16. ECHIPAREA I PUNEREA N PRODUCIE A SONDELOR DE MARE ADNCIME 16.1. ECHIPAMENTUL DE FUND AL SONDELOR DE MARE ADNCIME Datorit condiiilor deosebite de presiune i temperatur ntlnite la sondele de mare adncime, att pentru efectuarea probelor de producie ct i pentru exploatare, este necesar o echipare diferit fa de cea utilizat la sondele cu adncimi obinuite, echipare care are n vedere urmtoarele obiective principale: - asigurarea unui control permanent, att n timpul manevrelor ct i n timpul probelor de producie sau al exploatrii sondei; - protejarea coloanei de exploatare fa de presiunile ridicate ce s-ar putea dezvolta la deschiderea stratelor ct i mpotriva aciunii corozive a fluidelor din strat; - reducerea la minimum posibil a numrului de manevre cu garnitura de evi de extracie i a operaiilor de omorre a sondei, care duc la colmatarea stratului; - izolarea stratelor investigate n vederea retragerii la altele superioare, prin mijloace diferite i mbuntite fa de cimentrile de tip obinuit, care de multe ori sunt nereuite datorit presiunilor i temperaturilor ridicate din sond. n funcie de condiiile specifice fiecrei sonde exist o mare varietate de scheme de echipare a sondelor de mare adncime. n cele ce urmeaz este prezentat o schem general de echipare precum i descrierea dispozitivelor care intr n componena garniturii de evi de extracie. Echiparea sondei are n vedere introducerea i fixarea n coloana de exploatare, la 10-15 m deasupra intervalului perforat, a unui packer de tip permanent frezabil, care are rolul de a izola stratul productiv de coloana de exploatare. Introducerea packerului se face dup ce, n prealabil, s-a verificat starea coloanei cu un curtor extensibil pentru coloan (rotrovert). Prin construcia sa, packerul permite att producerea sondei prin intermediul niplurilor de etanare (care trec prin interiorul packerului), ct i izolarea stratului cu ajutorul clapetei cu care este prevzut packerul la partea inferioar. n componena garniturii de evi de extracie se includ o serie de dispozitive care permit efectuarea unor operaii n gaura de sond, fr a fi necesar extragerea i introducerea repetat a garniturii de evi de extracie (fig. 1). Acionarea unora din aceste dispozitive (valva de circulaie), precum i lansarea i etanarea altor dispozitive (duze i dopuri n niplurile R i F) se face cu scule introduse cu srma de la suprafa (diametrul srmei 1,9 2,3 mm). Izolarea stratului investigat n vederea retragerii la altul superior, se realizeaz cu ajutorul unor dopuri nerecuperabile (tip D1 sau DII) lansate, ca i packerele, cu un dispozitiv cu acionare electric (introdus cu cablul) sau cu acionare hidraulic (introdus cu evile de extracie). Niplul locator cu prag R. n acest niplu se introduce un dispozitiv de fixare (locator) la care se poate ataa un manometru de fund. Dup cum arat denumirea, prin el nu poate trece. locatorul, motiv pentru care este montat la partea inferioar a garniturii de evi de extracie. Manometrul de fund este fixat n niplul R cnd cercetarea sondei se face prin variaia debitului extras (pentru nregistrarea presiunii dinamice). Niplul R are i rolul de a opri cderea n gaura de sond a diferitelor scule (scpate accidental), deci joac rolul de sabot. Niplul selectiv F. Permite trecerea prin el a locatorului, la care se poate ataa, n acest caz, o duz de fund, un dop sau manometrul de fund. n niplul F inferior se monteaz, de regul, o duz de fund pentru prevenirea formrii criohidrailor. Duza se monteaz n niplul F de la partea inferioar deoarece aici temperatura este mai mare. Tot n niplul F de la partea inferioar se monteaz un manometru de fund atunci cnd 1

se face cercetarea sondei prin nchidere. n niplul F de la partea superioar se monteaz dopuri cu nchiderea total sau dopuri cu nchiderea

2

Fig. 1 Schema echipamentului de fund al sondelor de mare adancime ntr-un singur sens. Astfel se poate interveni pentru remedierea unor defeciuni la echipamentul de la suprafa fr a mai omor sonda. Acest niplu se fixeaz la o adncime de 2000-2400 m, pentru a permite efectuarea operaiei de pistonare. Reduciile de rezisten sunt tuburi cu perei groi, cu lungimea de circa 1 m. Acestea se monteaz n zonele de maxim turbulen, pentru a proteja evile de extracie de aciunea eroziv a fluidului extras. Locatorul G asigur etanarea evilor de extracie n packer i, de asemenea, cu ajutorul lui se controleaz adncimea de fixare a packerului i se face proba fixrii acestuia. Pentru proba fixrii packerului, se las pe acesta o greutate de 3-5 tf. Dac packerul nu rezist la aceast greutate, se mpinge prin coloan pn n sacul sondei i se introduce altul. Valva de circulaie lateral are rolul de a permite circulaia evi-coloan i invers, cnd aceasta este necesar la pornirea sau omorrea sondei, sau n cazul injectrii sub presiune a unor fluide n strat (acidizri, fisurri etc.). Deschiderea i nchiderea ferestrelor valvei se face cu ajutorul unui dispozitiv manevrat de la suprafa cu srma. Valva de siguran. Se monteaz la o adncime mai mare de 100 m. Meninerea valvei n poziie de lucru (deschis) se realizeaz prin presiunea transmis de la suprafa printr-o conduct de control de in, ataat la evile de extracie. Scurgerea voit sau accidental a presiunii provoac nchiderea valvei i, implicit, a sondei pe evile de extracie. Se folosete n mod obligatoriu la sondele marine n exploatare. Valvele de siguran pot fi cu clap i sferice. eava lustruit. Se monteaz o singur bucat la partea superioar a garniturii de evi de extracie. Aceasta este lustruit la exterior pentru a permite etanarea bacurilor prevenitorului de erupie. 16.2. ECHIPAMENTUL DE SUPRAFA AL SONDELOR DE MARE ADNCIME Datorit presiunilor mari care se pot dezvolta i pericolului producerii unor erupii libere necontrolate la operaiile de punere n producie a sondelor de mare adncime se folosete un complex de echipamente dup cum urmeaz: a) n timpul manevrrii evilor de extracie - prevenitor de erupie tip CAMERON LD (SE) figura 1; - prevenitor de erupie tip CAMERON U (DF). b) n timpul probelor de producie - prevenitor de erupie tip CAMERON LD; - bonet HB (fig. 1) pentru susinerea i etanarea evilor de extracie prin intermediul agtorului HB-A (fig. 2) pentru evi, nfiletat n bonet; - mosor de legatur ntre bonet i capul de erupie (unde este nevoie); - capul de erupie. c) n timpul operaiei de pistonare: - toate reperele de la punctul b, burlanul de pistonat, cutia de etanare pe cablu , dispozitivul de siguran care previne erupia sondei n cazul ruperii cablului i prevenitorul de erupie pe cablu. d) la sondele aflate n producie: - dispozitivul pentru suspendarea i etanarea evilor de extracie tip CAMERON F, boneta HB, mosor i capul de erupie. PREVENITORUL CAMERON LD (fig. 1 ) este un prevenitor orizontal cu etanare pe i acionare manual. Bacurile asigur simultan att etanarea spaiului inelar ct i susinerea greutii evilor de extracie prin intermediul agtorului. Este prevzut cu dou ieiri laterale care asigur circulaia fluidelor n sond. Joaca rol de tubinghead. 3

PREVENITORUL CAMERON U este un prevenitor orizontal dublu etajat cu dou rnduri de bacuri. Bacurile de jos sunt cu nchidre total, iar cele de sus cu nchidere pe evi. Acionarea lui se face hidraulic dar poate fi facut i manual. Folosirea lui este obligatorie ori de cate ori se introduc sau se extrag evile de extracie din gaura de sond. ANSAMBLUL BONET-AGATTOR Ansamblul bonet-agtor (fig. 1) face legatura intre evile de extracie i ventilul principal al capului de erupie (agtorul joac rolul de piatr). n interior agtorul denumit i HANGER este prevzut cu un filet special, iar la capete cu filet pentru evile de extractie. n filetul special se poate introduce un dop sau o supap de contrapresiune. Agtorul se nfileteaz la eava lustruit, care permite manevrarea garniturii de evi de extracie sub presiune prin bacurile nchise ale un prevenitorului CAMERON LD sau a dispozitivului CAMERON F pe o distan de 8-9 m (egal cu lungimea evii lustruite). Aceast manevr este necesar atunci cnd sonda manifest i valva de circulaie nu poate fi deschis pentru realizarea circulaiei de fluide n sond. n felul acesta niplele de etanare ies din packer i circulaia n vederea omorrii sondei poate fi efectuat pe la partea inferioar a evilor de extracie.

