Повышение производительности скважин путем термохимической обработки на месторождении

    Определим изменение концентрации 4 15%-ного соляно-кислотного раствора после растворения в нем Qм=40 кг магния. Уменьшение концентрации кислотного раствора, полностью нейтрализующегося, найдем по формуле 

                                      ,                                    (2) 

    где A — числовой коэффициент, который при концентрации кислоты до 18% равен 218, а при концентрации до 12%—214; 

                                     ,                               

    Следовательно, концентрация 15%-ного раствора соляной  кислоты уменьшится на 3 % и составит 12 % .

    Металлический магний при термохимических обработках применяют в виде стружек или прутиков (стержней), которыми заполняют реакционный наконечник и спускают его на трубах до глубины обрабатываемого интервала скважины. При использовании стружек: трудно рассчитать и выдержать определенный режим закачки соляной кислоты, так как они имеют различную толщину и плотность упаковки. Легче, поддается расчету применение магния в прутиках.

    Имеется реакционный наконечник с контактным стволом диаметром 114 мм, длиной 6 м; объем 1 м такого наконечника равен 0,00785 , а всего наконечника — 0,0471 . Стержни (прутики) магния диаметром —0,04 м, длиной по l=0,6 м помещают в наконечник пачками по 3 стержня. Всего в наконечник длиной 6 м войдет 10 таких пачек, т. е. 30 стержней.

    Определим интервалы закачки (объемов и  скоростей), т. е. режимы закачки соляной  кислоты.

    При расчете режима необходимо располагать  данными о том, за какое время  контакта кислоты с магнием реакция пройдет до намеченного снижения начальной концентрации раствора, т. е. за какое время концентрация НС1 понизится с 15 до 11,5% (для нагрева до 90°С) или с 15 до 12,2% (для нагрева до 75°С). Эти данные приведены в таблице 2.3.2.

Таблица 2.3.2

    Данные  о продолжительности реакции  до заданного остаточного содержания НС1 

Объем закачиваемого 15%-ного раствора (см3) на 1 см3 поверхности  магния	Продолжительность реакции (с) до остаточного содержания HСl
	11,5%	12,2%
1,1	10	7
1,7	13	10
2,0	15	11
2,7	18	13
3,7	22	18
4,2	25	20
5,3	30	25

 

    По  мере закачки соляной кислоты  через реакционный наконечник количество магния в нем будет непрерывно и неравномерно уменьшаться. Для равномерности процесса (достижения одинаковой температуры нагрева кислоты) скорость закачки его следует непрерывно уменьшать.

    Поэтому процесс растворения стержней разбивают  на пять интервалов с постепенным уменьшением диаметра, а следовательно, объема и массы стержней.

    Примем  уменьшение диаметра стержней для I интервала  с 4 до 3,5 см; для II интервала — о 3,5 до 3,0 см; для III интервала — с 3 до 2 см; для IV и V интервалов — соответственно, с 2 до 1 см и с 1 до 0 см.

    Для каждого из этих интервалов можно  принять процесс равномерным, соответствующим некоторым средним для интервала показателям.

    Порядок расчета на этом этапе следующий.

    Подсчитывают  поверхность всех стержней (10 пачек  по 3 стержня в каждой пачке, итого 30 стержней) в начальный и конечный момент интервала закачки соляной кислоты, а затем как среднеарифметическое из крайних значений — среднее значение поверхности для каждого интервала.

    Вычисляют объем пустот в наконечнике, заполненном  раствором при закачке, как разность между объемом реакционного наконечника и объемом всех стержней в начале и конце каждого интервала. Как среднеарифметическое из крайних значений получают средний для каждого интервала объем пустот (т. е. раствора) во всем наконечнике.

    Делением  среднего для каждого интервала  объема пустот на поверхность магния узнают, сколько кубических сантиметров, раствора приходится в среднем на 1 поверхности магния за каждый интервал. Результаты этих вычислений приведены в таблице 2.3.2.1

    На  следующем этапе расчета проводят такие операции.

    1. Определяют количество магния (в  килограммах), которое растворится в кислоте в течение каждого интервала процесса. Определяют количество магния, которое растворится в кислоте в течение первого интервала процесса. За этот интервал объем магния в реакционном наконечнике уменьшится на 

     = – = ,                                      (3) 

    где и — объемы магния в наконечнике соответственно в начале и в конце интервала, д ; и — диаметр стержней магния соответственно в начале и конце интервала (= 0,4 дм,  = 0,35 дм); I — длина одного стержня, 6 дм; n — число стержней в наконечнике (n = 30).

    Подставляя  данные в формулу (3), получим: 

     = – =  =5,3 д , 

    Масса этого объема магния при плотности  металлического магния =1,77 кг/дм3 составит: 

                             = = 5,3 1,77 = 9,4 кг ,                                           

    По  приведенной схеме подсчитывают количество магния, которое растворится в кислоте за каждый из последующих интервалов.

    Подсчитаем  количество магния во втором интервале: 

     = – =  =4,6 д , 

    Масса этого объема магния при плотности металлического магния =1,77 кг/дм3 составит: 

                             = = 4,6 1,77 = 8,14 кг ,                                                

    Подсчитаем  количество магния в третьем интервале: 

     = – =  =7,1 д , 

    Масса этого объема магния при плотности  металлического магния =1,77 кг/дм3 составит: 

                             = = 7,1 1,77 = 12,6 кг,            

    Подсчитаем  количество магния в четвертом интервале: 

     = – =  = 4,2 д , 

    Масса этого объема магния при плотности  металлического магния =1,77 кг/дм3 составит: 

                             = = 4,2 1,77 = 7,4 кг,      

    Подсчитаем  количество магния в пятом интервале: 

                = – =  =1,4  д , 

    Масса этого объема магния при плотности  металлического магния =1,77 кг/дм3 составит: 

                             = = 1,4 1,77 = 2,5 кг,              

    2.  Вычисляют объем 15%-ного кислотного  раствора, который должен быть  прокачан через наконечник, если  считать, что на каждый килограмм магния расходуется 0,1 15%-ного раствора при понижении концентрации кислоты до 11 % остаточного в растворе. Для первого интервала это составит: 

     = 0,1 ,                                                    (4) 

    где – объем 15%-ного кислотного раствора, ; 0,1—объем раствора, расходуемого для растворения 1 кг магния, ;  — масса растворенного магния, кг. Подставляя данные в формулу (4), получим: 

                                      = 0,1 9,4 = 0,94 , 

    Для второго интервала это составит: 

                                      = 0,1 8,14 = 0,814 , 

    Для третьего интервала это составит:

                     

                                     = 0,1 12,6 = 1,26 , 

    Для четвертого интервала это составит:

                      

                                     = 0,1 7,4 = 0,74 , 

    Для пятого интервала это составит:

                      

                                     = 0,1 2,5 = 0,25 , 

Таблица 2.3.2.1

    Результаты  вычислений поверхности магниевых  стержней для объемов кислотного раствора в заполненном наконечнике

Конечные  диаметры стержней, дм	Поверхность всех стержней (10 пачек),		Объем кислотного раствора в заполненном наконечнике,		Объем раствора на 1 см2 поверхности магния, с
	конечная	средняя	конечный	средний
0,40	2,34	2,18	0,0245	0,0271	1,2
0,35	2,03	1,89	0,0298	0,0323	1,7
0,30	1,74	1,44	0,0349	0,0382	2,7
0,20	1,15	0,85	0,04145	0,0372	4,3
0,10	0,57	0,28	0,0330	0,0350	12,5
0,0	0,00		0,0471