«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

Экспериментальное и теоретическое исследование растворения карбонатной породы в хелатных реагентах

УДК: 622.276.63
DOI: 10.33285/2073-9028-2022-2(307)-20-36

Авторы:

¹ Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, Москва, Российская Федерация
² Сколковский институт науки и технологий, Москва, Российская Федерация

Ключевые слова: хелатные реагенты, ЭДТА, карбонатный коллектор, лимонная кислота, хлорид аммония, молекулярная динамика

Аннотация:

Статья посвящена изучению растворения карбонатной породы в растворах хелатных реагентов и подбору интенсифицирующих составов на их основе. Хелатные реагенты обладают рядом преимуществ по сравнению с солянокислотными составами. Однако они имеют низкую растворяющую способность, которую можно повысить за счет добавок различной природы. Представленные исследования показывают, что наибольшая растворяющая способность этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) по отношению к карбонатной породе при различных температурах наблюдается при pH, близких к нейтральным, за счет выгодного сочетания протонной атаки и комплексообразования. Добавление лимонной кислоты и хлорида аммония приводит к повышению растворяющей способности за счет увеличения коэффициента диффузии реагента и увеличения энергии его адсорбции, что было выявлено с помощью метода молекулярной динамики. Полученный состав может послужить основой для создания реагента для интенсификации добычи.

Список литературы:

1. Experimental optimization of a recently developed matrix acid stimulation technology in he- terogeneous carbonate reservoirs/H. Jafarpour, H. Aghaei, V. Litvin, R. Ashena//Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2021. – Vol. 196. – Р. 108100. – DOI: 10.1016/j.petrol.2020.108100
2. Improving wormholing efficiency in carbonates with a novel system based on hydrochloric acid/C.S. Daeffler, J.F. del Valle, J. Kariampally [et al.]//SPE International Symposium on Formation Damage Control, 2018, Lafayette, Louisiana, February 7–9. – 2018. – DOI: 10.2118/189540-MS
3. Fredd C.N., Fogler H.S. The influence of chelating agents on the kinetics of calcite dissolution//Journal of Colloid Interface Science. – 1998. – Vol. 204, № 1. – P. 187–197. – DOI: 10.1006/ jcis.1998.5535
4. Fredd C.N., Fogler H.S. Influence of transport and reaction on wormhole formation in porous media//AIChE Journal. – 1998. – Vol. 44, № 9. – P. 1933–1949. – DOI: 10.1002/aic.690440902
5. Fredd C.N., Fogler H.S. Alternative Stimulation Fluids and Their Impact on Carbonate Acidizing//SPE Journal. – 1998. – Vol. 3, № 1. – P. 34–40. – DOI: 10.2118/31074-PA
6. Подбор железостабилизирующей добавки к кислотным составам для обработки терригенных коллекторов/Н.А. Карпунин, Д.В. Мардашов, Д.Г. Подопригора [и др.]//Газовая промышленность. – 2019. – Т. 792, № 11. – С. 104–108.
7. Нгиа Т.Т., Велиев М.М., Хай Л.В. Исследование новых композиционных составов на основе хелаторов и плавиковой кислоты для повышения продуктивности добывающих скважин с повышенными пластовыми температурами//Территория нефтегаз. – 2015. – № 10. – С. 42–48.
8. Somasundaran P., Agar G.E. The zero point of charge of calcite//Journal of Colloid and Interface Science. – 1967. – Vol. 24, № 4. – P. 433–440. – DOI: 10.1016/0021-9797(67)90241-X
9. Wu Y.T., Grant C. Effect of chelation chemistry of sodium polyaspartate on the dissolution of calcite//Langmuir. – 2002. – Vol. 18, № 18. – P. 6813–6820. – DOI: 10.1021/la011839a
10. Frenier W.W., Fredd C.N., Chang F. Hydroxyaminocarboxylic acids produce superior formulations for matrix stimulation of carbonates at high temperatures//SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 2001, New Orleans, Lousiana, September 30 – October 3. – 2001. – DOI: 10.2118/ 71696-MS
11. Hoang T.A., Ang H.M., Rohl A.L. Effects of organic additives on calcium sulfate scaling in pipes//Australian Journal of Chemistry. – 2009. – Vol. 62, № 8. – P. 927–933. – DOI: 10.1071/ CH08464
12. Campbell J.L., Eick M.J. Effects of oxyanions on the EDTA-promoted dissolution of goethite//Clays and Clay Minerals. – 2002. – Vol. 50, № 3. – P. 336–341. – DOI: 10.1346/ 00098600260358094
13. Molecular dynamics simulation and DFT calculation of “green” scale and corrosion inhibitor/ X. Chen, Y. Chen, J. Cui [et al.]//Computational Material Science. – 2021. – Vol. 188, November 2020. – P. 110–229. – DOI: 10.1016/j.commatsci.2020.110229
14. Optimum injection rate of a new chelate that can be used to stimulate carbonate reservoirs/M.A. Mahmoud, H.A. Nasr-El-Din, C.A. De Wolf, J.N. Le Page//SPE Journal. – 2011. – Vol. 16, № 4. – P. 968–980. – DOI: 10.2118/133497-PA
15. Pat. WO 90/11972, USA, IPC C02F 5/10, C23F 11/10. C23G 1/06. Sulfate scale dissolution/R.L. Morris, Paul J.M.; applicant Corporation “Mobil Oil”, filled 3.04.1990, published 18.10.1990.