Fig. 1 Prevenitor cu bacuri tip CAMERON LD. 1 corp; 2 capac; 3 urub; 4 ochi de ridicare; 5 carcasa rulmentilor; 6 urub; 7 tij cu urub pentru acionarea bacurilor; 8 rulment; 9 ungtor cu bil; 10 inel metalic; 11 garnituri de etanare; 12 ungtor cu urub; 13 manon pentru cuplarea i manevrarea bacurilor; 14 bacuri cilindrice; 15 garnituri de cauciuc pentru etanarea pe evi; 16 - garnituri de cauciuc pentru etanarea bacurilor; 17 bol de centrare;18 eav de extracie lustruit la exterior; 19 agtor pentru evi tip Cameron HB-A; 20 bonet tip Cameron HB. 4

Fig. 2 Agtor pentru evi tip Cameron HB-A. 1 corp; 2 garnitur de etanare din cauciuc; 3 inel metalic de protecie; 4 pande ghidaj; 5 manon cu filet mare pentru fixarea agtorului n bonet; 6 manon de reazem; 7 tift tubular de siguran. 16.3. PREGATIREA I DESFURAREA OPERAIEI DE PUNERE N PRODUCIE 1. Deasupra flanei coloanei de exploatare se monteaz un prevenitor CAMERON LD iar deasupra acestuia prevenitorul CAMERON U. 2. Se introduc evile de extracie cu un curitor de coloan expandabil (ROTOVERT) i se cura coloana de eventualele coji de noroi, ciment sau rugin i se circul 2-3 volume de coloan pentru omogenizarea fluidului. 3. Se extrag evile de extracie cu ROTOVERTUL. 4. Se execut proba de etaneitate a coloanei n zona necimentat cu ajutorul unui dop recuperabil (F, C). 5. Se extrage un pas de evi i se monteaz eava lustruit. Se nchid bacurile prevenitorului CAMERON LD pe eava lustruit i se execut proba de presiune atat a coloanei ct i a prevenitorului CAMERON LD. 6. Se scurge presiunea din coloan, se deschid bacurile prevenitorului CAMERON LD, se nchid bacurile prevenitorului CAMERON U (pentru nchiderea pe evi) i se face proba prevenitorului CAMERON U. 7. Se scurge presiunea din coloan, se d la o parte eava lustruit, se introduce pasul de evi de extracie, se cupleaz dopul i se extrage pn n primul burlan de la suprafa. 8. Se decupleaz baioneta de la dop i se extrag evile de extracie la suprafaa. Se nchid bacurile pentru nchiderea total a prevenitorului CAMERON U i se execut proba de presiune a acestuia. 9. Se deschid bacurile prevenitorului CAMERON U, se introduc evile de extracie, se cupleaz cu dopul prin intermediul baionetei i se extrage dopul. 10. Se introduc evile de extracie i se nlocuiete fluidul din sond cu un fluid de perforare sau packer. 11. Se extrag evile de extracie. 12. Se execut perforarea. 5

13. Se introduc evile prevzute la partea inferioar cu o frez tronconic care va lucra n zona perforaturilor i cu un ROTOVERT care va lucra pan deasupra acestora. Se circul bine pentru eliminarea eventualelor resturi ramase de la operaia de perforare. 14. Se extrag evile de extracie. 15. Se introduce i se fixeaz n coloan la aproximativ 10 m deasupra perforaturilor un packer permanent. 16. Se introduc evile de extracie echipate cu toate dispozitivele necesare punerii n producie (nipluri, valv etc.) pan la 1 m deasupra packerului. 17. Se nlocuieste fluidul din sond cu un fluid special de packer i dup o circulaie prelungit pentru omogenizarea acestuia, se coboar ncet evile pn cnd locatorul G se aeaz pe packer. 18. Se face proba de fixare a packerului lsnd pe el o greutate de 3-5 tf. 19. Se ridic evile astfel nct locatorul G sa rmn la 1-2 m deasupra packerului. 20. Se nchid bacurile prevenitorului CAMERON U pe exteriorul evilor i se face proba de etaneitate a niplurilor n packer, ridicnd presiunea n spaiul inelar cu 100150 bar. 21. Se scurge presiunea din coloan, se retrag evile pn cnd niplurile de etanare ies din packer i se monteaz eava lustruit i agtorul de evi (hanger). 22. Se coboar evile pn cnd niplurile de etanare intr n packer, iar locatorul G ramane deasupra acestuia cu cca 1 m i se execut proba de etanare a niplurilor n packer la 100-150 bar. 23. Se monteaz n agtor un dop (H) sau o supap de contrapresiune pentru a preveni o eventual erupie a sondei prin evi n timpul demontrii prevenitorului CAMERON-U. 24. Se demonteaz prevenitorul CAMERON U. Fazele demontrii prevenitorului CAMERON U i montrii capului de erupie sunt:

Fig. 3 Fazele de montaj ale capului de erupie. 1. Se nchid bacurile prevenitorului CAMERON LD i se suspenda ntreaga greutate a evilor prin intermediul agtorului pe aceste bacuri (fig. 3,a). 2. Se d bucata de manevr la o parte. 6

3. Se demonteaz prevenitorul CAMERON U i se da la o parte. 25. Se monteaz bucata de manevr, se ine garnitura n crlig, se deschid bacurile prevenitorului CAMERON LD, se trage garnituara n sus, se monteaz broasc cu pene (bacuri) deasupra flanei prevenitorului CAMERON LD i se suspend garnitura de evi n broasca cu bacuri (fig. 3,b). 26. Se demonteaz bucata de manevr. 27. Se nfileteaz boneta HB mpreun cu capul de erupie n agtor. 28. Se suspend ntreaga greutate n crlig i se d la o parte broasca cu bacuri. 29. Se coboar boneta mpreun cu capul de erupie peste flana prevenitorului CAMERON LD i se fixeaz n uruburi (fig. 3,c). 30. Se nchid bacurile prevenitorului CAMERON LD pe exteriorul evilor. 31. Se monteaz deasupra ventilului de pistonat dispozitivul CAMERON UNIVERSAL 1000 figura 4. 32. Se deschide ventilul de pistonat i ventilul principal i cu ajutorul tijei CAMERON 1000 se extrage dopul H din agtor. 33. Se nchid cele doua ventile i se demonteaz dispozitivul CAMERON UNIVERSAL 1000. 34. Se monteaz deasupra ventilului de pistonat instalaia special de manevr n sond, sub presiune, a dispozitivelor introduse cu srm. 35. Se introduce dispozitivul pentru deschiderea valvei de circulaie i se deschide valva. 36. Se introduce prin evi un fluid cu densitate mai mic pan la nivelul valvei i se nchide valva. Se las sonda n repaus cteva ore pentru a vedea modul de comportare al acesteia. 37. Dac sonda nu pornete se nlocuiete fluidul din evi cu altul cu densitate i mai mic ajungndu se pn la nlocuirea cu ap. nlocuirea cu fluide de densitate mai mic se face n trepte, nchiznd valva dup fiecare treapt i fcnd o pauz de cteva ore (dup fiecare treapt) pentru a observa modul de comportare al sondei. n cazul n care sonda nu pornete nici n urma nlocuirii fluidului din evi cu ap, se trece la denivelarea cu azot.

