Влияние соляно-кислотных обработок на внутрискважинное оборудование

Обработку призабойной зоны пласта (ПЗП) раствором соляной кислоты проводят на всех этапах разработки месторождения (залежи) для повышения фильтрационных характеристик ПЗП для повышения производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин.

Технологию и периодичность проведения работ обосновывают геологические и технологические службы нефтегазодобывающего предприятия опираясь на проект разработки месторождения, действующими инструкциями по отдельным видам ОПЗП с учетом технико-экономической оценки их эффективности.

Существует множество достоинств и недостатков  применения данной технологии.

К достоинствам можно отнести отсутствие необходимости глушения скважины на период обработки, большое число кислотных композиций, что позволяет подобрать оптимальный состав под любую скважину.

Однако, данная технология имеет ряд недостатков, к которым можно отнести уменьшение межремонтного периода подземного оборудования, вследствие химического корродирования металлов (с кислотой). [1, с 23]

В начале марта 2011 года  на скважине №3 Желябовского  и №160 Верхне- Ветлянского месторождений  произошло несколько случаев разрушения ниппельной части переходников  замков, ЗТУ 90-62 З-80 производства ОАО «Орский машиностроительный завод», изготовленных в декабре 2010 г. (рисунок 1).

Рисунок 1. Разрушение переходников замка ЗТУ 90-62 З-80

Переходники находились в скважинах при проведении обработки 12% соляной кислотой.

Переходники и муфты замков из скважины были изготовлены из стали марки 40ХМФА, с пределом прочности на уровне 1050 -1150 МПа (30-35 HRC) , что соответствуют требованиям ТУ.

При  проведении соляно-кислотных обработок pH среды в скважинах резко понижается до весьма низких значений. В результате, условия эксплуатации по классификации стандарта NACE MR0175/ ISO 15156 «НЕФТЯНАЯ И ГАЗОДОБЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ – МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДЕ ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ И ГАЗА» соответствуют самой жесткой  третей области. В соответствии с рекомендациями этого стандарта для использования в сероводородсодержащей среде пригодны стали после термической обработки, включающей закалку с последующим отпуском, нормализацию или нормализацию с последующим отпуском и имеющие твердость не выше 23 HRC.

Закаленная сталь с твердостью 35-37 HRC. непригодна для эксплуатации в средах, содержащих даже следы сероводорода.[2, с 43]

Из проведенных исследований следует: Разрушение ниппельной части переходников замков произошло в результате коррозионного растрескивания под напряжением, вследствие  воздействия на внутреннюю поверхность коррозионно-активной среды содержащей сероводород и  приложенных механических нагрузок.

Рисунок 2. Разрушение валов ЭЦН

Разрушению в результате коррозионного растрескивания под напряжением подвержены валы насосов ЭЦН, изготовленные из высокопрочных сталей мартенситно-аустенитного класса, марок 05Х16Н4Д2Б и 03Х14Н7В, которые в процессе эксплуатации испытывают также изгибающие, знакопеременные нагрузки (Рисунок 2).

Высокопрочные высокохромистые стали аустенитно-мартенситного класса с содержанием никеля до 6 %, с твердостью выше 40 HRC  весьма чувствительны к концентраторам напряжения, подвержены охрупчиванию и коррозионному растрескиванию при эксплуатации в H2S-содержащей среде. Всё это в конечном итоге приводит к их ускоренному разрушению.

Одно из этих предприятий предоставило данные о разрушении на её скважинах девяти валов насосов с группой прочности Т11 – Т14 проработавших от 7 до 217 суток.

HCl-содержащие растворы, применяемые ОАО «Самаранефтегаз» для обработки призабойных зон скважин, характеризуются крайне высокой коррозионной активностью, особенно, в сочетании с H2S-содержащими пластовыми средами.

Под воздействием HCl-содержащих растворов в присутствии следов сероводорода происходит коррозионное растрескивание высокопрочных материалов с твердостью 30-40 HRC (валов ЭЦН, пакеров, подвесных патрубков, технологических замков), время до разрушения может составлять несколько часов, и интенсивная общая коррозия, в том числе, и нержавеющих сталей, содержащих 13% хрома.[3, с 78]

Необходимо провести работу, направленную на понижение коррозионной агрессивности HCl-содержащих растворов, применяемых для обработки ПЗП и нейтрализацию сероводорода:

1. регламентировать способ ингибирования;

2. оценить способность кислотных растворов вызывать коррозионное растрескивание с учетом влияния сероводорода и применяемого ингибитора;

3. ужесточить входной контроль кислоты, применяемой для приготовления растворов;

4. после СКО в процессе освоения отбирать из пласта не менее 30м³ жидкости;

5. применять нейтрализаторы сероводорода.