Журналов:     Статей:        

Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016; : 90-97

О необходимости изучения особенностей поведения углеводородов для повышения эффективности кислотных обработок скважин

Давлетшина Л. Ф., Толстых Л. И., Михайлова П. С.

Аннотация

На сегодняшний день наиболее распространенным методом воздействия на призабойную зону пласта (ПЗП) является кислотная обработка. Чаще всего на производстве используют соляную кислоту, однако несмотря на ее широкую распространенность и изученность эффективность этих обработок с каждым годом только понижается. Одной из причин осложнений при солянокислотных обработках являются асфальтены. Экспериментальные данные показали, что при смешении соляной кислоты с нефтью в лабораторных условиях образуются эмульсии различной устойчивости, более высокой вязкости, чем исходная нефть. Это и может вызывать осложнения при фильтрации такой эмульсии в пласте. При увеличении концентрации соляной кислоты и повышении температуры в ходе эксперимента вместе с эмульсией начинает выделяться осадок. Наличие в системе катионов железа в разы увеличивает количество твердого осадка, который еще больше может закупорить фильтрационные зоны. Асфальтены находятся в нефти в виде диспергированных коллоидных частиц, которые стабилизируются благодаря смолисто-парафиновой оболочке. Под действием соляной кислоты происходит протонирование смол и асфальтенов, которые в дальнейшем образуют агрегаты, склонные к осаждению. Нейтрализация и изменение зарядов у асфальтенов является одной из причин их осаждения. Помимо механизма протонирования, ведущего к нейтрализации отрицательного заряда и выпадению осадка, также возможно использование механизма электрофильного присоединения хлороводорода по кратным связям, содержащимся в неароматических гетероциклах, которые встречаются в сложных структурах асфальтенов и смол. Железо же может активно взаимодействовать с атомами хлора, находящимися в структурах нескольких разных асфальтенов, тем самым «сшивая» их. В статье мы постарались осветить современный взгляд специалистов на изменение состава нефтей при длительном заводнении, особенности фильтрации углеводородов в ПЗП, а также влияние тяжелой составляющей нефти - асфальтеносмолопарафиновых веществ при контакте с соляной кислотой на эффективность кислотной обработки скважин.
Список литературы

1. Силин М.А., Магадова Л.А., Цыганков В.А. и др. Кислотные обработки пластов и методики испытания кислотных составов: Учебное пособие. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2011. С. 9-10.

2. Шаров В.Н., Гусев В.И. Оператор по химической обработке скважин. М.: Недра, 1983. С. 37-38.

3. Акбарзаде К. Асфальтены: проблемы и перспективы / К. Акбарзаде, А. Хаммами, А. Харрат, Д. Чжан, С. Алленсон, Д. Крик, Ш. Кабир, А. Джамалуддин, А. Дж. Маршал, Р.П. Роджерс, О.К. Маллинс, Т. Солбаккен // Нефтегазовое обозрение. 2007. Лето. С. 31-35.

4. Buckiey J.S. Microscopic investigation of the onset of asphaitene precipitation. Fuei Sci. Technoi. Int., 1996, Voi. 14, p. 55-74.

5. Jadhunandan P., Morrow N. Effect of wettabiiity on waterfiood recovery for crude-oii/brine/rock systems. Soc. Petroi. Eng. Res., 1995, Voi. 10(1), p. 40-46.

6. Turta A., Najman J., Singhai F. et ai. Permeabiiity impairment due to asphaitene during gas miscibie fiooding and its migration. Soc. Petroi. Eng., 1997, Voi. 37287, p. 703-706.

7. Барская Е.Е., Юсупова Т.Н. Влияние особенностей состава нефтяных компонетов на устойчивость нефтей к выпадению асфальтенов // Технологии нефти и газа. 2008. № 2. С. 39-43.