7

Fig. Fig. 5

4.

38. Dac sonda nu pornete nici n urma operaiei de denivelare cu azot, atunci se trece la efectuarea unei operaii de stimulare a afluxului. Pentru aceasta se procedeaz astfel: - se deschide valva de circulaie i se umple sonda prin circulaie invers (coloan evi) cu fluid de packer; - se nchide valva de circulaie; - se monteaz dispozitivul CAMERON UNIVERSAL 1000 i se fixeaz un dop H n agtor; - se demonteaz dispozitivul CAMERON UNIVERSAL 1000; - se demonteaz boneta mpreun cu capul de erupie; - se monteaz peste prevenitorul CAMERON LD prevenitorul CAMERON U; - se extrag evile de extracie i se dau la o parte dispozitivele speciale (nipluri, valv, etc.); - se introduc evile de extracie prevzute la captul inferior cu un sper (eav de extracie cu diametrul mai mic decat diametrul interior al packerului) figura 5; - se nlocuiete fluidul de sub packer cu o substana tensioactiv. Dac nu s-ar introduce substana tensioactiv atunci cnd se efectueaz acidizarea fluidul de sub packer ar fi introdus n strat, ceea ce ar conduce la un blocaj i mai mare. Substana tensioactiv are i rolul de a debloca stratul. - se extrag evile cu sperul; 8

- se introduc evile echipate cu toate dispozitivele necesare punerii n producie (nipluri, valv, etc.). Pn la deschiderea valvei operaiile se repet idendic ca mai sus. - se deschide valva de circulaie i se injecteaz prin evi acid pn cnd acesta ajunge la nivelul valvei; - se nchide valva de circulaie i se efecueaz operaia de acidizare; - se deschide valva de circulaie i se introduce prin evi apa pn n dreptul acesteia dup care se nchide; - se las sonda n repaus cteva ore i dac nu pornete se trece la denivelarea cu azot; 39. Dac sonda nu pornete nici dup denivelarea cu azot stratul se abandoneaz i se trece la efectuarea probelor de producie la un strat superior. Se procedeaz astfel: - se nlocuiete fluidul din sond cu un fluid cu densitatea egal cu cea a fluidului cu care s a spat sonda; - se extrag evile de extracie; - se introduce i se fixeaz n filetul ptrat al packerului un dop recuperabil tip D 1 sau D 2. De asemenea se poate fixa n coloana deasupra packerului un dop nerecuperabil tip N. 40. Daca sonda pornete, dar n timpul probelor apar situaii anormale cum ar fi: creterea presiunii la capul de erupie peste cea corespunzatoare echipamentului existent, apariia de presiuni n spaiul inelar, pierderea fluidului din spaiul inelar etc., atunci se trece la omorrea sondei. Pentru aceasta se procedeaz astfel: - se injecteaz prin evi un fluid cu densitatea egal cu a fluidului din coloan pn cnd presiunea la nivelul valvei se echilibreaz; - se deschide valva de circulaie i se circul invers pn cnd fluidul din sond se omogenizeaz; - se las sonda n repaus 4 6 ore i se urmrete modul de comportare al ei. Dac nu se ntampla nimic deosebit se trece la remedierea defeciunii care a necesitat omorrea sondei. Observaie: Dac valva de circulaie este blocat i nu poate fi deschis cu ajutorul dispozitivului manevrat cu srm atunci se procedeaz astfel: - se demonteaz uruburile flanei bonetei; - se extrage sub presiune garnitura de evi mpreun cu boneta i capul de erupie, prin bacurile nchise ale prevenitorului CAMERON LD, pe o distan egal cu lungimea evii lustruite. Astfel niplurile de etanare ies din packer i circulaia poate fi efectuat pe la partea inferioar a evilor de extracie. 17. ECHIPAMENTUL SONDELOR N POMPAJ CU PRJINI I ELICOIDAL 17.1. POMPAJUL CU PRJINI Dintre sistemele de extracie, pompajul de adncime este cel mai rspndit, se aplic n faza final de exploatare a unui zcmnt de iei, atunci cnd exploatarea sondelor prin erupie artificial reclam un consum exagerat de gaze injectate, sau n situaia cnd stratul nu suport contrapresiune. Sistemele de pompaj de adncime se clasific dup modul n care se transmite de la suprafa la pomp energia necesar funcionrii acesteia, astfel: a) Pompaj de adncime cu prjini; b) Pompaj de adncime fr prjini; cu pompe hidraulice, cu piston sau cu jet ; cu pompe centrifuge de fund. n prima categorie, care face obiectul acestui capitol, sunt cuprinse pompele introduse n sond i acionate de la suprafa prin intermediul garniturii de prjini de 9

pompare. Prjinile care transmit micarea de la suprafa la pomp pot fi cu seciune plin sau (mai rar) tubulare, acionate de uniti de pompare cu balansier sau fr balansier (pneumatic, hidraulic sau mecanic). n majoritatea rilor cu industrie petrolier dezvoltat i faz naintat de exploatare a ieiului, pompajul cu prjini deine o pondere nsemnat, att ca numr de sonde, ct i ca debit extras. Acest lucru se datoreaz marilor avantaje pe care le prezint: simplitatea construciei i uurina deservirii utilajelor. n prezent, peste 85 % din totalul sondelor n producie din tara noastr se exploateaz prin pompaj de adancime cu prjini. 1. Instalaia de pompare cu prjini O instalaie de pompare, cum este cea prezentat in figura 1.1, cuprinde utilajul de fund i de suprafa. Utilajul de fund se compune din pompa de adncime 1, separatorul de fund pentru gaze i nisip 2 , evile de extracie 3, prjinile de pompare 4, ancora pentru evile de extracie 5, curitoarele de parafin 6. Utilajul de suprafa cuprinde unitatea de pompare, capul de pompare 8 i conducta de amestec 9. La rndul su unitatea de pompare se compune din balansierul 11 care se sprijin pe o capr de susinere 15, reductorul 12, bielele 13, manivelele 14, rama sau sania 7 i electromotorul 10. Pompa este introdus n coloana de exploatare cu supapa fix sub nivelul la care se stabilete lichidul n coloan, cnd pompa funcioneaz. Distana de la nivelul de lichid (nivel dinamic) pn la supapa fix se numete submergen dinamic a pompei(h).

10

Fig.1.1 Modul de funcionare al unei instalaii de pompare cu prjini Pompa de adncime reprezint elementul principal al instalaiei de pompare, deoarece modul de funcionare al acesteia depinde n cea mai mare msur de calitatea de lichid adus. Pompa de adncime (fig. 1.2) este format dintr-un cilindru 1, avnd la partea inferioar un scaun cu bil 2, cu rol de supap de aspiraie, care se mai numete i supap fix i un piston cilindric mobil 3, prevzut cu un scaun cu bil 4, cu rol de supap de refulare, care se mai numete i supap mobil. Ansamblul cilindru piston este fixat etan la partea inferioar a garniturii de evi de extracie 6 i scufundat n lichidul 7, aflat n coloana de exploatare 8 a sondei.

