العوامل المؤثرة على تفاعل الحامض مع الصخر

العوامل المؤثرة على تفاعل الحامض مع الصخر

إن معرفة العوامل المؤثرة على التفاعل بالإضافة إلى معرفة ميزات الصخر الخازن يمكن أن يساهم في اختيار نوع الحمض وكميته لتأمين نجاح عملية التحميض والعوامل الأساسية المؤثرة هي :

 

 الضغط

إن سـرعة التفـاعل بين الحمض والصخور الكربوناتية تتناقص مع زيادة الضغط ويمكن توضيح ذلك بالتفاعل التالي :

Ca CO₃ + 2Hcl ↔ Ca cl₂ + H₂ CO₃

H₂ CO₃ ↔CO₂ + H₂O

إن التفاعل يتم باتجاه اليمين في حال كون CO₂ بحالة غازية ويزداد انحلال الكلس , أما عندما ينحل CO₂ في الماء فإن التفاعل يتم باتجاه اليسار , أي يتوقف انحلال الكلس ويمكن أن يكون CO₂ بشكل سائل عند الضغط ) 55-70 at)  ودرجة حرارة أقل من ( 30°C ) , وهذا نادراً ما نصادفه في الطبقات الحاملة للنفط لكن في كل الأحوال فغن CO₂ ينحل في السائل الحمضي المتفاعل ودرجة انحلاله تزداد بازدياد الضغط إذا سـرعة التفاعل تتناقص بازدياد الضغط .

الشكل (1)

يوضح العلاقة بين سرعة التفاعل والضغط

الحرارة

إن سرعة تفاعل الحمض تزداد بشكل مباشر بازدياد درجة الحرارة , ويتعادل الحمض في المجال القريب من البئر , وبذلك لا نستطيع ضخ كميات كبيرة من الحمض في الطبقة , وهنا يجب أن نأخذ بعين الاعتبار درجة حرارة  الحمض المحقون ودرجة حرارة الصخر الخازن بالإضافة إلى درجة الحرارة المتحررة الناتجة عن التفاعل .

ويمكن تلافي تأثير الحرارة باستخدام مبطئات التفاعل أو عن طريق تبريد شديد للمنطقة القاعية باستخدام الآزوت السائل أو نضخ الحمض بمعدلات عالية .

تركيز الحامض

عند استعمال سائل حمضي بتركيز قليل يجب ضخ كميات كبيرة من هذا السائل في الطبقة , حيث يدخل إلى أعماق كبيرة يصعب عندها إعادة سحبه عند انتهاء عملية المعالجة .

أما عند استعمال سائل حمضي بتركيز كبير بعد انتهاء التفاعل تزداد كثيراً لزوجة السائل , بسبب انحلال نواتج التفاعل التي تؤثر على معدل التفاعل ينقص بسببها , وبسبب تناقص قوة الحمض بالإضافة إلى أن التركيز المرتفع ينشط عمليات تآكل المعدات المستخدمة .

وقد تم التوصل نتيجة التجارب المخبرية إلى أن أفضل تركيز للحمض هو ( 10-15% ) وعادةً يستعمل تركيز كبير للصخور ذات النفوذية الضعيفة وتركيز قليل للطبقات ذات النفوذية العالية .

في الشكل (2) نلاحظ :

الشكل (2)

علاقة تركيز حمض كلور الماء ومعدل التفاعل

معدل التفاعل  يزداد حتى تركيز ( 15-20% ) وهذه الزيادة تصل حد أقصى هو ( 24-25% ) , وفوق هذا التركيز فإن معدل التفاعل يتناقص فعلياً .

4-3 -سرعة التدفق :

إن سرعة تدفق السائل الحمضي داخل الصخور الكربوناتية , تؤثر على المسافة التي يقطعها السائل الحمضي في الطبقة , وبزيادة سرعة التدفق للحمض يزيد معدل التفاعل للحمض مع الصخر .

الشكل( 3 ) يوضح أنه عند سرعة تدفق محددة يزداد معدل التفاعل بنقصان عرض الشق .

