Hoàn thiện hệ hóa phẩm xử lý acid vùng cận đáy giếng vỉa cát kết tại mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng
THĂMꢀDÒꢀ-ꢀKHAIꢀTHÁCꢀDẦUꢀKHÍ
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 4 - 2021, trang 4 - 13
ISSN 2615-9902
HOÀNꢀTHIỆNꢀHỆꢀHÓAꢀPHẨMꢀXỬꢀLÝꢀACIDꢀVÙNGꢀCẬNꢀĐÁYꢀGIẾNGꢀ
VỈAꢀCÁTꢀKẾTꢀTẠIꢀMỎꢀBẠCHꢀHỔꢀVÀꢀMỎꢀRỒNG
Nguyễn Văn Ngọ1, Lê Văn Công1,3, Đỗ Thành Trung1, Nguyễn Quốc Dũng2, Đào Quốc Tùy3
1Tổng công ty Hóa chất và Dịch vụ Dầu khí - CTCP (PVChem)
2Liên doanh Việt - Nga “Vietsovpetro”
3Đại học Bách khoa Hà Nội
Email: conglv@pvchem.com.vn
Tóm tắt
Bài báo giới thiệu quá trình hoàn thiện hệ hóa phẩm xử lý acid vùng cận đáy giếng vỉa cát kết tại các mỏ Bạch Hổ và Rồng của Liên
doanh Việt - Nga “Vietsovpetro”. Thành phần chính của hệ acid (hàm lượng HF và tỷ lệ HCl/HF) được cải thiện theo hướng tiếp thu thành
tựu khoa học công nghệ được áp dụng cho đối tượng đá cát kết; tăng khả năng phòng ngừa kết tủa thứ cấp các sản phẩm không mong
muốn từ Fe(III) và Al(III). Trên cơ sở đó, nhóm tác giả đề xuất hướng tiếp tục hoàn thiện hệ acid và công nghệ triển khai phù hợp với giai
đoạn cuối đời mỏ.
Từ khóa: Xử lý acid, vùng cận đáy giếng, chống kết tủa thứ cấp.
1. Giới thiệu
Công nghệ xử lý vùng cận đáy giếng nói chung và xử
lý acid vùng cận đáy giếng nói riêng giúp phục hồi năng
suất khai thác giếng sau thời gian khai thác. Để xử lý acid
vỉa cát kết, các công ty dầu khí thường sử dụng kiểu hệ
acid có thành phần như trong Bảng 1.
Tổ hợp HCl + HF trở thành thành phần chính của hỗn hợp
acid với tên gọi “Mud acid”. Một sản phẩm khác của phản
ứng giữa HF với alumosilicate là SiO2, được tạo ra và tồn
tại dưới dạng hạt rất mịn hấp phụ trên bề mặt kênh dẫn,
hoặc có thể dưới dạng Si(OH)4 kết tủa bít lại một phần các
khoang rỗng.
Đến nay chưa có phương pháp giúp ngăn cản sự hình
thành các kết tủa này. Acid acetic và chất kiểm soát kết
tủa thứ cấp đều góp phần vào việc chống kết tủa thứ cấp
các sản phẩm không mong muốn. Chất ức chế ăn mòn và
trợ ức chế cho nhiệt độ cao có chức năng giảm thiểu sự
ăn mòn thép của hệ hóa phẩm acid đối với thiết bị dùng
trong tàng chứa, vận chuyển; trong bơm hỗn hợp acid
vào vùng cận đáy giếng.
HF có vai trò chính trong hòa tan nhiễm bẩn vô cơ từ
các alumosilicate (các loại khoáng sét, các khoáng thuộc
họ feldspar…) và SiO2. Quá trình tương tác của HF với alu-
mosilicate và SiO2, các ion Al3+, Si4+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, Fe2+,
Na1+, K1+… được giải phóng và cùng với việc pH của dung
dịch tăng, một số chất mới khó tan hoặc ít tan được hình
thành trong dung dịch acid sau phản ứng. Trong số đó có
+
3-
H2SiF6 và các phức chất chứa F- như: AlF2+, AlF2 , AlF3, AlF6
Xử lý acid vùng cận đáy giếng vỉa cát kết bằng kiểu hệ
acid có thành phần chính là HCl + HF, phụ thuộc chính vào
việc lựa chọn thành phần hợp lý của hệ acid trong điều
kiện cụ thể của đối tượng đá vỉa dự kiến được xử lý. Ngoài
kinh nghiệm liên quan tới sự hiểu biết, đánh giá khả năng
phản ứng của hệ acid với đá vỉa, sự thay đổi điều kiện vỉa,
khi chọn thành phần hỗn hợp acid xử lý, cần tập trung
vào: (i) chọn thành phần chính của hệ acid (hàm lượng HF
và tỷ lệ HCl/HF); (ii) kết tủa thứ cấp các sản phẩm không
mong muốn; (iii) ăn mòn, và (iv) nhiệt độ đáy giếng. Bài
báo này đề cập tới việc lựa chọn thành phần chính của hệ
… Phản ứng thứ cấp trong trường hợp xuất hiện các ion
Na+, K+, Ca2+ sẽ tạo các chất kết tủa như Na2SiF6, Na3AlF6,
K2SiF6, CaSiF6… Sự hình thành vật liệu kết tủa trong
không gian rỗng mới được giải phóng khỏi alumosilicate
sẽ gây bít nhét. HCl được bổ sung để giải quyết vấn đề
đẩy cân bằng phản ứng về phía khó tạo các chất kết tủa,
trong đó có các chất Na2SiF6, Na3AlF6, K2SiF6, CaSiF6 này.
Ngày nhận bài: 15/1/2021. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 15/1 - 16/3/2021.
Ngày bài báo được duyệt đăng: 1/4/2021.
ꢀ
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀꢀꢀ
ꢀꢁꢂꢃꢄꢅꢆꢁꢂꢇꢈꢉ
acid (hàm lượng HF và tỷ lệ HCl/HF); (ii) kết tủa thứ cấp các
sản phẩm không mong muốn.
móng phong hóa và có đủ thành phần khuyên dùng của
các cấu tử trong hệ hóa phẩm. Trên cơ sở Hướng dẫn RD
SP 66/2001, Vietsovpetro biên soạn Hướng dẫn RD SP
66/2006 [3], trong đó bỏ phần sử dụng phương pháp gọi
dòng bằng hệ hóa phẩm DMC (XP1+XP2) có trong Hướng
dẫn RD SP 66/2001.
2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
2.1. Quá trình và kết quả hoàn thiện thành phần chính yếu
của hệ acid cho xử lý vùng cận đáy giếng ở Vietsovpetro
Theo các Hướng dẫn RD SP 66/2001 và 66/2006, để xử
lý acid đối tượng cát kết, Vietsovpetro sử dụng phối hợp
hệ acid trên cơ sở acid HCl (còn được gọi là acid muối) và
hệ acid trên cơ sở hỗn hợp acid HCl + HF (còn được gọi là
acid sét) có thành phần như trong Bảng 2.
Tại Vietsovpetro, việc xử lý acid vùng cận đáy giếng
được tiến hành lần đầu tiên tại giếng khai thác 41/MSP-
1 mỏ Bạch Hổ vào năm 1988 (với mỏ Rồng giếng đầu
tiên được thử nghiệm là giếng 303 RP2 vào 11/2003).
