Том 336 № 11 (2025)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2025/11/5000
Экспериментальные исследования взаимодействия пористых доломитных пород с соляной кислотой
Актуальность. Кислотные обработки карбонатных коллекторов достаточно широко применяются для интенсификации притока нефти к добывающим скважинам. Скорость закачки кислоты в ходе таких обработок может меняться в широких пределах. При определенных скоростях потока режим реакции кислоты с породой приводит к образованию отдельных протяженных каналов червоточин. Этот режим соответствует максимальному увеличению продуктивности скважин. Поэтому важно проведение экспериментальных исследований для определения объема закачки кислоты до прорыва червоточин от удельной скорости закачки. К настоящему времени такие исследования проведены для кальцитов, изучение реакции в доломитах остаётся актуальным вопросом. Цель. Оценка влияния концентрации кислоты на критические параметры скорости и объема закачки при формировании червоточин. Методы. Для проведения фильтрационных экспериментов по закачке кислоты в образец керна используется установка для определения фазовых проницаемостей. В исследованиях принимали участие образцы стандартных размеров с содержанием доломитов выше 90 %. Измеряется объем прокачки кислоты до прорыва червоточин на выходе из образца при различных скоростях закачки и концентрациях. Прорыв кислоты фиксировался по изменению входного давления. Результаты и выводы. Получены экспериментальные зависимости порового объема закачки до прорыва кислоты от удельной скорости закачки для концентрации соляной кислоты 9, 12, 15 % на доломитовых образцах породы. Показано, что данные зависимости имеют нелинейный характер с минимумом в области критической скорости закачки, что подтверждается экспериментами и на кальцитных образцах. Установлено, что увеличение концентрации кислоты приводит к снижению порового объема закачки до прорыва червоточин и критической скорости формирования отдельных червоточин.
Ключевые слова:
кислотная обработка, доломиты, удельная скорость закачки, червоточины, соляная кислота, концентрация, керновые исследования
Библиографические ссылки:
1. Ибрагимов Г.З., Хисамутдинов Н.И. Справочное пособие по применению химических реагентов в добыче нефти. – М.: Недра, 1983. – 312 с.
2. Schechter R.S. Oil well stimulation. – Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1993. – 436 p.
3. Дерендяев Р.А. Результаты промышленного внедрения и перспективы применения технологии бесподходных кислотных обработок // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 3. – С. 184–195. DOI: 10.18799/24131830/2022/3/3415.
4. New insights for the use of lactic acid in carbonate acidizing / L. Alhamad, S. Caliskan, B. Alfakher, H. Ibrahim // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE-213597-MS. Middle East Oil, Gas and Geosciences Show. – Manama, Bahrain, February 2023. DOI: 10.2118/213597-MS.
5. Sayed M.A., Chang F.C. How downhole conditions impact acidizing performance in carbonate reservoirs? // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE-214821-MS. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. – San Antonio, Texas, USA, October 2023. DOI: 10.2118/214821-MS.
6. Jiang L., Stewart S., Abbott J. New formulation for high temperature acidizing treatment using sustainably sourced additives // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE-213608-MS. Middle East Oil, Gas and Geosciences Show. – Manama, Bahrain, February 2023. DOI: 10.2118/213608-MS.
7. Fredd C.N., Fogler H.S. Alternative stimulation fluids and their impact on carbonate acidizing // SPE Journal. – 1998. – Vol. 3. – № 1. – P. 34–41. DOI: 10.2118/31074-PA.
8. Wang Y., Hill A.D., Schechter R.S. The optimum injection rate for matrix acidizing of carbonate formations // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE 26578. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. – October 3–6, 1993. – P. 1–13. DOI: 10.2118/26578-MS.
9. Carbonate acidizing: modeling, analysis, and characterization of wormhole formation and propagation / M. Ghommem, W. Zhao, S. Dyer, X. Qiu, D. Brady // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2015. – Vol. 131. – P. 18–33. DOI: 10.1016/j.petrol.2015.04.021.
10. Understanding wormholes in carbonates: unprecedented experimental scale and 3-D visualization / D. McDuff, C.E. Shuchart, S. Jackson, D. Postl, J.S. Brown // Journal of Petroleum Technology. – 2010. – Vol. 62. – № 10. – P. 78–81. DOI: 10.2118/129329-MS.
11. New insights into carbonate matrix stimulation from high-resolution 3D images of wormholes obtained in radial acidizing experiments / G. Aidagulov, X. Qiu, D. Brady, M. Abbad, Y. Onel, U. Ewert // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE-192366-MS. SPE Kingdom of Saudi Arabia Annual Technical Symposium and Exhibition. – Saudi Arabia, April 23–26, 2018. – P. 1–19. DOI: 10.2118/192366-MS.
12. Fredd C.N., Fogler H.S. The kinetics of calcite dissolution in acetic acid solutions // Chemical Engineering Science. – 1998. – Vol. 53. – № 22. – P. 3863–3874. DOI: 10.1016/S0009-2509(98)00192-4.
13. Обоснование оптимальной рецептуры кислотного воздействия с использованием физико-математического моделирования / А.А. Мещеряков, Н.А. Галиев, А.Е. Фоломеев, А.Р. Хатмуллин, А.А. Имамутдинова, Ф.К. Мингалишев, С.В. Назарова, А.К. Макатров // Нефтяное хозяйство. – 2023. – № 8. – С. 104–109. DOI: 10.24887/0028-2448-2023-8-104-109.
14. Daccord G., Touboul E., Lenormand R. Carbonate acidizing: toward a quantitative model of the wormholing phenomenon // SPE Journal. – 1989. – Vol. 4. – № 1. – P. 63–68. DOI: 10.2118/16887-PA.
15. Fredd С.N., Fogler H.S. Optimum conditions for wormhole formation in carbonate porous media: influence of transport and reaction // SPE Journal. – 1999. – Vol. 4. – № 3. – P. 196–205. DOI: 10.2118/56995-PA.
16. Buijse M.A., Glasbergen G. A semiempirical model to calculate wormhole growth in carbonate acidizing // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE 96892. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. – October 9–12, 2005. – P. 1–14. DOI: 10.2118/96892-MS.
17. Хузин Р.А., Хижняк Г.П. Лабораторные исследования влияния концентрации и скорости закачки кислоты на развитие «червоточин» в пластовых условиях // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2019. – № 4. – С. 356–372.
18. Acid filtration in dynamic conditions to mimic fluid loss in acid fracturing / B. Bazin, C. Roque, G. Chauveteau, M. Bouteca // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE 38168. SPE European Formation Damage Conference. – June 2–3, 1997. – P. 1–13. DOI: 10.2118/38168-MS.
19. A comprehensive model of high-rate matrix acid simulation for long horizontal wells in carbonate reservoirs / K. Furui, R.C. Burton, D.W. Burkhead, N.A. Abdelmalek, A.D. Hill, D. Zhu, M. Nozari // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE 134265. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. – Florence, Italy, 19–22 September 2010. – P. 1–28. DOI: 10.2118/134265-MS.
20. Fredd C.N., Miller M.J. Validation of carbonate matrix stimulation models // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE 58713. International Symposium on Formation Damage Control. – Lafayette, Louisiana, February 23–24, 2000. – P. 1–14. DOI: 10.2118/58713-MS.
21. Gong M., El-Rabaa A.M. Quantitative model of wormholing process in carbonate acidizing // Society of Petroleum Engineers Conference Paper SPE 52165. SPE Mid-Continent Operations Symposium. – March 28–31, 1999. – P. 1–11. DOI: 10.2118/52165-MS.