11

a) Fig. 1.2

b)

Pistonul este acionat de la suprafa prin intermediul prjinilor de pompare 5, de la care primete o micare alternativ. Micarea circular transmis de la motor la reductor este transformat de sistemul biel manivel n micare alternativ rectilinie; prin intermediul balansierului i al garniturii de prjini de pompare, aceast micare este transmis pistonului. Pompa cu piston este, deci, o pomp n care lichidul este ridicat din sond la suprafa prin micare rectilinie alternativ a pistonului n cilindrul pompei. n funcie de deplasarea alternativ a pistonului, procesul de funcionare al pompei cu piston este periodic. Ciclul de pompare este format din doua faze: aspiraie i refulare. Fazele ciclului de funcionare al pompei sunt comandate de cele dou supape, care deschid, respectiv nchid periodic accesul lichidului din sond n cilindrul pompei, respectiv din cilindrul pompei n evile de extracie. Fazele principale ale ciclului de pompare sunt prezentate n fig. 1.2. La nceputul cursei n sus a pistonului (fig. 1.2,a) supapa mobil se nchide, iar greutatea lichidului din evi, corespunzatoare seciunii brute a pistonului, este preluat de prjinile de pompare. Odat cu deplasarea ascendent a pisonului se creaz o depresiune n cilindrul pompei, iar supapa fix se deschide imediat ce presiunea de deasupra ei scade sub valoarea presiunii din sond, permind lichidului din coloana s intre n cilindrul pompei. La cursa n jos a pistonului (fig. 1.2,b) supapa fix se nchide, deoarece lichidul de sub piston este comprimat, iar supapa mobil se deschide numai cnd presiunea lichidului de sub piston depaete presiunea coloanei de lichid din evile de extracie; ca urmare, greutatea lichidului se transfer de pe piston pe evile de extracie. Pistonul se deplaseaz n jos prin lichidul din cilindrul pompei. Rezult c pompa de extracie este, n principiu, o pomp cu piston cu simplu efect. Este de menionat c de multe ori cilindrul pompei de adncime nu este umplut complet cu lichid n timpul cursei ascendente. O parte din volumul cilindrului este umplut cu gaze, ceea ce conduce la un randament sczut al pompei. Dac volumul de gaze aspirate este mare, la coborrea pistonului, presiunea ieiului i a gazelor de sub acesta nu crete destul pentru a putea deschide supapa mobil. La cursa ascendent, fluidul se destinde, dar presiunea n pompa este nc destul de mare ca s nu permit deschiderea supapei fixe de aspiraie. n acest caz, pompa este blocat cu gaze i nu produce. Trebuie menionat c fenomenul de blocare cu gaze nu este n general permanent. n momentul producerii lui, pompa nedebitnd, nivelul de lichid n coloan (submergena) creste pn cnd va nvinge contrapresiunea ce meninea nchis supapa fix, i astfel o cantitate de lichid va patrunde n pomp. Crescnd cantitatea de 12

fluid incompresibil din pomp, la cursa descendent urmatoare, sub piston se va realiza o presiune superioar; ca urmare, supapa mobil se deschide i o cantitate de gaze i lichid trece deasupra pistonului. Pompa va funciona cu un debit redus un timp oarecare, dup care blocarea se va produce din nou.Astfel, pompa va produce intermitent, n rafale, cu debit redus de lichid. Transferul greuttii lichidului de pe piston la evile de extracie i invers influeneaz mult micarea pistonului n pomp, datorit alungirilor alternative ale evilor de extracie i prjinilor de pompare. Astfel, cursa pistonului n pomp difer de cursa prjinii lustruite la suprafa. 2. Utilajul de fund al sondelor n pompaj de adancime Pompele de extracie Pompele de extracie acionate cu prjini pot fi clasificate astfel: A) Dup modul de introducere: introduse cu evile de extracie, tip T (Regular); introduse cu prjinile de pompare, tip P (Insert). B) Dup destinatie: pompe uzuale; pompe speciale. C) Dup construcia cilindrului: cu cilindru dintr-o bucat; cu cilindru din mai multe cmi (linere); D) Dupa tipul pistonului: piston cu sau fr rile dintr-o bucat; piston cu garnituri de etanare. E) Dup numrul scaunelor cu bile folosite la aspiraie i refulare: varianta a, cu doua scaune cu bil (unul de aspiraie i unul de refulare); varianta b, cu trei scaune cu bil (unul de aspiraie i dou de refulare); varianta c, cu trei scaune cu bil (dou de aspiraie i unul de refulare); varianta d, cu patru scaune cu bil (dou de aspiraie i dou de refulare). F) Dup felul fixrii pompei sau supapei fixe: cu dispozitiv de fixare mecanic; cu dispozitiv de fixare cu cupe. G) Dup locul fixrii pompei: cu fixare la partea superioar a pompei; cu fixare la partea inferioar a pompei. n Romnia se construiesc pompe de extracie dup dou normative: a) Pompe de extracie dup standardul internaional A.P.I. Std. 11 AX Ed.1971. b) Pompe de extracie dup standardul romnesc, conform STAS 2896 66. b. Pompe de extracie dup standardul romnesc. Conform STAS 2896 66 se construiesc n urmatoarele patru tipuri: tip TB, cu piston metalic i cu cilindrul din mai multe cmi; corpul pompei se introduce n sond cu evile de extracie, iar pistonul cu prjinile de pompare; tip TI, cu piston cu garnituri de etanare i cu cilindrul dintr-o bucat; corpul pompei se introduce cu evile de extracie, iar pistonul cu prjinile de pompare; 13

tip P, cu piston metalic mobil i cu cilindrul din mai multe cmi; pomp complet se introduce cu prjinile de pompare. Aceste pompe se execut n dou variante: pompe tip P cu fixare la partea superioar; pompe tip P cu fixare la partea inferioar; tip PCML, cu piston metalic fix i cu cilindru mobil lung, din mai multe cmi ; pompa se introduce cu prjinile de pompare. 3. Utilajul de suprafa al sondelor n pompaj de adncime Unitatea de pompare Unitatea de pompare este instalaia mecanic de suprafa utilizat pentru acionarea pompelor de extracie prin intermediul garniturii de prjini de pompare. Aceasta are rolul de a transforma micarea e rotaie dat de motorul electric sau termic ntr-o micare rectilinie alternativ. Cele mai rspndite uniti de pompare sunt unitile individuale cu balansier. Unitatea individual cu balansier, prezentat n fig. 1.3. se compune din elementele descrise mai jos.

14

Fig. 1.3 Rama de baz (sanie) 1 este realizat prin sudare din profile laminate pe care se fixeaz capra, reductorul i motorul. Capra 2 sau piciorul balansierului, are forma de trunchi de piramid i se execut prin sudare din oel profilat. Pe ea se sprijin balansierul 3 prin intermediul lagrului central 4. Balansierul principal 3, este o grind n form de I, executat din tabl sudat cu ntrituri i se sprijin la mijloc pe lagrul central 4, compus dintr-un suport lagr i dou lagre de rostogolire. El oscileaz n plan vertical n jurul unui bol fixat n cele dou lagre cu rulmeni oscilani ale lagrului central. Pentru a mri cursa prjinii lustruite, raportul dintre cele dou brae ale balansierului (braul din fa / braul din spate) are valori cuprinse ntre 1,2 i 1,5. Lagrul central are posibilitatea de centrare a capului de balansier pe verticala gurii sondei, permind deplasarea balansierului odat cu lagrul pe placa superioar caprei (este prevzut cu guri ovale pentru uruburile de fixare). Capul de balansier 7 (cap de cal) situat la captul anterior al balansierului, se execut din tabl sudat. La partea superioar are o rol pentru trecerea cablului de suspendare 14 de care se leag puntea de susinere. Capul de balansier asigur prjinii lustruite o micare ct mai apropiat de micarea rectilinie. n acest scop, capetele de balansier se construiesc n forma unui arc de cerc, cu o raz egal cu distana dintre capul de balasier i lagrul central al balansierului. Astfel n orice poziie, cablul de suspendare al prjinilor rmne tangent la capul de balansier n timpul oscilaiilor balansierului, iar prjina lustruit are o micare rectilinie pe gura sondei. Capul de balansier este articulat la balansier printr-o balama care-i permite rabatare la 90 n jurul axului vertical, lateral fa de poziia de lucru lsnd liber trecerea macaralei pe axa sondei pentru manevrarea n sond a evilor de extrecie i a prjinilor de pompare. Capul de balansier poate fi blocat n cele dou poziii, poziia de lucru sau poziia rabatat cu ajutorul dispozitivului 26 acionat manual. La partea superioar, balaniserul este prevzut cu un lagr sferic 6, de care este legat balansierul egalizator 5 sau traversa, executat din profile de oel sudate n form dreapt sau de arc. Acest balansier egalizator, pe lng c egalizeaz eforturile din biel, datorit lagrului sferic prin care se fixeaz de balansierul principal, are i posibilitatea s oscileze n plane diferite. Prin acest sistem se evit transmiterea la reductor a eforturilor brute sau a vibraiilor din grinda balansierului. Legtura dintre balansier i reductor se realizeaz prin intermediul sistemului biel-manivel. Cele dou biele 8 construite din oel profilat sau material tubular se articuleaz prin lagre sferice la balansierul egalizator i prin articulaiile sferice 10 la manivelele respective. Manivelele 9 sunt brae construite din oel turnat sau forjat i se fixeaz prin pene pe axul principal al reductorului. Solidarizarea ntre biel i manivel se face prin inter-mediul unui ax conic ce intr ntr-o articulaie sferic (butonul manivelei). Corpul mani-velei este prezvut cu 4-6 guri dispuse radial, n care se poate fixa axul conic, variindu-se n acest mod lunginea cursei prjinii lustriute. La unitile de pompare mici, 1,5 i 3 tf, lungimea cursei se poate regla prin deplasarea butonului de manivel pe nite glisiere cu ajutorul unui urub de deplasare n aa fel, nct variaia lungimii cursei este continu ntre 0,4 i 1,2m. Pe manivelele 9 sunt fixate greutile de echilibrare 12 n form de plci de font. La unele uniti (5 tf), se aeaz greuti de echilibrare 11 i pe balansier n partea pos-treioar. Sistemul de frnare 16 permite oprirea sigur i blocarea unitii de pompare cu manivelele n poziia dorit. Acesta se compune dintr-un sistem de prghii care 15