Việc xử lý vùng cận đáy giếng tại mỏ Bạch Hổ thực sự
bùng nổ trong giai đoạn 1992 - 1996 với tần suất xử lý
từ 5 - 16 giếng/năm. Trong giai đoạn 1988 - 1999, Viet-
sovpetro thử nghiệm ứng dụng nhiều kiểu hệ acid khác
nhau như: acid muối, acid sét, acid muối + acid sét, nhũ
tương dầu - acid (gốc acid sét), polymer acid, vi nhũ
tương acid, acid + hóa phẩm DMC... Đa số các giếng
còn được khai thác ở chế độ tự phun, chỉ một lượng
nhỏ giếng được chuyển sang vận hành khai thác theo
phương pháp gaslift. Trong giai đoạn này, Vietsovpetro
đưa ra hướng dẫn tạm thời cho xử lý vùng cận đáy giếng
(Hướng dẫn RD 32-90 năm 1990) [1], nhưng chưa đưa
ra thành phần khuyên dùng về tỷ lệ các cấu tử trong hệ
hóa phẩm.
Quá trình hoàn thiện thành phần chính yếu của hệ
acid cho xử lý vùng cận đáy giếng vỉa cát kết ở Vietsov-
petro kế thừa các nghiên cứu và kinh nghiệm của các
công ty dịch vụ trên thế giới để áp dụng vào điều kiện cụ
thể tại các mỏ Bạch Hổ và Rồng (Bảng 3). Khi đá vỉa có độ
hòa tan trong HCl cao (> 20%) chỉ cần dùng HCl để xử lý;
còn khi độ hòa tan này thấp (< 20%) mới cần dùng hỗn
hợp chứa HCl và HF. Vì đá vỉa tan tốt trong HCl thường
chứa hàm lượng khoáng carbonate cao và vật liệu nhiễm
bẩn vô cơ cũng là khoáng carbonate, nên chỉ cần dùng
HCl cũng đủ để loại trừ. Còn đối với đá vỉa chứa nhiều
alumosilicate và ít carbonate, thì vật liệu nhiễm bẩn vô cơ
cũng chứa chủ yếu alumosilicate. Để loại trừ nhiễm bẩn
vô cơ trong trường hợp này bắt buộc phải dùng acid HF.
Tùy thuộc vào độ thấm và thành phần khoáng vật đá vỉa,
khuyến cáo lựa chọn nồng độ “Mud acid”. Chẳng hạn, khi
đá vỉa có độ thấm cao (> 100 mD), với đá có hàm lượng
Năm 2001, Vietsovpetro biên soạn và ban hành đưa
vào sử dụng Hướng dẫn chính thức cho xử lý vùng cận
đáy giếng, RD SP 66/2001 [2]. Hướng dẫn này có đối
tượng địa chất bao trùm cả đối tượng cát kết, đối tượng
Bảng 1. Thành phần điển hình của hệ acid cho xử lý vùng cận đáy giếng vỉa cát kết
TT
Tên cấu tử
Chức năng chính
Nâng cao tỷ lệ HCl/HF để giảm thiểu kết tủa thứ cấp; hòa tan khoáng vật
carbonate
1 Acid HCl
2 Acid HF
3 Acid acetic
4 Chất kiểm soát kết tủa thứ cấp
5 Chất ức chế ăn mòn và trợ ức chế cho nhiệt độ cao
6 Chất hoạt động bề mặt
Hòa tan nhiễm bẩn từ alumosilicate (các loại khoáng vật sét, feldspar), SiO2
Tạo hiệu ứng đệm giữ pH ở mức thấp ngăn ngừa kết tủa gel Fe(OH)3
Chống kết tủa từ Fe(III)và Al(III)
Giảm thiểu sự ăn mòn thép của hệ hóa phẩm
Tăng tính tiếp xúc của acid với bề mặt không gian rỗng đá vỉa
Môi trường phân tán
7 Nước kỹ thuật
Bảng 2. Thành phần các hệ acid muối và acid sét theo Hướng dẫn RD SP 66/2001 và RD SP 66/2006
Nồng độ (%)
TT
Thành phần
Acid muối
10 - 15
-
Acid sét
8 - 10
3 - 5
2 - 5
1 - 2
1 - 5
-
Cho đủ 100%
1
2
3
4
5
6
7
HCl
HF
CH3COOH
2 - 5
ATMP (Aminotris methylene phosphonic acid)
Chất ức chế ăn mòn
1 - 2
1 - 5
Chất hoạt động bề mặt
Nước
0,5 - 1
Cho đủ 100%
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀ
ꢁ
THĂMꢀDÒꢀ-ꢀKHAIꢀTHÁCꢀDẦUꢀKHÍ
Bảng 3. Hướng dẫn lựa chọn thành phần chính yếu của hỗn hợp acid được thừa nhận rộng rãi
Theo tiêu chí năm 1983
Tiêu chí lựa chọn
Hỗn hợp acid chính
Chỉ dùng acid HCl
Hỗn hợp acid tiền trước xử lý
Độ hòa tan trong HCl cao (> 20%)
Độ thấm cao (> 100 mD)
Hàm lượng khoáng thạch anh cao (> 80%)
Hàm lượng khoáng sét thấp (< 5%)
Hàm lượng khoáng feldspar cao (> 20% )
Hàm lượng khoáng sét cao (> 10%)
Hàm lượng sét chlorite cao (chứa nhiều Fe)
Độ thấm thấp (< 10 mD)
12% HCl, 3% HF
15% HCl
13,5% HCl, 1,5% HF
6,5% HCl, 1% HF
3% HCl, 1% HF
15% HCl
5% HCl cùng phụ gia khử sắt
5% HCl cùng phụ gia khử sắt
Hàm lượng khoáng sét thấp (< 10%)
Hàm lượng sét chlorite cao (chứa nhiều Fe)
6% HCl, 1,5% HF
3% HCl, 0,5% HF
7,5% HCl hoặc 10% acid acetic
5% acid acetic
Theo tiêu chí năm 1990
Thành phần acid chính gắn với khoảng độ thấm
Nhiệt độ
Thành phần khoáng vật, trầm tích
> 100 mD
20 – 100 mD
< 20 mD
Hàm lượng thạch anh > 80%
Hàm lượng sét thấp < 10%
Hàm lượng sét cao > 10%
Hàm lượng bột kết thấp < 10%
Hàm lượng sét cao > 10%
Hàm lượng bột kết cao > 10%
Hàm lượng sét thấp < 10%
Hàm lượng bột kết cao > 10%
Hàm lượng thạch anh > 80%
Hàm lượng sét thấp < 10%
Hàm lượng sét cao > 10%
Hàm lượng bột kết thấp < 10%
Hàm lượng sét cao > 10%
Hàm lượng bột kết cao > 10%
Hàm lượng sét thấp < 10%
Hàm lượng bột kết cao > 10%
12% HCl, 3% HF
7,5% HCl, 3% HF
10% HCl, 1,5% HF
12% HCl, 1,5% HF
10% HCl, 2% HF
6% HCl, 1% HF
10% HCl, 2% HF
6% HCl, 1,5% HF
4% HCl, 0,5% HF
6% HCl, 0,5% HF
8% HCl, 0,5% HF
6% HCl, 1,5% HF
4% HCl, 0,5% HF
6% HCl, 0,5% HF
8% HCl, 0,5% HF
6% HCl, 1% HF
8% HCl, 1% HF
10% HCl, 1% HF
6% HCl, 1,5% HF
4% HCl, 0,5% HF
6% HCl, 0,5% HF
8% HCl, 0,5% HF
< 93oC
> 93oC
8% HCl, 1% HF
10% HCl, 1% HF
thạch anh cao (> 80%) và hàm lượng khoáng sét thấp (<
5%), có thể dùng “Mud acid” với nồng độ đủ (HF = 3%),
tức có thành phần 12% HCl + 3% HF và tỷ lệ HCl/HF = 4;
với đá vỉa chứa hàm lượng khoáng feldspat cao (> 20%),
nên dùng “Mud acid” ở mức ½ nồng độ (1,5% HF), nhưng
tăng tỷ lệ HCl/HF lên thành 9; với đá vỉa chứa hàm lượng
khoáng sét cao (> 10%), “Mud acid” ở mức 1/3 nồng độ
(1% HF) được khuyên dùng với tỷ lệ HCl/HF tăng lên
thành 6,5.