8. Иванова Л.В., Кошелев В.Н., Буров Е.А. Асфальтосмолопарафиновые отложения в процессах добычи, транспорта и хранения // Нефтегазовое дело. 2011. № 1. С. 274-276.

9. Переверзев А.Н. Производство парафинов. М.: Химия, 1973. С. 7-8.

10. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. М.: ИД «Форум», 2011. С. 188-190.

11. Нелюбов Д.В. Разработка композиционных ингибиторов образования асфальтосмолопарафиновых отложений нефти на основе изучения взаимосвязи их состава и адгезионных свойств: дисс.. канд. техн. наук (02.00.13). Тюмень: ТГУ, 2014. 18 с.

12. Moore E.W., Crowe C.W., Hendrickson A.R. Formation, Effect and Prevention of Asphaitene Siudges During Stimuiation Treatments. J Pet Technoi., 1965, Voi. 19(9), p. 1024.

13. Groenzin H., Muiiins O.C. Moiecuiar size and structure of asphaitenes from various. Energy&Fueis, 2000, No. 14, p. 677-678.

14. Евдокимов И.Н., Лосев А.П. Нефтегазовые нанотехнологии для разработки и эксплуатации месторождений. Природные нанообъекты в нефтегазовых средах: Учебное пособие. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2008. Ч. 5. С. 32-33.

15. Strausz O.P., Mojeisky T.W., Lown E.M. The moiecuiar structure of asphaitene: an unfoiding story. Fuei, 1992, Voi. 71 (12), p. 1355-1363.

16. Петрухина Н.Н. Регулирование превращений компонентов высоковязких нефтей при их подготовке к транспорту и переработке: дисс.. канд. техн. наук (05.27.07). М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2014. С. 69-70.

17. Sheu E., Long Y., Hamza H. Asphaitene seif-association and precipitation in soivents-AC conductivity measurements. Asphaitenes, Heavy Oiis and Petroieomics, Springer, 2007, p. 259-278.

18. O'Neil B., Maley D. Prevention of acid-induced asphaltene precipitation: a comparison of anionic vs. cationic surfactants. Soc. Petrol. Eng., 2015, Vol. 54 (1), p. 49-50.

19. Rietjens M., Mieuwpoort M. Acid-sludge: How small particles can make a big impact. The Hague, SPE European Formation Damage Conference, 1999. Режим доступа: https://www.onepetro.org/. Дата обращения 22.04.2016.

20. Rietjens M., Menno van Haasterecht. Phase transport of HCl, HFeCl4, water and crude oil components in acid/crude oil systems. Journal of Colloid and Interface Science, 2003, Vol. 268 (2), p. 489-500.

21. AlMubarak T., AlKhaldi M., Aramco S. and oth. Investigation of acid-induced emulsion and asphaltene precipitation in low permeability carbonate reservoirs. Soc. Petrol. Eng., 2015. Режим доступа: https://www.onepetro.org/. Дата обращения 22.04.2016.

22. Chia-Lu Chang, Fogler H. Scott. Stabilization of asphaltenes in aliphatic solvents using alkylbenzene-derived amphiphiles. 2. Study of the asphalteneamphiphile interactions and structures using fourier transform infrared spectroscopy and small-angle X-ray scattering techniques. Langmuir, 1994, No. 10, p. 1758-1766.

23. Диденко Т.А., Веревкина О.А. Сорбционное извлечение ионов железа (III) из водных растворов // Естественные и математические науки в современном мире. 2015. № 10 (34). С. 104-105.

24. Dill W., Smolarchuk P. Iron control in fracturing and acidizing operations. Journal of Canadian Pet. Tech., 1988, Vol. 27 (3), p. 75-77.

25. Тронов В.П. Фильтрационные процессы и разработка нефтяных месторождений. Казань: Изд-во «Фэн» Академии наук РТ, 2004. 584 с.

Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2016; : 90-97

About reliance on analysis of hydrocarbon's behavior for improvement of the acidizing effectiveness

Davletshina L. F., Tolstykh L. I., Mikhailova P. S.

Abstract

Acid treatment (acidizing) is the most commonly used method of oil production stimulation today. Hydrochloric acid is widely used for acid treatments, but its efficiency decreases from year to year. Formation of asphaltic sludge during hydrochloric acid treatments is considered the serious problem. According to laboratory analysis, mixing hydrochloric acid with crude oil results in stable emulsions, moreover, viscosity of these emulsions is much higher than that of base crude oil. This can cause deterioration of filtration activity. When acid concentration and temperature increase the sludge appears with emulsion. The presence of ferric ion dissolved in hydrochloric acid exponentially increases asphaltene precipitation, which can result in colmatation. Asphaltenes exist in crude oil as dispersed colloidal particles, which are stabilized by adsorbed resins and paraffins. These stabilized micelles are disrupted by acid because of protonation mechanism. Neutralization of asphaltenes and resins by protons leads to that asphaltenes form large aggregates precipitated. Neutralization or change of asphaltene's charge is the main reason of precipitation. Besides, there is another way of precipitation - electrophilic addition of HCl to multiple bonds in non-aromatic cyclic or heterocyclic compounds, which are found in complex asphaltene's structures. After that ferric ion can interact with chlorine atoms from several asphaltene molecules, «stitches» them that results in asphaltene precipitation. In this paper we have tried to collect various contemporary ideas on changing crude oil compound during long period of water flood, features of hydrocarbon's filtration in bottom hole layer as well as influence of heavy compound of crude (asphalts, resins and paraffins compounds) on the efficiency of well's acid treatments during hydrochloric acid contact.
References

1. Silin M.A., Magadova L.A., Tsygankov V.A. i dr. Kislotnye obrabotki plastov i metodiki ispytaniya kislotnykh sostavov: Uchebnoe posobie. M.: RGU nefti i gaza imeni I.M. Gubkina, 2011. S. 9-10.

2. Sharov V.N., Gusev V.I. Operator po khimicheskoi obrabotke skvazhin. M.: Nedra, 1983. S. 37-38.

3. Akbarzade K. Asfal'teny: problemy i perspektivy / K. Akbarzade, A. Khammami, A. Kharrat, D. Chzhan, S. Allenson, D. Krik, Sh. Kabir, A. Dzhamaluddin, A. Dzh. Marshal, R.P. Rodzhers, O.K. Mallins, T. Solbakken // Neftegazovoe obozrenie. 2007. Leto. S. 31-35.

4. Buckiey J.S. Microscopic investigation of the onset of asphaitene precipitation. Fuei Sci. Technoi. Int., 1996, Voi. 14, p. 55-74.

5. Jadhunandan P., Morrow N. Effect of wettabiiity on waterfiood recovery for crude-oii/brine/rock systems. Soc. Petroi. Eng. Res., 1995, Voi. 10(1), p. 40-46.

6. Turta A., Najman J., Singhai F. et ai. Permeabiiity impairment due to asphaitene during gas miscibie fiooding and its migration. Soc. Petroi. Eng., 1997, Voi. 37287, p. 703-706.

7. Barskaya E.E., Yusupova T.N. Vliyanie osobennostei sostava neftyanykh komponetov na ustoichivost' neftei k vypadeniyu asfal'tenov // Tekhnologii nefti i gaza. 2008. № 2. S. 39-43.

8. Ivanova L.V., Koshelev V.N., Burov E.A. Asfal'tosmoloparafinovye otlozheniya v protsessakh dobychi, transporta i khraneniya // Neftegazovoe delo. 2011. № 1. S. 274-276.