الشكل (3)

تأثير سرعة تدفق الحمض على معدل التفاعل عند اختلاف عرض الشق

تركيب الصخر الخازن

وهو العامل الأكثر أهمية الذي يتحكم بفعالية المعالجة الحمضية , حيث توجد اختلافات بين تفاعلات الحمض مع الأحجار الكلسية وبين تفعله مع الدولومايت , نتيجة الاختلاف في السمات الفيزيائية والكيميائية , ويجب عند وضع خطة المعالجة دراسة مواصفات الصخر الخازن دراسة مفصلة من حيث التركيب الكيميائي والتركيب المندالوجي – المسامية – النفوذية .

إن دراسة التركيب الكيميائي للصخور الكربوناتية يمكن أن يوحي لنا إلى استخدام نوع خاص من الحموض , أما معرفة الصفات الفيزيائية والخزنية فهي تحدد العوامل الأخرى مثل كمية الحمض والتقنية المستخدمة في المعالجة .

يؤثر حمض كلور الماء على الصخور الكربوناتية ( كلس – دولومايت) وفق المعادلات التالية :

2Hcl + Ca CO₃→ Cacl₂ + H₂O + CO₂

4Hcl + Ca,Mg (CO₃)₂ → Cacl₂ + Mg cl₂ + H₂O + CO₂

تنحل نواتج التفاعل ( Mgcl₂-cacl₂ ) في الماء ويمكن إبعادها بسهولة من الطبقة .

وعندما تحتوي الطبقة على الرمل نستعمل خليط من ( HF+ Hcl ) حيث يتفاعل Hcl مع ملاط الترابط الكلسي للحبيبات الرملية أما HF فيتفاعل مع الغضار والرمل وفق المعادلات :

Ca CO₃ + 2 Hcl →Ca cl₂ + H₂O + CO₂

Ca CO₃ + 2HF → CaF2 + H₂O + Co2

CaAl₂ Si₂ O₈+ 16F→CaF₂ + 2AlF₃+ 2siF₄ + 8 H₂O

Sio₂+ 4HF→SiF₄+ 2H₂o

نواتج التفاعل 

تلعب نواتج التفاعل دوراً هاماً  في تحديد التفاعل وسرعته , وما يهمنا من نواتج التفاعل هو أن لا تكون راسبة , وتؤدي إلى تقليل نفوذية الطبقة مما يسيء إلى هدف عملية التحميض ، ومن النواتج التي نتجنب تشكلها : الترسبات المتشكلة نتيجة تفاعل الحمض مع بعض الشوارد الموجودة في المياه الطبقية مثل شوارد اللمنيوم التي تترسب على شكل ماءات الألمنيوم وكذلك شوارد الحديد التي تؤدي إلى تشكل ماءات الحديد وشوارد الباريوم التي تؤدي إلى ترسب كبريتات الباريوم .

تأثير النفط على عملية التحميض

عندما يدخل السائل الحمضي في الطبقة يتفاعل مع الصخر وكذلك مع السوائل الموجودة في الطبقة ( نفط و ماء ) , وإن تفاعل الحمض مع النفط يؤدي إلى تشكيل مركبات غير منحلة تتوضع في مسامات وقنوات الطبقة مما يؤدي إلى التقليل من نفوذية الطبقة , هذه المركبات التي تقلل من نفوذية الطبقة هي الإسفلتيات والراتنجيات والبارافينات وبعض المشتقات الهيدروكربونية ذوات الوزن الجزيئي الكبير والتي تتوضع عند ارتفاع pH السائل الحمضي .

ويتم منع هذا التوضع بطريقتين :

استعمال سائل حمضي مستحلب معالج بمذيبات عطرية .

معالجة السائل الحمضي بمواد تمنع تشكل الأحماض القطرانية , مثل المواد المنشطة .

تأثير المياه الطبقية على عملية التحميض 

يؤدي تفاعل المياه الطبقية مع السائل الحمضي المحقون في الطبقة إلى تشكل بعض المركبات غير المنحلة مغلقةً بشكل جزئي وأحياناً بشكل كلي مسامات الطبقة المنتجة مما يؤدي إلى تقليل النفوذية الفعلية للطبقة وهذا التأثير متعلق بالتركيب الكيميائي للمياه الطبقية .

من الشوارد الموجودة في الماء والتي تؤثر على عملية التحميض نذكر :

شوارد الحديد والألمنيوم التي تشكل مع الحمض ماءات الحديد والألمنيوم المترسبة .

شوارد الباريوم التي تشكل مع شوارد الكبريتات كبريتات الباريوم غير المنحلة .

تصنيف : الصفحه الرئيسيه