đá vỉa, không chỉ làm giảm độ bền thành hệ, còn xuất hiện
và di chuyển các hạt mịn (ꢀne migration).
Hướng dẫn của Vietsovpetro chọn thành phần chính
của hỗn hợp acid, chọn lọc và nâng cấp các tiêu chí có từ
năm 1983, bổ sung các tiêu chí liên quan tới hàm lượng
bột kết, nhiệt độ và độ thấm đá vỉa vùng cận đáy giếng.
Lý do chính ở đây liên quan tới việc các loại khoáng sét và
trầm tích hạt mịn, trong đó có bột kết, vì có diện tích bề
mặt riêng rất lớn, phản ứng rất nhanh với acid HF. Phản
ứng nhanh dẫn tới giảm chiều sâu xâm nhập của dung
dịch acid và làm tăng đột biến hàm lượng các chất có thể
gây kết tủa thứ cấp trong không gian rỗng đá vỉa. Tốc độ
phản ứng cũng phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ và nguy
cơ kết tủa gây bít nhét lớn đối với đá vỉa có độ thấm nhỏ.
Trong trường hợp này, để hạn chế tác hại của sự kết tủa
thứ cấp, cần giảm hàm lượng HF và tăng tỷ lệ HCl/HF đối
với đá vỉa có độ thấm nhỏ hơn và nhiệt độ cao hơn.
Ở trường hợp đá vỉa chứa hàm lượng khoáng feld-
spar cao (> 20%), việc hạ thấp nồng độ HF và tăng HCl/HF
có cùng mục đích hạn chế kết tủa thứ cấp của các muối
Na2SiF6, K2SiF6, Na3AlF6, K3AlF6... Đối với đá vỉa chứa hàm
lượng khoáng sét cao (> 10%), việc hạ thấp nồng độ HF
và tăng HCl/HF ngoài mục đích hạn chế kết tủa thứ cấp
của các hợp chất Al(OH)3, AlF(OH)2, AlF2(OH), AlF3 còn làm
giảm xác suất gây hiện tượng phá hủy quá mức thành hệ
ꢂ
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀꢀꢀ
ꢀꢁꢂꢃꢄꢅꢆꢁꢂꢇꢈꢉ
Bảng 4. Một số đặc tính địa chất của đối tượng Oligocene dưới mỏ Bạch Hổ
Điều kiện biên
trong chọn HF và HCl/HF
TT
Tên chỉ tiêu/ đặc tính
Giá trị cụ thể
Nguồn
(a)
1
(3)
> 20%
(b)
(1)
< 15%
(2)
[4]
Độ hòa tan trong acid HCl 15%
18 - 50% (TB: 45%)
20 - 26%
[4, 5]
[4, 5]
[4, 5]
[4, 5]
[5]
> 80%
2
3
Hàm lượng khoáng thạch anh
Hàm lượng khoáng feldspar
> 20%
16 - 36% (TB: 15%)
5 - 19% (TB: 10%)
20 - 200 mD (TB: 30)
Tới 138 oC
> 10%
4
5
6
7
Tổng hàm lượng khoáng sét
Hàm lượng bột kết (siltstone - aleurolite)
Khoảng độ thấm
> 10%
20 - 100 mD
> 93 oC
Nhiệt độ vỉa chứa
[5]
Việc nghiên cứu điều chỉnh thành phần chính yếu của
hệ acid ở Vietsovpetro trong thời gian qua gồm: nghiên cứu
giảm hàm lượng HF, tăng tỷ lệ HCl/HF và nghiên cứu thay
thế toàn bộ hoặc một phần acid HCl bằng acid hữu cơ.
nhận rộng rãi đưa trong Bảng 3 và được tóm tắt trong cột
(3), Bảng 4, nghiên cứu [4] đề xuất thành phần chính cho
hỗn hợp acid sét sử dụng cho đối tượng này là 8% HCl +
1,5%HF và 6% HCl + 1% HF. So sánh phương án đề xuất
này với hướng dẫn cơ sở của Vietsovpetro, RD SP 66/2001
và RD SP 66/2006, hàm lượng HF trong hỗn hợp acid sét
(HCl+HF) đã được điều chỉnh từ 3 - 5% xuống còn 1 - 1,5%;
còn tỷ lệ HCl/HF đã tăng từ 2 - 2,7 lên 5,3 - 6 lần. Phương
án điều chỉnh thành phần chính yếu của hệ acid cho cát
kết Oligocene dưới đưa ra trong nghiên cứu [4] tuy chưa
phải là phương án tuân thủ cao với các tiêu chí tiên tiến
của hướng dẫn dùng trong chọn thành phần hỗn hợp
acid được thừa nhận rộng rãi đưa trong Bảng 3, nhưng
cũng được coi là bước điều chỉnh lớn so với hướng dẫn
đưa trong các RD SP 66/2001 và RD SP 66/2006.
Với mục tiêu xem xét tính hợp lý về nồng độ HF và tỷ
lệ HCl/HF trong các hướng dẫn nội bộ RD SP 66/2001 và RD
SP 66/2006 cho xử lý vùng cận đáy giếng, tháng 3/2006,
Vietsovpetro và PVChem tiến hành đề tài nghiên cứu “Ng-
hiên cứu và lựa chọn hỗn hợp acid để xử lý vùng cận đáy
giếng nhằm tăng hệ số sản phẩm của giếng khai thác và
độ tiếp nhận của giếng bơm ép thuộc Oligocene dưới mỏ
Bạch Hổ" [4]. Trong nghiên cứu này, để chọn nồng độ HF và
tỷ lệ HCl/HF, nhóm tác giả đã dựa trên một số nhóm thông
tin liên quan tới đá chứa, vỉa chứa như cột chỉ tiêu đặc tính
Bảng 4. Những nhóm thông tin này, về thực chất, chính là
các tiêu chí trong hướng dẫn được thừa nhận rộng rãi trên
thế giới, được các hãng lớn như Schlumberger, BJ, Hallibur-
ton tuân thủ và đã được tóm tắt trên Bảng 3.
Phương án điều chỉnh thành phần chính yếu của
hệ acid cho cát kết Oligocene dưới đưa ra trong nghiên
cứu [4] sau đó cũng được xem xét áp dụng cho các đối
tượng Miocene và Oilgocene trên, mỏ Bạch Hổ. Cơ sở cho
áp dụng cũng dựa trên những thông tin có sẵn tại Viet-
sovpetro về hàm lượng cao của các khoáng sét và bột kết
trong các đối tượng Miocene và Oilgocene trên này. Với
mục tiêu tiếp tục hoàn thiện hệ acid cho xử lý vỉa cát kết
(gồm Miocene dưới, Oligocene trên, Oligocene dưới) tại
các mỏ Bạch Hổ và Rồng nói chung, Vietsovpetro cho tiến
hành công trình nghiên cứu [5], trong đó có phần nghiên
cứu điều chỉnh thành phần chính yếu của hệ acid cho cát
kết. Trên cơ sở phân tích, đánh giá toàn diện các tiêu chí
về thành phần khoáng vật, trầm tích, khoảng biến thiên
nhiệt độ, khoảng biến thiên độ thấm... nghiên cứu [5]
(thực hiện năm 2016) đề xuất tiếp tục điều chỉnh giảm
hàm lượng HF nhưng tăng tỷ lệ HCl/HF.