9. Pereverzev A.N. Proizvodstvo parafinov. M.: Khimiya, 1973. S. 7-8.

10. Ryabov V.D. Khimiya nefti i gaza. M.: ID «Forum», 2011. S. 188-190.

11. Nelyubov D.V. Razrabotka kompozitsionnykh ingibitorov obrazovaniya asfal'tosmoloparafinovykh otlozhenii nefti na osnove izucheniya vzaimosvyazi ikh sostava i adgezionnykh svoistv: diss.. kand. tekhn. nauk (02.00.13). Tyumen': TGU, 2014. 18 s.

12. Moore E.W., Crowe C.W., Hendrickson A.R. Formation, Effect and Prevention of Asphaitene Siudges During Stimuiation Treatments. J Pet Technoi., 1965, Voi. 19(9), p. 1024.

13. Groenzin H., Muiiins O.C. Moiecuiar size and structure of asphaitenes from various. Energy&Fueis, 2000, No. 14, p. 677-678.

14. Evdokimov I.N., Losev A.P. Neftegazovye nanotekhnologii dlya razrabotki i ekspluatatsii mestorozhdenii. Prirodnye nanoob\"ekty v neftegazovykh sredakh: Uchebnoe posobie. M.: RGU nefti i gaza im. I.M. Gubkina, 2008. Ch. 5. S. 32-33.

15. Strausz O.P., Mojeisky T.W., Lown E.M. The moiecuiar structure of asphaitene: an unfoiding story. Fuei, 1992, Voi. 71 (12), p. 1355-1363.

16. Petrukhina N.N. Regulirovanie prevrashchenii komponentov vysokovyazkikh neftei pri ikh podgotovke k transportu i pererabotke: diss.. kand. tekhn. nauk (05.27.07). M.: RGU nefti i gaza im. I.M. Gubkina, 2014. S. 69-70.

17. Sheu E., Long Y., Hamza H. Asphaitene seif-association and precipitation in soivents-AC conductivity measurements. Asphaitenes, Heavy Oiis and Petroieomics, Springer, 2007, p. 259-278.

18. O'Neil B., Maley D. Prevention of acid-induced asphaltene precipitation: a comparison of anionic vs. cationic surfactants. Soc. Petrol. Eng., 2015, Vol. 54 (1), p. 49-50.

19. Rietjens M., Mieuwpoort M. Acid-sludge: How small particles can make a big impact. The Hague, SPE European Formation Damage Conference, 1999. Rezhim dostupa: https://www.onepetro.org/. Data obrashcheniya 22.04.2016.

20. Rietjens M., Menno van Haasterecht. Phase transport of HCl, HFeCl4, water and crude oil components in acid/crude oil systems. Journal of Colloid and Interface Science, 2003, Vol. 268 (2), p. 489-500.

21. AlMubarak T., AlKhaldi M., Aramco S. and oth. Investigation of acid-induced emulsion and asphaltene precipitation in low permeability carbonate reservoirs. Soc. Petrol. Eng., 2015. Rezhim dostupa: https://www.onepetro.org/. Data obrashcheniya 22.04.2016.

22. Chia-Lu Chang, Fogler H. Scott. Stabilization of asphaltenes in aliphatic solvents using alkylbenzene-derived amphiphiles. 2. Study of the asphalteneamphiphile interactions and structures using fourier transform infrared spectroscopy and small-angle X-ray scattering techniques. Langmuir, 1994, No. 10, p. 1758-1766.

23. Didenko T.A., Verevkina O.A. Sorbtsionnoe izvlechenie ionov zheleza (III) iz vodnykh rastvorov // Estestvennye i matematicheskie nauki v sovremennom mire. 2015. № 10 (34). S. 104-105.

24. Dill W., Smolarchuk P. Iron control in fracturing and acidizing operations. Journal of Canadian Pet. Tech., 1988, Vol. 27 (3), p. 75-77.

25. Tronov V.P. Fil'tratsionnye protsessy i razrabotka neftyanykh mestorozhdenii. Kazan': Izd-vo «Fen» Akademii nauk RT, 2004. 584 s.