acionea-z doi saboi de friciune n interiorul unui tambur montat pe arborele de intrere al reductorului. Pe picior este prevzut scara 27 pentru controlul balansierului, lagrelor, etc. Unitatea de pompare mai are un grilaj 18, o platform 24 pe redactor, o platform 20 pe capr i aprtoarele pentru curele 19. O unitate individual de pompare se caracterizeaz printr-o serie de parametrii de funcionare, dintre care cei mai importani sunt: - sarcina maxim la capul balansierului; - lungimea maxim a cursei prjinii lustrite; - numrul maxim de curse duble pe minut; - cuplul maxim la redactor. Sarcina maxim la balansier este definit ca fiind sarcina maxim la prajina lustruit pe care o poate suporta unitatea de pompare n elementele sale: balansier, picior, lagr, biele, etc. Sarcina maxim la capul balansierului determin limita capacitii unitii de pompare, care este n funcie de adncimea de fixare i diametrul pompei de extracie. Unitile de pompare se construiesc pentru o gam finit de lungimi de curse (48 lungimi de curse). Lungimea cursei la prjina lustruit se obine prin schimbarea pozitiei articulaiei sferice pe manivele. Lungimea maxim a cursei prjinii lustruite are o influen deosebit asupra modului de construcie i a greutii unitii de pompare. Numrul de curse duble ale prjinii lustruite n unitatea de timp, caracterizeaz regimul de pompare i mpreun cu lungimea cursei prjinii lustruite definete productivitatea instalaiei de pompare pentru diferite diametre ale pompelor de extracie. Numrul de curse duble pe minut ale prjinii lustruite este de circa 420, acesta fiind limitat de adncime i de creterea ruperilor n garnitura de prjini de pompare, deoarece frecvena acestor ruperi este direct proporional cu numrul de curse duble n unitatea de timp. Prin modificarea diametrului roii de transmisie a motorului se regleaz raportul total de reducere motor-manivel respectiv numrul de curse duble pe minut al balansierului. Unitile de pompare se clasific dup mai multe criterii: a) Dup poziia reductorului pe rama de baz, n dou variante: - varianta S (stabil), cu reductorul montat pe un postament cu nlimea mic sau direct pe rama de baz; - Varianta T (transportabil), cu reductorul montat pe un postament metalic nalt. Se menioneaz c unitile individuale pe pompare cu o sarcin la capul balansierului pana la 5,2 tf sunt construite numai n varianta T, iar cele de 5,219,3 tf sunt construite pentru ambele variante. b) Dupa modul de echilibrare, n trei variante: - cu contrabalansare combinat, avnd contragreutile montate atat la manivele ct i pe capatul din spate al balansierului (tip C); - cu contrabalansare rotativ, avnd contragreutile montate pe manivele (tip M); - cu contrabalansare oscilant, avnd contragreutile montate pe captul din spate al balansierului (tip B). n ceea ce privete echilibrarea exist: echilibrare pe balansier la unitile de 0,9; 1,5 si 3 tf, echilibrare combinat la unitatea 5 tf si echilibrare pe manivel la celelalte uniti. c) Dup sarcina maxim la prajina lustruit: unitai de pompare de 0,9; 1,5; 3; 5; 5,2; 6,4; 7; 9; 10; 12; 15; 19,3 tf. Notarea convenional a unei uniti de pompare se face, de exemplu, astfel: UP 15T 5000 10.000 M cu urmtoarele semnificaii: UP - unitate de pompare; 16

15 - sarcina maxim la prajina lustruit, tf; T - reductorul montat pe un postament metalic nalt; 5000 - cursa maxim a prjinii lustruite, mm; 10.000 - cuplul maxim la reductor, kgf.m;

18. SUPAPE DE GAZ - LIFT 18.1. SUPAPE NTREBUINATE LA ERUPIA ARTIFICIAL CONTINU 1.Supape cu burduf Supapele cele mai ntrebuinate la erupia artificial continu sunt de tipul cu burduf, acionate de presiunea din coloana sondei ( fig.1). Burduful acestor supape ( practic burduful i domul supapei ) este ncrcat cu azot, un gaz inert i cu caracteristici bine determinate. Fora de nchidere a acestor supape este dat de presiunea din burduf Pbt , sau de o combinaie burduf cu presiune i arc. Aceste supape mai sunt prevzute la partea inferioar cu o supap de reinere ( fig. 5) care mpiedic trecerea lichidului din evile de extracie n coloan. Cunoscnd dimensiunile elementelor constructive ale supapelor i presiunilor Pbt i Pt, funcionarea acestora rmne controlat doar de doi parametrii : presiunea de deschidere i presiunea de nchidere.

Fig. 1 Supapele obinuite au pentru o anumit valoare a lui Ab diferite valori Av. De asemenea, diferena ntre Pdesch i Pnch este este cu att mai mare cu ct presiunea n evile de extracie Pt este mai mic. n literatura de specialitate, diferena dintre presiunea de deschidere i presiunea de nchidere a unei supape poart denumirea de 17

valve spread. Supapele cu burduf caracterizate prin existena unei Pdesch > Pnch se numesc supape neechilibrate. La deschiderea acestor supape, atunci cnd sunt nchise, contribuie att presiunea din coloan care acioneaz pe suprafaa (Ab- Ab) ct i cea din evi care acioneaz pe suprafaa Av. La nchidere acestor supape, atunci cnd ele sunt deschise, contribuie numai presiunea din coloan; cnd aceasta scade sub valoarea Pbt supapa se nchide. Pe acelai principiu de lucru funcioneaz i supapele acionate de presiunea din evile de extracie (fig. 2). La deschidere acioneaz presiunea din evi care se exercit pe suprafaa ( Ab Av) i presiunea din coloana care acioneaz pe suprafaa Av.