Theo nghiên cứu [4], độ hòa tan của 8 mẫu đá vỉa đặc
trưng cho Oligocene dưới của Bạch Hổ trong dung dịch HCl
15%, 10% HCl + 3% HF, 8% HCl + 1,5% HF, và 6% HCl + 1%
HF cho các giá trị trung bình tương ứng là 15,07%; 50,71%;
37,08% và 30,33%. Đá vỉa Oligocene, Bạch Hổ hòa tan kém
trong acid HCl, hòa tan mạnh trong hỗn hợp chứa 3% HF
và hòa tan tốt trong hỗn hợp chứa 1 - 1,5% HF. Độ hòa tan
trong 15% HCl thấp vì đá vỉa Oligocene chứa rất ít khoáng
carbonate nhưng lại chứa nhiều khoáng sét, feldspar và bột
kết. Theo kinh nghiệm của Schlumberger, hàm lượng HF
hợp lý là hàm lượng theo đó độ hòa tan đá vỉa trong hỗn
hợp HCl + HF > 15% và vượt tối thiểu 10% so với độ tan của
nó trong dung dịch 15% HCl. Như vậy, dung dịch acid chứa
3% HF là không phù hợp cho Oligocene dưới, còn dung
dịch chứa 1% và 1,5% HF có thể coi là hợp lý hơn.
Cụ thể, thành phần chính cho hỗn hợp acid sử dụng
cho đối tượng cát kết các mỏ Bạch Hổ và Rồng là 6% HCl +
0,5% HF (với tỷ lệ HCl/HF = 12) cho điều kiện nhiệt độ > 93
oC và 8% HCl + 1% HF (với tỷ lệ HCl/HF = 8) cho điều kiện
So sánh các giá trị đặc tính liên quan tới cát kết Oligo-
cene dưới ở cột (1), Bảng 4 với các tiêu chí trong Hướng
dẫn dùng trong chọn thành phần hỗn hợp acid được thừa
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀ
ꢃ
THĂMꢀDÒꢀ-ꢀKHAIꢀTHÁCꢀDẦUꢀKHÍ
nhiệt độ < 93 oC. Với điều chỉnh này, thành phần chính yếu
của hỗn hợp acid sét sử dụng cho các đối tượng cát kết
các mỏ Bạch Hổ và Rồng đã hoàn toàn đáp ứng các tiêu
chí đưa ra trong hướng dẫn cho chọn thành phần hỗn hợp
acid chính cho xử lý acid vỉa cát kết được Schlumberger,
Halliburton, Baker Hughes công nhận...
nghiên cứu [8], ngoài việc giảm hàm lượng HF về mức hợp
lý (còn 0,5%) và tăng tỷ lệ HCl/HF để đảm bảo giảm thiểu
nhiễm bẩn thứ cấp, còn thay thế một phần hoặc toàn bộ
acid HCl trong hỗn hợp HCl+HF bằng các acid hữu cơ là
acid formic và acid acetic.
Tóm lại, những phân tích và thông tin liên quan được
cung cấp ở trên cho thấy, Vietsovpetro và PVChem đã có
những cố gắng vượt bậc và từng bước vững chắc trong
việc hoàn thiện hệ hóa phẩm acid cho xử lý acid vùng cận
đáy giếng vỉa cát kết tại các mỏ Bạch Hổ và Rồng trên khía
cạnh điều chỉnh thành phần chính yếu (hàm lượng HF,
tỷ lệ HCl/HF và thay thế một phần HCl bằng acid hữu cơ)
của hệ acid. Thành phần acid chính được hoàn thiện ngày
càng đáp ứng tốt hơn các tiêu chí kỹ thuật được thừa nhận
rộng rãi và phù hợp hơn với điều kiện vỉa.
Liên quan tới vấn đề hoàn thiện thành phần chính yếu
của hệ acid cho xử lý vỉa cát kết, Vietsovpetro và PVChem
còn tiến hành nghiên cứu thay thế một phần toàn bộ
hoặc acid HCl bằng acid hữu cơ cho một số trường hợp.
Việc sử dụng các acid hữu cơ thay cho acid HCl là do
các loại khoáng sét chlorite, illite, kaolinite, montmorillon-
ite và khoáng zeolite được coi là rất nhạy cảm với tác động
của acid mạnh như HCl [6]. HCl tham gia trao đổi proton
(H+) với các cation trong ô mạng sét (Al, Fe, Ca, Mg...) làm
thay đổi cấu trúc của sét. Tùy vào mức độ proton hóa mà
cấu trúc của sét có thể bị biến dạng hoặc phá hủy hoàn
toàn. Thường thì, ở điều kiện nhiệt độ càng cao mức độ
tương tác của HCl với khoáng sét càng mạnh. Phá hủy thái
quá cấu trúc sét là nguyên nhân của hiện tượng gọi là sự
xuất hiện và dịch chuyển của các hạt mịn - hiện tượng gây
ảnh hưởng rất xấu tới hiệu quả của xử lý vùng cận đáy
giếng vỉa cát kết chứa nhiều sét và bột kết.
2.2. Quá trình và kết quả hoàn thiện, nâng cấp khả năng
chống kết tủa thứ cấp cho hệ acid xử lý vùng cận đáy
giếng ở Vietsovpetro
Trong công nghệ xử lý acid vùng cận đáy giếng vỉa cát
kết bằng kiểu hệ acid như Bảng 1 có 2 nhóm đối tượng kết
tủa thứ cấp là kết tủa các hợp chất chứa Fe (III) và các hợp
chất chứa Al (III).
Sắt, dưới dạng Fe (II) và Fe (III), có cơ hội dung nạp vào
hỗn hợp acid xử lý từ các nguồn khác nhau như bồn chứa,
dụng cụ bơm, lòng giếng và từ khoáng vật trong đá vỉa.
Khi nằm trong bồn chứa bằng sắt, sắt hòa tan, lúc đầu là
hỗn hợp Fe (II) và Fe (III), sau đó do sự có mặt của oxy, Fe (II)
sẽ chuyển hoàn toàn về dạng Fe (III). Trong quá trình bơm
xuống đáy giếng, hỗn hợp acid hòa tan sản phẩm ăn mòn
thép (thường gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4, FeO.(OH)...) từ dụng
cụ bơm, đường ống khai thác và đoạn ống chống dưới
đáy giếng. Trong trường hợp này, sản phẩm chứa sắt hòa
tan vẫn là hỗn hợp Fe (II) và Fe (III). Trong đá vỉa, sắt chứa
trong khoáng chứa sắt như chlorite chứa sắt ((Mg, Al, Fe)12
[(Si3Al)8O20].(OH)16), siderite (FeCO3), pyrite (FeS2)… và có
thể ở dạng muối sắt hòa tan trong nước vỉa. Khi tương tác
với acid, các khoáng này chuyển về dạng muối hòa tan
của Fe (II) và Fe (III). Hợp chất chứa sắt được dung nạp vào
hỗn hợp acid xử lý và 2 dạng Fe(OH)2 và Fe(OH)3 có tiềm
năng lớn gây bít nhét khoang rỗng đá vỉa vùng cận đáy
giếng. Trong môi trường acid xử lý có pH dao động trong
Các nghiên cứu cơ bản chỉ ra rằng, hầu như tất cả các
loại khoáng sét đều có nhiệt độ mà ở trên mức đó nó trở
nên không ổn định dưới tác động của acid và khả năng
bị phá hủy cấu trúc bởi acid của các khoáng sét và zeolite
giảm dần theo thứ tự: analcime (zeolite) → chlorite → illite
→
smectite kaolinite [7]. Áp vào điều kiện cát kết các mỏ
→
Bạch Hổ và Rồng, thấy rằng một số lượng giếng khá lớn
tại các mỏ này mở vỉa vào đối tượng vừa chứa hàm lượng
khoáng sét (chlorite, illite, kaolinite, montmorillonite) và
zeolite cao, vừa có nhiệt độ cao. Với các đối tượng này, việc
sử dụng acid hữu cơ (hoặc hỗn hợp acid hữu cơ) thay cho
HCl là hoàn toàn hợp lý để không phá hủy quá mức cấu
trúc các khoáng sét trong thành phần xi măng đá vỉa.
