора видобувної свердловини. Результати статистичного аналізу простих кислотних обробок на нафтових покладах із тріщинувато-кавернозно-пористим колектором свідчать про те, що в безводний період розробки та в період початкового обводнення покладу (до 18%) операція з кислотної обробки найбільш ефективна — успішність на рівні 75–88%. У період прогресуючого обводнення продукції свердловин (від 20 до 70%) успішність простих кислотних обробок становить до 30%. Шаблонна кислотна обробка ризикує значно збільшити дебіт по воді (обводненість зростає на 5–22% у кожному другому випадку обробки), при цьому дебіт по нафті змінюється незначно. Причиною цього є те, що вода знаходить кращий шлях для руху до свердловини — тріщини або високопровідні зони чи пропластки, крім того, вода і кислотний розчин дуже близькі за властивостями. У таких умовах кислотна обробка ефективна лише у разі поєднання з водоізоляцією. Перед кислотним обробленням у свердловину нагнітають розчин, що створює перешкоду для подальшого закачування кислотного розчину, в результаті чого кислота потрапляє у нафтонасичений інтервал, підвищуючи продуктивність свердловини без збільшення обводненості продукції. Традиційно в цих умовах застосовують полімерні розчини, наприклад гіпан, гіпано-формалінову суміш, поліакриламід тощо. Гіпанокислотна обробка — це операція, при якій для ізоляції водоносного горизонту нагнітають розчин полімеру гіпану (який утворює гель і коагулює у водоносному інтервалі), після чого проводять кислотну обробку. Також на попередньому етапі використовують затверджувані в умовах обводнених зон склади, наприклад реагенти серії АКОР і рідке скло. Останніми роками дедалі частіше пропонують використовувати традиційні недоліки, пов’язані із закупоркою пласта продуктами реакції, у процесі кислотної обробки обводнених об’єктів. Наприклад, закачування плавикової кислоти в теригенний колектор: кислотний розчин проникає в інтервали, що найбільше проводять воду, а фтористий кремній, що утворюється в результаті реакції, перетворюється на студнеподібний гель кремнієвої кислоти, який вибірково тампонує промиті водою інтервали. Також під час впливу концентрованою сірчаною кислотою на карбонатний пласт у найбільш проникних каналах після реакції можуть випадати значні опади, що призводять до закупорки обводнених каналів, перерозподілу потоків води, що нагнітається, і тимчасового зниження обводненості.

Кислотні обробки в умовах інтенсивного відкладення асфальтосмоло-парафінових речовин Підвищений вміст парафінів у нафті, вибійні тиски, нижчі за тиск насичення нафти газом, а також вибійні температури, нижчі за температуру кристалізації парафіну, призводять до інтенсивного відкладення асфальтенів, смол і парафінів у навколосвердловинній зоні, на поверхні фільтра та свердловинного обладнання. У цих умовах існують два основних способи підвищити ефективність кислотної обробки: 1. Поєднання кислотного впливу на пласт і ініціації реакції кислоти з магнієм з виділенням значної кількості тепла — термокислотна обробка. 2. Використання комплексних, багатоетапних обробок із нагнітанням у зону відкладення розчинників і кислоти.