Fig. 2

Fig. 3

nchiderea lor este comandat numai de presiunea din evi. Cnd aceasta scade sub valoarea lui Pbt supapa se nchide. Supapele cu burduf caracterizate prin Pdesch= Pnch se numesc supape echilibrate. n figura 3 este reprezentat schematizat o asemenea supap pe baza unei 18

anologii de funcionare ntre pistonul acionat de presiune i burduful supapei. Principala carecteristic a acestor supape const n faptul c ele nu sunt influenate de presiunea din evile de extracie. Dup cum se observ pe figura 3 presiunea din coloan acioneaz n permanen pe o suprafa corespunztoare lui Ab n timp ce la supapele neechilibrate presiunea din coloan acioneaz, pentru deschidere pe o suprafa egal cu ( Ab Av).Pentru a ndeplini aceast condiie este necesar ca seciunea tijei supapei s fie i ea egal cu Av. La asemenea supape Pdesch=Pnch=Pbt. O ct de mic scadere a presiunii din coloana sondei atrage dup sine nchiderea supapei. 2. Supape echilibrate cu manon flexibil Aceste supape (fig. 4) de tip Otis sunt total diferite din punct de vedere constructiv de supapele obinuite, fiind de tip concentric i montate ntocmai ca o muf ntre dou buci de eav. Elementul principal a acestor supape este un manon elastic care izoleaz etan domul supapei n care exst o anumit presiune. Manonul elastic mpiedic ptrunderea gazelor n evi cnd supapa este nchis (fig.4,a). Cnd presiunea din coloan depete presiunea existent n domul supapei, manonul elastic sufer o deformaie datorit creia gazele din coloan ptrund n evile de extracie (fig.4,b). Aceast supap fiind echilibrat, nu este influenat de presiunea din evile de extracie, nchizndu-se i deschizndu-se la aceeai presiune. Ea acioneaz ca un orificiu de trecere expandabil al unui regulator de presiune permind s treac debitul de gaze care este injectat n coloan. Principiul orificiului expandabil face ca acest tip de supap s fie ideal pentru erupia artificial continu. n acelai timp poate fi folosit i la erupia artificial intermitent, suprafaa de trecere a gazelor fiind echivalent unui orificiu de diametrul de 1" . La aceste supape Pdesch=Pnch =Pdom. Presiunea din dom depinde de presiunea la care a fost ncrcat acesta la suprafa i de temperatura la care lucreaz supapa n sond. Acest tip de supap este singurul recomandat pentru coloane cu diametrul foarte mic, deoarece diametrul lor exterior nu depete pe cel al mufelor.

Fig. 4 3. Supape de reinere

19

Orice supap ntrebuinat la sondele n erupie artificial trebuie s aib la ea ataat o supap de reinere. Rolul acestei supape este s mpiedice trecere fluidului din evile de extracie n coloana sondei. Aceast supap, de fapt, o bil sau o semisfer, poate face corp comun cu supapa propriu-zis sau poate fi ataat la ea prin nfiletare. Uneori supapele de erupie artificial sunt prevzute, pentru siguran, cu dou asemenea supape (fig.5). Este de remarcat c, prin construcia lor, aceste supape de reinere, fixate sub supapa obinuit, nu mpiedic presiunea din evile de extracie s acioneze asupra tijei care comand deschiderea supapei cu burduf. Supapele de reinere intr n funciune datorit : vitezei fluidului care trece pe lng ea i o antreneaz n sus pe scaunul ei, avnd n vedere c este construit dintru-un material uor (ebonit); aciunii unui arc cuplat cu cea a vitezei fluidului; unui element de reinere elastic ca n cazul supapelor cu manon flexibl. n cazul sondelor preluate din foraj noroiul urmeaz s fie nlocuit urmnd drumul evii de extracie coloan. Aceast circulaie devine posibil prin aplicarea unei presiuni n evile de extracie. Astfel ntre evi i coloan apare o presiune diferenial. Aceasta are tendina s provoace trecerea noroiului din evi n coloan deoarece supapele sunt deschise datorit presiunii hidrostatice exercitate n fluidul din sond. Aceast tendin nu se poate materializa deoarece supapele de reinere se nchid imediat datorit vitezei fluidului, protejnd astfel supapele propriu-zise. Prin urmare, supapele de reinere prelungesc durata de funcionare a supapelor obinuite.

Fig. 5 20

De asemenea, n cazul unor operaii de introducere a unor fluide sub presiune n strat, aceste supape mpiedic trecerea acestora n coloan. Utilizarea supapelor de reinere uureaz foarte mult pornirea sondelor, deoarece lichidul venit din strat se acumuleaz numai n evile de extracie. Astfel, la pornirea sondei nu mai este nevoie s se elimine lichidul care s-ar fi acumulat, n caz contrar i n coloan. n plus, este eliminat i pericolul deteriorrii supapelor de ctre nisipul care se poate gsi numai n evile de extracie. Sunt situaii cnd sondele n urma unor tratamente de stimulare, ncep s erup natural cu presiuni mari n evile de extracie deoarece ieirea din sond este duzat. Dac n-ar exista aceste supape de reinere fluidul produs ar ptrunde n coloana sondei. Ca urmare, rezistena acesteia ar slbi att din cauza presiunii mari ct i a aciunii corozive a fluidelor produse de sond. n cazul injeciilor sub presiune n strat trebuie s se in seama ca presiunea diferenial evi de extracie coloan s nu distrug (sfrme) supapele de reinere. 18.2. SUPAPE SPECIALE PENTRU ERUPIA ARTIFICIAL INTERMITENT Denumirea de supape speciale se refer indeosebi la supapele de lucru prin care se injecteaz gazele pentru realizarea ciclului de liftare. Diferena dintre presiunea de deschidere i cea de nchidere la o supap este cu att mai mare cu ct orificiul de trecere al supapei Av este mai mare, respectiv R=Av/Ab este mai mare. Aceast diferen de presiune este foarte important la sondele n erupie artificial intermitent cnd se utilizeaz pentru liftarea dopului de lichid gazele nregistrate n coloana sondei. Pe de alt parte, supapele cu orificiu de trecere mare mresc eficiena ridicrii lichidului la suprafa. Din aceast cauz este de dorit ca seciunea Av s fie mare. O seciune Av mare face s se mreasc diferena dintre presiunile de deschidere i nchidere ale supapei respective ,ceea ce poate duce la un consum exagerat de gaze, n special la sondele cu coloane de diametru mare. Pentru a avea un orificiu mare de intrare al gazelor n evi i n acelai timp o valoare mic a diferenei dintre presiunea de deschidere i cea de nchidere se folosesc nite supape speciale numite supape pilot.

Fig. 1

21

Presiunea de deschidere este controlat de orificiul interior Av, n timp intrarea gazelor n evile de extracie se face prin orificiul exterior (principal) Ae. Cnd fora care tinde s deschid supapa PtAv+Pdesch.(Ab-Av) devine mai mare dect PbtAb plus fora dat de resort, orificiul cel mic se deschide. Presiunea din coloan acioneaz acum pe o suprafa egal cu Ab dnd natere unei fore dirijate n sus for ce depete pe cea care ine calota pe scaunul supapei. Ca urmare aceasta se ridic imediat, presiunea n jurul ei se egalizeaz i arcul comprimat aseaz din nou calota parabolic pe bila din capul tijei supapei astfel nct tot ansamblul se deplaseaz n sus. Alt tip de supap pilot (fig.2) este alctuit din dou pri componente distincte .O parte constituit dintr-o supap obinuit cu burduf 8, acionat de presiunea din coloan i o parte principal (supapa principal) constituit din pistonul 1, prevzut cu un orificiu longitudinal 2 i orificiul principal de intrare al gazelor 3 .

Fig. 2 Supapa pilot mai este prevazut cu supapa de reinere 4 . Presiunea din evile de extracie acioneaz asupra supapei cu burduf prin orificiul longitudinal 2. Cnd presiunea din coloan depeste valoarea presiunii de deschidere, ea se deschide fcnd posibil exercitarea presiunii din coloan deasupra pistonului 1 pe care-l mpinge n jos datorit faptului ca suprafaa de trecere este mic i opune rezisten la curgere. Astfel, se deschide orificiul principal 3 prin care gazele ptrund n evile de extracie, orificiu caracterizat printr-o suprafa mare de trecere. O egalizare ntre 22