Với mục tiêu giảm mức độ ảnh hưởng xấu của HCl tới
hiệu quả xử lý vùng cận đáy giếng vỉa cát kết đối với các
giếng vừa chứa hàm lượng sét cao và zeolite, vừa có nhiệt
độ cao và đá có liên kết kém, từ năm 2014, Vietsovpetro đã
nghiên cứu, thử nghiệm theo hướng này [8]. Kết quả của
Bảng 5. Khoảng pH kết tủa của một số hydroxide
pH bắt đầu kết tủa với nồng độ
pH kết tủa hoàn toàn khi nồng độ ion tự do
TT
Loại hydroxide
kết tủa > 0,01M
còn lại < 10-5M
1
2
3
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
4,0
2,3
7,5
5,2
4,1
9,7
ꢄ
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀꢀꢀ
ꢀꢁꢂꢃꢄꢅꢆꢁꢂꢇꢈꢉ
khoảng < 1 - 5,5, các hydroxide này, tùy thuộc vào độ pH
có thể tồn tại dưới dạng gel Fe(OH)2.nH2O và Fe(OH)3.
mH2O (Bảng 5 [9]).
Al3+ lại tăng dần, tỷ lệ F/Al giảm dần và nguy cơ kết tủa
AlF3 giảm thấp.
Để phòng ngừa, giảm nhẹ mức độ kết tủa thứ cấp từ
Fe(III) và Al(III) trong xử lý acid vùng cận đáy giếng, có thể
thực hiện theo các cách: (i) giữ cho dung dịch acid có pH
thấp hơn mức mà các hydroxide không bị kết tủa; (ii) đưa
Fe (III) về dạng Fe (II) có pH kết tủa cao hơn thông qua việc
sử dụng chất khử; (iii) giữ cho các ion Al3+, Fe3+ và Fe2+ ở
trạng thái không liên kết với nhóm hydroxyl (OH-) thông
qua dùng các hợp chất chelate; và (iv) trong trường hợp,
đá vỉa chứa nhiều bột kết và sét, giảm hàm lượng HF để
giảm tương đối hàm lượng chất kết tủa và tăng tỷ lệ HCl/
HF để tăng tính tan của các hợp chất có thể kết tủa.
Kết quả nghiên cứu trên mẫu lõi cát kết [10] cho thấy,
với đá vỉa với hàm lượng khoáng chứa sắt ≥ 0,5% cần phải
có chất chelate trong thành phần hệ acid để kiểm soát sự
kết tủa của Fe(OH)3 (chưa tính đến hàm lượng sắt có nguồn
gốc từ bồn chứa dụng cụ bơm, lòng giếng). Các nghiên cứu
[11, 12] cho thấy, trong xử lý acid vỉa cát kết, nồng độ ion sắt
trong dung dịch sau phản ứng được đẩy qua miệng giếng,
thường lên tới 9.000 - 10.000 ppm. Giới hạn 10.000 ppm
này hiện tại được sử dụng rộng rãi trong trong các nghiên
cứu đánh giá liên quan tới khả năng chống kết tủa Fe(OH)3
của các hỗn hợp acid đề xuất hoặc được nghiên cứu.
Xét điều kiện phòng ngừa, giảm nhẹ mức độ kết tủa
thứ cấp từ Fe(III) và Al(III) trong xử lý acid vùng cận đáy
giếng ở Vietsovpetro, việc giảm hàm lượng HF, tăng tỷ lệ
HCl/HF, tức là cách (iv) đã được áp dụng triệt để; cách (i) giữ
cho dung dịch acid có pH thấp hơn mức mà các hydroxide
có thể kết tủa cũng được tiến hành thường xuyên thông
qua cấu tử acid acetic; cách (iii) dùng hợp chất chelate từ
NTF (ATMP) đã được tiến hành, nhưng kết quả còn hạn
chế. Vì vậy, để nâng cao khả năng phòng ngừa, giảm nhẹ
mức độ kết tủa thứ cấp từ Fe(III) và Al(III), cần tập trung
nâng cấp hệ chất chelate và sử dụng thêm chất khử sắt.
Ion nhôm (Al3+) được giải phóng khi acid HF tác dụng
với các alumosilicate chẳng hạn như với các khoáng sét
kaolinte, montmorillonte, illite, chlorite và các khoáng
feldspar kali (KAlSi3O8), feldspar natri (NaAISi3O8). Trong
dung dịch acid xử lý, tùy thuộc vào giá trị pH, Al3+ có thể
tham gia các dạng kết tủa không mong muốn như Al(OH)3,
AlF(OH)2, AlF2(OH) dưới dạng gel và AlF3 kết tủa rắn màu
trắng. Theo tài liệu [9] Al(OH)3 bắt đầu kết tủa ở pH = 4 và
kết tủa hoàn toàn ở pH = 5,2 (Bảng 5).
Nghiên cứu cơ bản cho thấy, ở kiểu hệ trên cơ sở acid
hữu cơ + HF, việc phòng ngừa kết tủa Al(III) dưới dạng kết
tủa màu trắng không tan của AlF3 thuộc vào dạng khó
nhất. Nghiên cứu cho thấy, sự kết tủa AlF3 xảy ra mạnh khi
tỷ lệ F/Al trong dung dịch acid > 1,9 [13, 14]. Việc phòng
ngừa kết tủa AlF3 trong giai đoạn đầu xử lý khi nồng độ
F- còn cao và nồng độ ion Al3+ thấp là khó hơn. Theo thời
gian, đi liền với sự hòa tan aluminate bằng HF, nồng độ
Việc nâng cấp hệ chất chelate và sử dụng thêm chất
khử sắt đã được Vietsovpetro tiến hành từ năm 2014 [8],
có khả năng vượt trội so với hợp chất trên cơ sở ATMP khi
sử dụng với kiểu hệ acid muối trên cơ sở HCl và acid sét
trên cơ sở hỗn hợp HCl + HF. Tuy nhiên, khi sử dụng với các
hệ mà HCl được thay thế bằng acid hữu cơ (acid formic,
acid acetic), với thời gian để lưu trên 6 giờ thì vẫn thấy
Bảng 6. Thành phần hệ chất chelate DMC-CAF
TT
1
2
3
4
Thành phần
Hydroxycarboxylic acid
Aminopolycarboxylic acid
Erythorbic acid
Alpha oleꢀn sulfonate
Organophosphoric acid
Nước
Nồng độ (% khối lượng)
20 - 40
10 - 30
5 - 10
4 - 7
1 - 5
Còn lại
5
6
Bảng 7. Kết quả đánh giá khả năng phòng ngừa kết tủa thứ cấp các hợp chất Al3+ của hệ hóa phẩm acid hữu cơ xử lý chính
Ký hiệu mẫu
Ký hiệu mẫu
TT
ID2-Al1
1.000
ID2-Al2
2.000
ID2-Al3
3.000
ID2-Al4
4.000
ID2-Al5
10.000
Nồng độ Al3+ ban đầu
Trạng thái vật lý
1
2
3
Lỏng, màu tím, không thấy xuất hiện kết tủa dưới đáy
pH
3,15
952
4,21
1.925
96,3%
4,11
2.880
96,0%
5,21
3.820
95,5%
4,56
9.851
98,5%
Nồng độ Al3+ còn lại trong dung dịch,
ppm theo phương pháp UV-VIS
Hiệu quả phòng ngừa kết tủa thứ cấp
4
5
95,2%
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀ
ꢅ
THĂMꢀDÒꢀ-ꢀKHAIꢀTHÁCꢀDẦUꢀKHÍ
Bảng 8. Kết quả đánh giá khả năng phòng ngừa kết tủa thứ cấp các hợp chất Fe3+ của hệ hóa phẩm acit hữu cơ xử lý chính
Ký hiệu mẫu
Ký hiệu mẫu
TT
ID2-Fe1
1.000
ID2-Fe2
2.000
ID2-Fe3
3.000
ID2-Fe4
4.000
ID2-Fe5
10.000
Nồng độ Fe3+ ban đầu
Trạng thái vật lý
1
2
3
Lỏng, màu tím, không thấy xuất hiện kết tủa dưới đáy
pH
4,02
963
5,13
1.972
98,6%
5,15
2.850
95,0%
3,15
3.840
96,0%
4,32
9.750
97,5%
Nồng độ Fe3+ còn lại trong dung dịch,
ppm theo phương pháp UV-VIS
Hiệu quả phòng ngừa kết tủa thứ cấp
4
5
96,3%
sự xuất hiện của kết tủa rắn màu trắng. Hợp chất kết tủa
ở đây chính là AlF3. Hiện tượng vừa mô tả cho thấy, chất
chelate của nghiên cứu [8] chưa đủ an toàn khi sử dụng
với các hệ acid mà HCl được thay thế bằng acid hữu cơ,
nhất là khi thời gian gọi dòng không thể kết thúc trước 6
giờ như điều kiện gọi dòng ở cuối đời khai thác mỏ, khi áp
suất vỉa đã suy giảm nghiêm trọng.
