معالجة الآبار النفطية بالحموض
مقدمة :
إن إنتاجية المكامن النفطية تنخفض باستمرار مع مرور الزمن , و يعود انخفاض هذه الإنتاجية لعدة أسبابٍ أهمها نقصان نفوذية الطبقة الخازنة .
ولزيادة إنتاجية الآبار تستخدم عدة طرق لزيادة نفوذية الطبقة المنتجة وخاصة المناطق المحيطة
بالبئر ، والتي تتعرض للتلوث الذي يسبب نقصان نفوذيتها بشكل أكبر من غيرها من المناطق .
وتعد عملية التحميض الكيميائي من أقدم وأهم الطرق المستخدمة لتحسين الإنتاجية من خلال تحسين نفوذية الطبقة الحاملة وقد بدأ تطبيق هذه الطريقة منذ عام (1930 ) حيث عولجت الطبقة بحمض محقون إلى عمق معين عمل على إذابة بعض الصخور ، وكذلك أثر على إسمنت الترابط بين حبيبات الصخر .
أما استخدام الحامض لتنظيف جدران البئر من آثار سائل الحفر والمواد الملوثة الأخرى المتوضعة على الجدران فقد طبق منذ عام ( 1891) .
أنواع الحوامض
يوجد أربعة أنواع رئيسية من الحوامض التي تستعمل في معالجة الصخور الكربونية وهي :
حامض Hcl :
هو سائل مخرش يؤثر على الجلد لدى التلامس معه ويتفاعل معه , ويؤثر أيضاً على الأعضاء التنفسية عند استنشاقه , لذلك يجب التقيد بشروط السلامة المهنية عند التعامل مع هذا الحمض , وهو يتفاعل مع الصخور الكربوناتية ومع مناطق الترابط الكلسي بين الحبيبات الرملية في الصخور الرملية ويعطي أملاحاً منحلة في كلور الكالسيوم وكلور المنغنزيوم وغاز H2o Co2,.
ويتراوح تركيز هذا الحمض التجاري بين 30-34% ويستخدم في الخلطات الحمضية بتراكيـز أقل مثل (13 to 28 %) وهو معبـأ في عبوات بلاستيكية محكمة الإغلاق ويحتوي على شوائب أهمها أكاسيد الحديد – حمض الكبريت – أكاسيد الكبريت .
حامض الفلور HF :
هو سائل سام مخرش ويجب التعامل معه وفق شروط السلامة المهنية , وهو يتفاعل مع الغضاريات , المعادن , الرمل ( الكوارتز Sio2 ) , الإسمنت والكربونات , إلا أنه يترك مع الكربونات راسباً هو فلور الكالسيوم وتركيز هذا الحمض التجاري ( 40-38% ) , ويستعمل بشكل أساسي لتحميض الصخور الرملية , ويمكن مزجه مع حمض كلور الماء أو مع أي حمض عضوي آخر والمزيج ( Hcl ، HF ) يسـمى حمـض الطفلة , ويكـون هنـا تــركيـز ( Hcl=12% ) وتركيز ( HF = 3% ) , ويمكن الحصول على هذا الحمض من أملاحه الصلبة مثل بيوفـلور الأمـونيوم ( NH4 HF2 ) الذي يمـزج مع ( Hcl )على السطح أو في الطبقة ليعطي حمض الفلور :
NH4cl +2HF →H Hcl+ NH4HF2
وهذه الطريقة أفضل بهدف التقليل من التأثير السلبي والتآكلي لهذا الحمض على العناصر التي تتعامل معه أو مع المعدات المعدنية .
الحوامض العضوية
تستخدم في الآبار العميقة ذات الحرارة العالية لتحسين نفوذية هذه الطبقات , نظراً لأن سرعة تفاعلها مع الكربونات أقل من سرعة الحموض اللاعضوية وأهـم هذه الحمـوض هو حمض الخل ( CH3 COOH ) الذي يصل تركيزه التجاري إلى ( 98% ) , ويكون بهذا التركيز ثلجي ويستخدم بتركيز( 3-2% ) مع حمض كلور الماء بتركيز ( 15% ) ومعروف أن الحموض العضوية أضعف من الحموض اللاعضوية وتتفاعل ببطء كبير وتظهر تـآكلاً أقل للمعدات .