presiunea de deasupra i de sub piston n timpul intrrii gazelor nu este posibil, deoarece att orificiul mare de trecere, ct i cel din piston au efect de duz. Cnd presiunea din coloan scade sub valoarea presiunii de nchidere a supapei 8 aceasta se nchide. Presiunea din coloan care a fost acumulat ntre orificiul de trecere al supapei 8 i faa superior a pistonului 1 se scurge n evile de extracie prin canalul longitudinal 2 arcul 7 care fusese comprimat se destinde fcnd ca pistonul s nchid orificiul principal de intrare a gazelor 3 . Observaii "Orict de comprimat ar fi arcul 7, captul inferior al pistonului 5 nu se aseaz pe suprafaa 6 ". 19. ACIDIZAREA SONDELOR 19.1. Principiul tratrii i scopul aplicrii Una dintre cele mai utilizate metode de tratare chimic pentru corectarea deteriorrii mediului poros al formaiunii productive o reprezint acidizarea. Acidizarea matricei este definit ca operaia de injectare a soluiei acide n stratul degradat la o presiune mai mic dect presiunea de fisurare a rocii colectoare. Rolul soluiei acide este acela de a dizolva produsele solide de invazie sau de precipitare, depuse n sistemul poros al rocii (particule solide din fluidul de foraj sau din pasta de ciment, particule fine de nisip sau de argile, sruri, parafine etc.) i de a lrgi canalele de curgere existente sau de a crea altele noi. Practica tratrii cu acid a stratelor n scopul creterii productivitii sondelor a fost aplicat pentru prima oar nc din 1891, ns numai sub forma introducerii de acid n sond, la nivelul stratului productiv, cu scopul de a cura pereii n dreptul acestuia de diferitele materiale depuse. Metoda tratrii stratelor prin injectarea soluiei acide n interiorul acestora a nceput s se aplice cu rezultate bune dup 1930, devenind n timp de mare utilitate. De la sfritul secolului al XIX-lea i pn n urm cu aproximativ trei decenii acidizarea a fost considerat mai mult ca o art dect ca o tiin. Studiile aprofundate i continue, experienele i cercetrile realizate n laboratoare moderne i verificate practic n antiere de ctre specialitii chimiti, geochimiti, geologi i petroliti din ntreaga lume au condus la concluzia decisiv c acidizarea a devenit concret o tiin. Ca rezultat al eforturilor ntreprinse n domeniul cercetrii, n ultimii ani s-au fcut importante progrese privind perfecionarea continu a tehnicilor i tehnologiilor de tratare cu soluii acide a stratelor productive contaminate, cu scopul ndeprtrii materialelor blocante i stimulrii curgerii hidrocarburilor spre sondele de exploatare. Cercettorii apreciaz c succesul unui tratament acid al matricei depinde de rspunsul favorabil al formaiunii productive la fluidul de tratare. Compatibilitatea fluidului de tratare cu roca i fluidele coninute de aceasta este un factor important n realizarea unui tratament de stimulare eficient. Sensibilitatea rocii colectoare pentru un fluid acid de tratare ales include toate reaciile vtmtoare care pot avea loc cnd acest fluid intr n contact cu ea i care au ca rezultat: deconsolidarea matricei, desprinderea particulelor fine de roc i migrarea lor, formarea de precipitate. Aceast contaminare se poate produce att n zona de strat cu permeabilitatea deteriorat, ct i mai departe n poriunea de strat neafectat. Sensibilitatea rocii este determinat de compoziia chimic i constituia petrografic a acesteia. Acidizarea se practic n formaiunile cu permeabilitate de la valori medii pn la valori mari (gresii cu coninut de carbonai peste 20%, nisipuri consolidate al cror ciment este constituit din carbonai de calciu i magneziu, calcare i dolomite), prin stimularea rocii mam intenionndu-se s se mbunteasc caracteristicile de curgere ale zonei degradate din imediata apropiere a peretelui sondei. 23

Mai rar se recurge la acidizarea orizonturilor productive cu permeabiliti de la valori sczute pn la valori medii (carbonai, calcare, dolomite), pentru care se consider ca tehnic adecvat de stimulare fisurarea hidraulic acid. n zcmintele de gresii, acizii (de obicei amestecuri de HCl i HF) sunt injectai n mediul poros pentru ndeprtarea substanelor contaminante. n zcmintele carbonatice (crete, calcare, dolomite), soluia acid (n mod obinuit 15% sau 28% HCl) poate reaciona nu numai cu substanele contaminante ci i cu rocile din zcmnt, crend canale largi, conductibile, care strbat zona deteriorat. n orice caz, ntre rezultatele stimulrii formaiunilor de nisipuri, de gresie i de calcar exist diferene semnificative. Acidizarea se efectueaz n mod diferit de la un zcmnt la altul i chiar de la o sond la alta datorit: - naturii rocii mam i diversitii litologice; - compoziiei chimico-mineralogice i distribuiei variate a mineralelor n rocile colectoare; - anizotropiei permeabilitii rocii magazin; - naturii i compoziiei fluidelor acumulate n porii rocilor; - proprietilor fizice ale zcmintelor (presiune i temperatur). Cile de aplicare a operaiei de acidizare au la baz principii riguroase de proiectare care implic etape majore de analiz, necesare cunoaterii principalelor date i anume: - stadiul de exploatare a zcmntului; - tipul sondei (de producie iei sau gaze; de injecie ap sau gaze etc.); - gradul de comunicare hidraulic a stratului cu sonda; - istoricul exploatrii sondei; - stabilirea sondelor candidate pentru stimularea prin acidizare a matricei solide; - stabilirea cauzelor lipsei de aflux sau afluxului insuficient de fluide; - amplasarea blocajelor n stratul productiv; - caracteristicile formaiunii productive afectate din punct de vedere al compoziiei i al structurii rocii i al fluidelor cantonate n porii rocii colectoare; - condiiile de presiune i temperatur existente la nivelul orizontului productiv analizat; - regimul de dezlocuire, iniial i actual; - alegerea soluiei acide corespunztoare de tratare pe baza analizelor de laborator; - determinarea volumului specific de tratare (volumul de soluie acid care trebuie injectat pe metru perforat sau strat deschis); - determinarea presiunii de pompare i a debitului pentru injectarea n regim de curgere prin matrice; - stabilirea tehnologiei de plasare a soluiei acide de tratare; - precizarea duratei de oprire a sondei pentru reacie; - expunerea recomandrilor pentru redarea sondei n exploatare sau injecie; - stabilirea profitabilitii tratamentului acid prin estimarea creterii de productivitate sau injectivitate n funcie de costul tratamentului. nelegerea caracterului fizico-chimic al procesului de stimulare prin acidizare este necesar n prezent att pentru efectuarea unor aplicaii eficiente, ct i pentru reducerea costurilor. Singurul mijloc de apreciere a eficacitii unei tehnici de stimulare prin acidizare este de a dovedi c obiectivele tehnice i economice au fost atinse. Obiectivul tehnic al stimulrii formaiunii productive l reprezint obinerea unui factor skin postoperatoriu neglijabil sau negativ, ce corespunde cazului ndeprtrii eficiente a modificrilor survenite n sistem. Obiectivul economic se consider c a fost atins atunci cnd s-a mbuntit afluxul de fluide din strat n sond i productivitatea sondei a crescut. Totodat, scurtarea timpului necesar realizrii operaiei de stimulare proiectate i implicit reducerea timpului aferent 24