ꢁꢀ Bơm dung dịch để mô phỏng tạo nhiễm bẩn vô cơ:
+ Dung dịch A: CaCl2 5g/l + FeCl3 5g/l, thể tích bơm
1Vr;
+ Dung dịch B: Na2CO3 5g/l + Na2SO4 2,5g/l + NaOH
2,5g/l, thể tích bơm 1Vr, hoặc bơm cho tới khi xuất hiện
kết tủa ở đầu ra;
ꢁꢀ Lưu giữ mô hình vỉa ở điều kiện vỉa trong 2 - 3 giờ;
Nhóm tác giả đã tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện hệ
chất chelate phục vụ tốt cho cả các hệ dùng acid HCl và các
hệ mà HCl được thay thế bằng acid hữu cơ. Chất chelate có
thành phần như Bảng 6 (được đặt tên là DMC-CAF).
ꢁꢀ Bơm dầu mô phỏng qua mẫu lõi theo chiều thuận,
xác định độ thấm K2.
ꢁꢀ Bơm dung dịch acid theo quy trình (Bảng 9).
Khả năng chelate ion Fe3+ và ion Al3+ của hệ dung dịch
acid hữu cơ xử lý chính được đưa tương ứng trong Bảng
7 và 8.
ꢁꢀ Bơm đẩy dầu mô phỏng theo chiều thuận, xác định
độ thấm K3.
Tính hệ số phục hồi độ thấm của mẫu lõi theo công
thức: Kph = K3/[(K1 + K2)/2] × 100%.
Kết quả trên Bảng 7 cho thấy, ở nồng độ gây nhiễm
bẩn bởi ion Al3+ từ 1.000 - 10.000 ppm, hệ chất chelate
đề xuất có khả năng giữ 95 - 98,5% ion Al3+ ở dạng tự
do không kết tủa. Điểm đặc biệt hơn là ở thời gian sau
12 giờ lưu mẫu trong dung dịch sau phản ứng không
xuất hiện kết tủa màu trắng đặc trưng cho hợp chất AlF3.
Tương tự như vậy, kết quả trên Bảng 8 cho thấy, ở nồng
độ gây nhiễm bẩn bởi ion Fe3+ từ 1.000 - 10.000 ppm, hệ
chất chelate đề xuất có khả năng giữ 95 - 97,8% ion Fe3+
ở dạng tự do không kết tủa. Các kết quả cho thấy, hệ
chất chelate với thành phần như trong Bảng 6, đáp ứng
tốt cho cả khi sử dụng với kiểu hệ acid muối trên cơ sở
HCl và acid sét trên cơ sở hỗn hợp HCl + HF và cả trong
trường hợp khi HCl trong các hệ acid đó được thay thế
bằng acid hữu cơ.
Các hệ hóa phẩm được sử dụng trong thí nghiệm có
thành phần như sau:
ꢁꢀ Hệ hóa phẩm acid trước khi hoàn thiện [4]: thực
hiện với các mẫu BH-1, BH-2, thành phần hệ acid, trình tự
bơm (Bảng 9).
ꢁꢀ Hệ hóa phẩm acid sau khi hoàn thiện:
+ Mẫu BH-25, xử lý bằng acid xử lý chính (acid DMC-1)
có thành phần như sau: HCl 6% + HF 0,5% + CH3COOH 5%
+ Chất chống kết tủa thứ cấp DMC-CAF 4% + NH4Cl 5% +
Chất hoạt động bề mặt 2% + Chất chống tạo nhũ 5%.
+ Mẫu R-32 xử lý bằng acid xử lý chính (Acid DMC-2)
có thành phần như sau: HCl 3% + HF 0,5% + CH3COOH 5%
+ HCOOH 10% + Chất chống kết tủa thứ cấp DMC-CAF 4%
+ NH4Cl 5% + Chất hoạt động bề mặt 2% + Chất chống
tạo nhũ 5%.
Để chứng minh cho sự điều chỉnh trên (giảm nồng độ
HF, tỷ lệ HCl/HF và thay thế một phần HCl bằng acid hữu
cơ và bổ sung hóa phẩm nâng cao hiệu quả phòng ngừa
kết tủa thứ cấp) đã tiến hành đánh giá trên mô hình mẫu
lõi khả năng phục hồi độ thấm sau khi xử lý bằng các hệ
dung dịch acid. Khả năng phục hồi độ thấm mẫu lõi trên
thiết bị mô hình vỉa được tiến hành đánh giá như sau:
Đối với các mẫu R-32 và BH-25 trước khi bơm dung
dịch acid xử lý chính còn bơm thêm 1 tệp là hệ acid tiền
xử lý (là hệ acid hữu cơ và không có chứa HF, acid DMC-0).
Về thành phần hệ acid nhận thấy các hệ acid sau
hoàn thiện được điều chỉnh theo hướng: giảm nồng độ
ꢁꢀ Bơm bão hòa dầu cho mẫu lõi bằng 5 lần thể tích lỗ
rỗng (Vr) theo chiều thuận, xác định hệ số K1;
10
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀꢀꢀ
ꢀꢁꢂꢃꢄꢅꢆꢁꢂꢇꢈꢉ
HF xuống còn 0,5% (HF trong mẫu so sánh: 1 - 1,5%); thay
thế một phần acid HCl bằng acid hữu cơ; bổ sung thêm
các thành phần để nâng cao khả phòng ngừa kết tủa thứ
cấp (DMC-CAF). Ngoài ra trong thành phần của hệ acid
hoàn thiện có bổ sung thêm một số thành phần (chất
hoạt động bề mặt, chất chống tạo nhũ, NH4Cl để ức chế
trương nở sét) để nâng cao hiệu quả của hệ acid. Kết quả
thí nghiệm xác định hệ số phục hồi độ thấm mẫu lõi trên
thiết bị mô hình vỉa được nêu tại Bảng 9.
Ngập nước ảnh hưởng tới mức độ thành công của xử
lý vùng cận đáy giếng thông qua 3 nhóm tác động và hệ
lụy từ tác động là làm đá vỉa trở nên kém bền vững dễ sập
lở; làm tăng mức độ phân bố tự nhiên dòng acid bơm vào
theo hướng giảm hiệu quả xử lý vùng cận đáy giếng; làm
xuất hiện dạng nhiễm bẩn mới - nhiễm bẩn bởi các cụm
nước cục bộ (water blockage) khi kết hợp với áp suất giảm
sâu.
