Kinetics of chemical reactions at thermogaschemical impact on a bottomhole zone of wells water solutions of binary mixes (Russian)

The pdf file of this paper is in Russian.

 

The paper studies problems of modernizing thermal-gas-chemical pay zone treatment technology for raising the productivity of wells. The focus is on increasing heat power influence on a formation while using binary aqueous mixtures injected into pore space of pay zone. We have written the equations of two-step reaction of binary mixture primary components interaction and reaction enthalpy. The paper presents the results of laboratory tests of heat release and chemical reaction rate of components interaction in binary mixtures in various temperatures and solution concentrations. The laboratory tests were conducted under two conditions: adiabatic and isothermal. They show that in case of temperature increase from 25 оС to 75 оС chemical reaction rate increases 1300 times. Under adiabatic condition a self-stimulating reaction is observed leading to a thermal explosion. The article explores catalysts influence on the chemical reaction rate. Adding aldehyde-catalyst to a binary mixture leads to a considerable increase of decomposition reaction rate even at a low temperature (20 оС). It shows the possibility of catalytic self-stimulation of reactions in formation conditions. Using reactor, filled with porous material in our experimental method we have confirmed the possibility of reaction self-stimulation in pore space and pressure pulse generation capable of creating a fracture network in a formation. The results of the study show that binary aqueous mixtures can actively reacts as in a borehole volume, so in pore space in formation conditions. This fact removes a well-known limits to a power of an explosive compounds. Increasing of binary mixture mass allows to increase an efficiency of thermal-gas-chemical influence on pay zone by means of thermal cleaning of pore space from asphalt, resin, and paraffin materials and creating a secondary fracture network.

 

Рассмотрены вопросы совершенствования технологии термогазохимического воздействия на призабойную зону для повышения продуктивности скважин. Особое внимание уделено проблеме повышения интенсивности теплосилового воздействия на пласт при использовании водных растворов бинарных смесей, закачанных в поровое пространство призабойной зоны. Приведены уравнения двухстадийной реакции взаимодействия исходных компонентов бинарной смеси и энтальпия реакции. Представлены данные лабораторных исследований тепловыделения и скорости химической реакции взаимодействия компонентов бинарной смеси при различных температурах и концентрациях растворов. Лабораторные исследования выполнены на двух режимах: изотермическом и адиабатичском. Показано, что повышение температуры от 25 до 75 оС приводит к увеличению скорости реакции в 1300 раз. При адиабатическом режиме наблюдается самоускорение реакции, переходящее в тепловой взрыв. Рассмотрено влияние катализаторов на скорость химической реакции. Добавление к раствору бинарной смеси катализатора-альдегида приводит к значительному повышению скорости реакции разложения даже в условиях низких температур (20 оС). Это указывает на возможность каталитического самоускорения реакции в пластовых условиях. Экспериментальным методом с использованием реактора, заполненного пористым материалом, подтверждена возможность самоускорения реакции в поровом пространстве и формирования импульсов давления, способных создать сеть трещин в пласте. Анализ результатов работы показывает, что водные растворы бинарных смесей могут активно реагировать не только в открытом объеме ствола скважины, но и в поровом пространстве в пластовых условиях. Этот факт снимает общеизвестные ограничения на массу и мощность закачиваемых горюче-окислительных составов. Увеличение массы используемой бинарной смеси позволяет повысить эффективность термогазохимического воздействия на призабойную зону за счет тепловой очистки порового пространства от асфальтосмолистых и парафиновых отложений и создания вторичной сети трещин в пласте.