تتفاعل الحموض العضوية المستعملة في المعالجة مع الصخور الكربوناتية وفق
المعادلات التالية :
2CH3-COOH + CaCO3 → (CH3-COO)2Ca + H2O + CO2
2H-COOH + CaCO3 → (H-COO)2Ca + H2O + CO2
4CH3-COOH + MgCa(CO3)2 → (CH3-COO)2Ca +
(CH3-CO)2Mg + 2H2O + 2CO2
4H-COOH + MgCa(CO3)2 → (H-COO)2Ca + (H-COO)2Mg + 2H2O + 2CO2
خلات ونملات الكالسيوم والمغنيزيوم تنحل بالماء وتبعد بسهولة من الطبقة .
الحوامض المركبة
يمكن خلط ومزج حمض كلور الماء مع الحموض العضوية بهدف إطالة زمن التفاعل وذلك في الطبقات ذات التقبل تحت ضغوط عالية كحمض الخل أو حمض النمل للحصول على حمض بطيء التفاعل ( مثبط ) يدخل في الطبقة ويتفاعل معها ببطء .
ومن معالجة الطبقات الدولومايتية الشبه كتيمة كالطبقة قيد الدراسة ( الكوروشينا دولومايت ) حيث يتم إضافة حمض الفلور بنسب ضئيلة إلى حمض كلور الماء
يعد مزج الحموض العمليات المهمة لتشكيل الحموض المثبطة , وذلك من أجل اختراق أعمق للطبقة وتحسين فعالية المعالجة الحمضية .
ويعرف الحمض المثبط : بأنه حمض ذو صفات فيزيائية وكيميائية وتركيز معين يمنحه فعلية لزمن أطول بـ 15% من حمض Hcl تحت نفس الظروف ويحقق اختراق أعمق .
مثال على ذلك الحموض العضوية ( حمض الخل , حمض النمل ) تتفاعل ببطء أكثر من محاليل حمض كلور الماء , ذلك بسبب تشردها الضعيف حيث :
ثابت التشرد لحمض النمل K = 1.77×10-4
ثابت التشرد لحمض الخل K = 1.75×10-5
وهذه الحموض يمنع زيادة تركيزها بهدف الحصول على زيادة معدل التفاعل لأنها وعند تركيز معين ( 15% لحمض الخل و 9% لحمض النمل ) تنتج خلات الكالسيوم وفورمات الكالسيوم الراسبة .
الحموض العضوية ملائمة وأكثر استعمالاً في الآبار ذات درجات الحرارة العالية فوق (200°F) .
وللحصول على نتائج إيجابية لحمض كلور الماء السريع التفاعل ولزيادة عمق اختراقه يخلط مع الحموض العضوية لتشكيل حمض مثبط لتأمين تفاعل سريع نسبياً لـ Hcl يشبه فيما بعد تفاعل بطيء للحمض العضوي .
وعلى الرغم من أن الحموض المثبطة لها زمن تفاعل أكبر من Hcl تحت نفس الظروف لكن ضمن الصخور الكربوناتية يختلف زمن تفاعلها ,حيث تدفق الحمض داخل الصخور الكربوناتية غير المتجانسة يؤمن محيط متبدل باستمرار من الأشكال الجريانية ومن أشكال التفاعل .
حتى يكون الحمض المستخدم فعالاً وذا تأثير مقبول يجب أن يحقق الشروط التالية :
1- أن يتفاعل مع الكربونات أو مع الفلزات الأخرى أو الرواسب ليشكل محاليل سائلة .
2- أن لا يتفاعل بشدة مع الأجزاء المعدنية في البئر حتى لا يسبب تآكلها .
3- أن يكون سهل التداول وتكاليفه معقولة .
وتطبق هذه الطريقة ( التحميض ) للأغراض التالية :
1- تنظيف الشوائب الموجودة على جدران البئر مقابل الطبقة المنتجة , أو تلك المتوضعة في القنوات التي تجري خلالها الموائع .
2- توسيع مساحات الصخور بجوار جدران البئر .
3- توسيع وتنظيف الشقوق الموجودة في الصخور .
4- تشكيل قنوات جديدة بنفوذية عالية وذات عمق كبير يصل البئر بالمنطقة المشبعة بالنفط .
5- توسيع قطر البئر .
6- تنظيف المنطقة الملوثة بجوار البئر .
1 التعليقات:
مقال اكثر من رائع , بارك الله فيكم على هذا المجهود العظيم
لكن هل يمكن زيادة عدد المصطلحات الانجليزية في المقالات من اجل البحث عنها في جوجل
إرسال تعليق
مرحبا بك... تفضل بكتابة تعليقك او مشاركتك وسيتم عرضها لدينا *** رآيك يهمنا ***