Sự mất cân bằng sâu của dầu vỉa và sự giảm sút
nghiêm trọng tính tương hợp của các hệ acid sử dụng với
dầu vỉa là yếu tố làm giảm mức độ thành công của xử lý
vùng cận đáy giếng. Hệ lụy tất yếu của sự mất cân bằng
sâu của dầu vỉa là làm tăng mức độ nhiễm bẩn hữu cơ và
tăng nguy cơ không tương hợp giữa hệ acid được sử dụng
với dầu vỉa. Cả 2 hiện tượng suy giảm áp suất vỉa và ngập
nước đều có tác động xấu tới hình thành nhiễm bẩn hữu
cơ (asphaltene, nhựa, paraꢁn trọng lượng phân tử cao,
nhũ tương) tại vùng cận đáy giếng và tăng tính không
tương hợp giữa hệ hóa phẩm xử lý với dầu vỉa.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, các hệ hóa phẩm sau
khi được hoàn thiện về thành phần hệ acid cũng như khả
năng phòng ngừa kết tủa thứ cấp đã vượt trội về khả năng
xử lý nhiễm bẩn vô cơ, đồng thời ngăn ngừa hiệu quả
hiện tượng kết tủa thứ cấp. Hệ số phục hồi độ thấm mẫu
lõi sau khi xử lý bằng hệ hóa phẩm acid sau hoàn thiện
đạt 139,02 - 162,81%, cao gấp 1,7 - 2,6 lần so với hệ acid
truyền thống. Các kết quả thí nghiệm trên mô hình mẫu
lõi minh chứng cho tính khoa học của các hướng hoàn
thiện hệ hóa phẩm acid, áp dụng cho điều kiện mỏ của
Vietsovpetro.
Động thái công nghệ gọi dòng sản phẩm sau xử lý
ảnh hưởng mạnh tới thành công của xử lý vùng cận đáy
giếng chủ yếu thông qua việc tăng mức độ kết tủa thứ cấp
các sản phẩm không mong muốn. Để giảm mức độ kết
tủa thứ cấp các sản phẩm sau phản ứng thường áp dụng
giải pháp gọi dòng nhanh để kéo các sản phẩm sau phản
ứng ra khỏi vùng cận đáy giếng. Khả năng tạo kết tủa thứ
cấp trong điều kiện cụ thể của xử lý phụ thuộc vào kiểu và
chất lượng của hệ hóa phẩm được sử dụng và đặc điểm
khoáng vật vỉa, khoáng vật nhiễm bẩn. Khả năng này thể
2.3. Những thay đổi ở cuối đời khai thác mỏ và một số
hướng tiếp tục hoàn thiện hệ acid và công nghệ áp dụng
cho xử lý acid vùng cận đáy giếng vỉa cát kết
Những thay đổi xảy ra ở cuối đời khai thác mỏ ảnh
hưởng lớn tới mức độ thành công của công tác xử lý vùng
cận đáy giếng gồm: sự suy giảm mạnh áp suất vỉa; gia
tăng ngập nước; sự mất cân bằng sâu của dầu vỉa và sự
kéo dài của thời gian gọi dòng sản phẩm sau xử lý ra khỏi
vùng cận đáy giếng.
Bảng 9. Kết quả đánh giá khả năng phục hồi độ thấm mẫu lõi trên mô hình vỉa
Thông tin mẫu
TT
1 Tên mẫu
BH-1 - Mẫu so sánh [4]
BH-2 - Mẫu so sánh [4]
BH-25
104,7
100
100
3,563
R32
106,2
100
100
1,881
2 Độ thấm khí (mD)
3 Nhiệt độ (oC)
4 Áp suất (atm)
5 Độ thấm dầu ban đầu K1
Thứ tự đánh giá
-
-
130
100
10,8
130
100
32,3
6 Mô phỏng nhiễm bẩn vô cơ: 1 - 2 Vrỗng dung dịch А và 1 - 2 Vrỗng dung dịch B
Độ thấm dầu sau khi mô
phỏng nhiễm bẩn K2 (mD)
7
0,01
6,5
0,947
1,144
+ NH4Cl 5%: 2V0
+ Acid DMC-0: 1V0 +Acid DMC-0: 1V0
+ NH4Cl 5%: 2V0
+ HCl 6% + HF 1% +
+ HCl 8% + HF 1,5% +
CH3COOH 5% + NTF 2% CH3COOH 5% + NTF 2% + Acid DMC-1: 1V0 +Acid DMC-2: 2V0
8 Thứ tự bơm
+ Dừng để phản ứng:
120 phút
+ Dừng để phản ứng:
120 phút
+ Dừng để phản
ứng - 60 phút.
+ Dừng để phản
ứng - 60 phút.
+ NH4Cl 5% - 2V0
+ NH4Cl 5% - 2V0
Độ thấm dầu sau khi xử lý K3
(mD)
9
4,4
12,1
3,135
2,472
Hệ số phục hồi độ thấm
10
81%
62%
139,02
162,81
K
ph = K3/[( K1+K2)/2] × 100%
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀ
11
THĂMꢀDÒꢀ-ꢀKHAIꢀTHÁCꢀDẦUꢀKHÍ
hiện cả về tổng khối lượng (thể tích) các chất tạo kết tủa
và khoảng thời gian cần thiết để kết tủa xuất hiện mạnh
và phát triển. Với cùng đặc điểm khoáng vật vỉa, khoáng
vật nhiễm bẩn, mỗi kiểu hệ hóa phẩm cụ thể có khoảng
thời gian để kết tủa xuất hiện khác nhau (ngắn, dài/sớm,
muộn). Khi thời gian cần thiết cho gọi dòng ngắn hơn
khoảng thời gian để kết tủa xuất hiện, thì kết tủa không
xảy ra. Ngược lại, khi thời gian cần thiết cho gọi dòng dài
hơn thời gian để kết tủa xuất hiện, thì kết tủa xảy ra. Với
điều kiện giếng suy giảm áp suất và bị ngập nước, thời
gian cần thiết cho gọi dòng sẽ tăng cao, nên xác suất tạo
kết tủa cũng tăng cao.
giảm quãng thời gian từ thời điểm kết thúc bơm tới khi
hoàn tất gọi dòng (thực chất là tiến hành gọi dòng ngay
sau khi bơm hết thể tích dung dịch xử lý. Trong trường
hợp này, thời gian chờ phản ứng vẫn có vì việc gọi dòng
thường cần có thời gian chứ không phải là ngay lập tức).
ꢁꢀ Xem xét sử dụng lại phương pháp xử lý vùng cận
đáy giếng kết hợp với công nghệ thông vỉa sâu và gọi
dòng nhanh bằng hỗn hợp hóa phẩm DMC (XP1 + XP2).
Trong trường hợp này, việc gọi dòng được rút ngắn đáng
kể mà kết quả là giảm xác suất tạo kết tủa thứ cấp tới mức
thấp nhất.
ꢁꢀ Nghiên cứu đưa vào ứng dụng hệ chất lái dòng
thông minh cho phép tiến hành xử lý vùng cận đáy giếng
có chọn lọc đối với đối tượng giếng bị ngập nước mạnh
mà việc áp dụng công nghệ truyền thống không có khả
năng phát huy tác dụng.
Như vậy, sự suy giảm mạnh áp suất vỉa, tăng mức độ
ngập nước, tăng mức mất cân bằng sâu của dầu vỉa và sự
kéo dài của thời gian gọi dòng sản phẩm sau xử lý là yếu
tố ảnh hưởng xấu tới hiệu quả của xử lý acid vùng cận đáy
giếng. Vì vậy, hệ hóa phẩm đã từng được coi là đủ lượng
cho hòa tan vật liệu nhiễm bẩn, có khoảng thời gian để
kết tủa xuất hiện còn đủ dài so với thời gian gọi dòng, có
thể phát huy tốt tác dụng trước đây, nhưng ở cuối đời khai
thác mỏ có thể trở nên kém hiệu quả, nếu không được
tiếp tục hoàn thiện.