ntreruperii produciei sunt elemente primordiale importante din punct de vedere economic. Pentru obinerea unor eficiene optime la efectuarea operaiei de stimulare a productivitii/injectivitii sondelor prin acidizare este important s se cunoasc tipul, ntinderea i locul de amplasare a zonei contaminate n stratul productiv i este necesar selecionarea acizilor (tip, concentraie), aditivilor folosii i a tehnicii de pompare a soluiei acide, innd seama de caracteristicile zcmntului i a fluidelor coninute, de preul de cost i de problemele de protecie a muncii i a mediului. De asemenea, este necesar cunoaterea unor caracteristici ale acizilor, precum i probleme stoichiometrice, echilibre i viteze de reacie. Valoarea optim a cantitii de soluie acid s-a determinat prin analiza rezultatelor unui numr mare de operaii experimentale. Acestea au condus la concluzia c pentru efectuarea operaiilor de acidizare convenional sunt necesare volume de soluie acid cuprinse ntre 0,5-1,5 m3/m perforat. 19.2. Tratarea prin acidizare a zcmintelor de roci carbonatice 19.2.1. Alegerea fluidelor de tratare pentru roci carbonatice Formaiunile de carbonai, n special cele care prezint fisuri naturale, se contamineaz uor n timpul forajului, pregtirii pentru exploatare sau chiar al interveniilor aplicate sondei, datorit invaziei fluidului folosit n aceste operaii n sistemul de pori i fisuri naturale. Pentru refacerea permeabilitii zonei din vecintatea sondei i mbuntirea productivitii ei, deseori se utilizeaz tratamentul de acidizare a matricei. La acidizarea zcmintelor din roci carbonatice, spre deosebire de acidizarea zcmintelor de gresii, acidul reacioneaz cu roca n general fr distrugeri. Atunci cnd soluia acid este injectat ntr-o roc carbonatic, ea curge preferenial prin zonele de permeabilitate mare - pori largi, canale, caverne sau fisuri naturale. Dizolvarea rapid a materialului matricei conduce la lrgirea canalelor iniiale de curgere, deci soluia acid formeaz rapid canale de curgere largi, caracterizate printr-o bun conductivitate, numite canale spiralate (genul celor spate de vierme). Pentru stimularea prin acidizare a carbonailor se folosesc soluii de HCl, acid acetic sau amestecuri acide: HCl i acizi organici, HCl i alcooli, HCl i tenside. Din cercetrile de laborator s-a constatat c n condiii asemntoare, acizii organici reacioneaz mult mai ncet dect acidul clorhidric. Alegerea acizilor pentru tratamentul ce se efectueaz rocilor carbonatice se face innd cont de compoziia mineralogic a rocilor din stratele productive stimulate i de temperatura de zcmnt. HCl este un acid tare i reacioneaz rapid cu calcarele. Reacia cu dolomitul este mai lent. Pentru roci dolomitice, care conin i silicai cum ar fi cuar, feldspai sau argile, se recomand utilizarea acizilor activai ("Intensified Acid"). Dolomitul este adesea asociat cu anhidritul, CaSO4, (ca umplutur pentru porii secundari sau ca material de umplere a fisurilor naturale). La acidizarea stratelor care conin dolomit asociat cu anhidrit, HCl va dizolva anhidritul, dar va precipita imediat gipsul (CaSO42H2O). Pentru a minimaliza aceast problem sunt recomandate fluide cu bune proprieti chelante. n cazul cnd sondele deschid strate constituite din gresii calcaroase cu sau fr intercalaii de marne, acidul clorhidric poate avea o aciune de dizolvare a cimentului calcaros i a altor componeni cum sunt oxizii de fier i aluminiu coninui de aceste roci. Principalele proprieti fizice ale acizilor utilizai la tratarea rocilor carbonatice pot fi urmrite n tabelul 19.1. 25

Tabelul 19.1. Proprietile fizice ale soluiilor acide utilizate la acidizarea rocilor calcaroase Densitatea Densitatea Tipuri de CaCO3 CO2 acidului acizi dizolvat degajat (15C) uzat kg/m3 kg/m3 kg/m3 m3/m3 7,5% HCl 1037,0 106 1100 24 15% HCl 1075,0 220 1170 50 28% HCl 1147,0 439 1340 98 10% 1012,5 88 1080 20 CH3COOH 12% 1015,4 101 1080 23 CH3COOH 9% HCOOH 1020,0 98 1080 22 12% HSO3NH2 1060,0 56 -

19.2.2. Factorii care influeneaz reacia acizilor cu rocile carbonatice Aceti factori sunt numeroi, fiecare n parte acionnd asupra vitezei de reacie a acizilor cu roca dar de cele mai multe ori simultan, cnd efectul lor va fi foarte diferit n funcie de condiiile concrete din formaiunea tratat. Viteza de reacie a acizilor utilizai la stimularea prin acidizare a rocilor carbonatice depinde de: - tipul i concentraia acidului; - tipul agentului tensioactiv; - temperatur; - viteza de curgere a acidului; - presiune; - suprafaa specific de contact a rocii. a) Tipul i concentraia acidului Trebuie menionat c acizii n soluie sunt ionizai i ionii reacioneaz cu mineralele din roca formaiunii. Viteza de reacie variaz cu concentraia acidului i trece printr-o valoare maxim pentru circa 24% HCl. Trebuie menionat c pentru o concentraie iniial dat viteza de reacie se micoreaz pe msur ce ncepe atacul acidului cu roca (datorit formrii CaCl2 care micoreaz viteza de reacie). b) Tipul agentului tensioactiv Din gama variat de substane tensioactive utilizate la operaiile de acidizare se numr i moderatorii (ntrzietorii) de reacie. Aceti ageni tensioactivi adugai n soluia acid formeaz o pelicul pe unele zone ale suprafeelor fisurilor din rocile carbonatice i ncetinete astfel reacia acidului (care se produce n continuare numai n zonele rmase neacoperite ale suprafeelor fisurilor). Aceast adsorbie a substanei tensioactive pe suprafaa rocii i d acesteia un caracter hidrofob (umectabil cu iei). c) Temperatura Temperatura accelereaz mult viteza de reacie a acidului i influeneaz disocierea rapid a acestuia. Prin ridicarea temperaturii cu 10-15C, viteza de reacie se poate dubla sau tripla. 26

Prin creterea temperaturii, la nivelul stratului productiv se realizeaz o reacie exotermic cu degajare de dioxid de carbon care se disociaz. Prin pomparea ulterioar a soluiei acide se rcete formaiunea productiv reducndu-se viteza de reacie a acidului. d) Viteza de curgere a acidului Viteza de curgere crete proporional cu viteza de deplasare a acidului n formaiune. De fapt acest lucru este realizat pentru curgerea acidului prin fisuri, dar ntr-o matrice poroas turbulena acidului mrete posibilitile de contact cu roca. e) Presiunea Viteza de reacie a acidului are tendina de micorare cnd presiunea crete, din cauza CO2 dizolvat sub presiune, care formeaz acidul carbonic slab H2CO3. Dioxidul de carbon gazos accelereaz aciunea acidului i favorizeaz eterogeneitatea atacului. n practic se lucreaz frecvent la presiuni ridicate i efectul accelerrii reaciei datorat CO2 gazos se ntlnete rar, numai la acizii concentrai. f) Suprafaa specific de contact Acest parametru este foarte important pentru penetrarea acidului n formaiune naintea neutralizrii. Aceast proprietate se poate defini ca suprafaa rocii expus la atacul acidului pe unitatea de volum a acestuia. Ea este n funcie de permeabilitate i de factorul de formaiune. Valoarea suprafeei specifice poate varia ntre 5005000 cm2/cm3 ntr-o matrice carbonatic i de la civa cm2/cm3 la zeci de m2/cm3 n gresii. ntr-un zcmnt fracturat are valoare mult mai mic, deoarece canalele de curgere sunt mai largi. Reacia acidului este mai rapid cu ct suprafaa specific de contact este mai mare. 19.2.3. Tehnologia de tratare cu soluii de HCl a rocilor carbonatice La programarea operaiei de stimulare se ine seama de obiectivul urmrit: baie acid pentru deblocare i/sau acidizare convenional. n funcie de aceste obiective variaz cantitatea i compoziia soluiei ca i programul hidraulic. La sondele echipate cu packer permanent de coloan nu se pot executa bi acide pentru deblocarea formaiunii; se pot executa numai acidizri i fisurri acide. Pentru a realiza o acidizare cu soluie de HCl la o sond fr packer trebuie s se execute urmtoarele operaii: - pregtirea sondei; - prepararea soluiei acide; - introducerea soluiei acide n strat. Prepararea soluiei acide se face prin amestecarea acidului tehnic (concentrat) cu ap i o serie de aditivi, acetia din urm cu rol de a anihila efectele nedorite ale soluiei acide n sond i strat. Dup stabilirea cantitii de acid ce revine pe metru perforat i a concentraiei soluiei acide, se trece la prepararea n habe a soluiei acide necesare pentru tratare. Exist i alte modaliti de determinare aproximativ a cantitilor de acid tehnic i ap exprimate n litri pentru a obine 1 m3 soluie de tratare de concentraie dat, cnd nu cunoatem densitatea soluiilor acide i anume: - metoda analitic; - metoda grafic - regula paralelogramului.

27