ꢁꢀ Nghiên cứu đưa vào áp dụng công nghệ phức hợp:
vừa xử lý phục hồi độ thấm vùng cận đáy giếng, vừa xử lý
giảm hàm lượng nước trong dầu khai thác.
Lời cảm ơn
Nghiên cứu này được thực hiện trong khuôn khổ đề
tài KC.02.12/16-20. Nhóm tác giả trân trọng cảm ơn sự hỗ
trợ của Bộ Khoa học và Công nghệ, Liên doanh Việt - Nga
“Vietsovpetro” trong quá trình thực nghiên cứu này.
3. Kết luận
Vietsovpetro đã từng bước nghiên cứu hoàn thiện hệ
hóa phẩm cho xử lý acid vùng cận đáy giếng vỉa cát kết
trên 2 khía cạnh là hoàn thiện thành phần chính yếu (hàm
lượng HF, tỷ lệ HCl/HF và thay thế một phần HCl bằng acid
hữu cơ) và nâng cấp khả năng cho chống kết tủa thứ cấp
các sản phẩm không mong muốn. Thành phần acid chính
yếu được hoàn thiện ngày càng đáp ứng tốt hơn các tiêu
chí kỹ thuật được thừa nhận rộng rãi và phù hợp hơn với
điều kiện vỉa. Hỗn hợp chất chelate sau hoàn thiện có khả
năng tốt trong phòng ngừa kết tủa thứ cấp các sản phẩm
không mong muốn từ Fe(III) và Al(III).
Tài liệu tham khảo
[1] Pуководящий документ РД 32-90, “Временное
методическое по воздействию нефтекислотными
эмульсиями на призабойную зону с целью увеличению
продук-тивности-приемистости
скважин
месторождения Белый Тигр”, СП Вьетсовпетро, 1990.
[2] РД СП - 66/2001, “Кислотные составы
и технология их применения для увеличения
Nhóm tác giả đề xuất hướng cho tiếp tục hoàn thiện
hệ acid và công nghệ tiến hành nhằm đáp ứng với thực
tiễn nhiều thay đổi ở cuối đời khai thác tại các mỏ Bạch Hổ
và Rồng ở Vietsovpetro như sau:
продуктивности
месторождений”, СП Вьетсовпетро, 2001.
(приемистости)
скважин
[3] РД СП - 66/2006, “Кислотные составы
и технология их применения для увеличения
ꢁꢀ Sử dụng lại phương pháp công nghệ nhũ tương
hóa acid muối và acid sét để giảm thiểu sự ăn mòn thiết bị
lòng giếng, giảm thiểu tiềm năng nhiễm bẩn bởi các ion
Fe2+ và Fe3+. Trong trường hợp sử dụng pha hydrocarbon
là hóa phẩm loại trừ nhiễm bẩn hữu cơ thì công nghệ nhũ
hóa sẽ giúp giảm thiểu thể tích dung dịch đệm và tăng
mức độ tương hợp của dung dịch xử lý với dầu vỉa.
продуктивности
месторождений”, СП Вьетсовпетро, 2006.
(приемистости)
скважин
[4] Отчет "Разработка и
адаптация
композиционных кислотных соствов для повышения
продуктивности и приемистости скважин залежи
нижнего олигоцена месторождения Белого Тигра", СП
Вьетсовпетро, 2006.
ꢁꢀ Xem xét giảm thiểu thời gian chờ phản ứng để
12
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀꢀꢀ
ꢀꢁꢂꢃꢄꢅꢆꢁꢂꢇꢈꢉ
[5] Отчет "Разработка и лабораторное
испытание составов для селективных обработок
призабойных зон нагнетательных скважин с целью
выравнивания профиля приемистости в терригенных
коллекторах месторождений СП «Вьетсовпетро»", СП
Вьетсовпетро, 2016.
treatments”, Journal of Petroleum Technology, Vol. 21,
No. 9, pp. 1121 - 1129, 1969. DOI: 10.2118/2358-PA.
[11] A. Coulter and P.D. Gougler, “Field tests indicate
tubing is main source of iron precipitation in the wellbore”,
Oil & Gas Journal, No. 3, pp. 87 - 88, 1984.
[12] P.D. Gougler, J.E. Hendrick, and A.W. Coulter,
“Field investigation identiꢀes source and magnitude of
iron problems”, SPE Production Operations Symposium,
Oklahoma City, Oklahoma, USA, 10 - 12 March 1985. DOI:
10.2118/13812-MS.
[6] C.E. Shuchart and R.D. Gdanski, “Improved success
in acid stimulation with a new organic HF system”, European
Petroleum Conference, Milan, Italy, October 1996.
[7] D.E. Simon and M.S. Anderson, “Stability of
clay minerals in acid”, SPE Formation Damage Control
Symposium, Lafayette, Louisiana, February 1990.
[13] Chris E. Shuchart, “Chemical study of organic-HF
blends leads to improved ꢂuids”, International Symposium
on Oilꢀeld Chemistry, Houston, Texas, February 1997. DOI:
10.2118/37281-MS.
[8] Отчет «Разработка специальных составов и
опытно-промышленные испытания технологии ОПЗ
для слабоцементированных песчаников м/р Дракон»,
СП Вьетсовпетро, 2015.
[14] B.G. Al-Harbi, M.N. Al-Dahlan, M.H. Al-Khaldi,
and Saudi Aramco, “Aluminum and iron precipitation
during sandstone acidizing using organic-HF acids”, SPE
International Symposium and Exhibition on Formation
Damage Control, Lafayette, Louisiana, USA, 15 - 17 February
2012. DOI: 10.2118/151781-MS.
[9] О.М. Петрухина, Справочное руководство
по применению ионоселективных электродов.
Издательство Мир, 1986.
[10] C.F. Smith, C.W. Crowe, and T.J. Nolan, “Secondary
deposition of iron compounds following acidizing
COMPLETINGꢀTHEꢀCHEMICALꢀSYSTEMSꢀFORꢀNEAR-WELLBOREꢀ
ACIDISINGꢀTREATMENTꢀOFꢀSANDSTONEꢀFORMATIONSꢀATꢀBACHꢀHOꢀ
ANDꢀRONGꢀFIELDS
Nguyen Van Ngo1, Le Van Cong1,3, Do Thanh Trung1, Nguyen Quoc Dung2, Dao Quoc Tuy3
1Petrovietnam Chemical and Services Corporation (PVChem)
2Vietsovpetro
3Hanoi University of Science and Technology
Email: conglv@pvchem.com.vn
Summary
The paper describes the process of completing the chemical systems for acidising treatment near the wellbore for sandstone formations
at Bach Ho and Rong fields of Vietsovpetro. The main components of the acid system (HF concentration and HCl/HF ratio) were improved to
suit the modern technology widely applied in sandstone formations and enhance the ability to control secondary precipitation of undesirable
products from Fe (III) and Al (III). On that basis, the authors also propose a number of further improvements for the acid system and relevant
technology for the final stage of production.
Key words: Acidising, near-wellbore, prevent secondary precipitation.
DẦUꢀKHÍꢀꢁꢀSỐꢀ4/2021ꢀ
13
10 trang
19/04/2022
1980
Bạn đang xem tài liệu "Hoàn thiện hệ hóa phẩm xử lý acid vùng cận đáy giếng vỉa cát kết tại mỏ Bạch Hổ và Mỏ Rồng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- hoan_thien_he_hoa_pham_xu_ly_acid_vung_can_day_gieng_via_cat.pdf
