Acidificación en carbonatos

Objetivos del ácido

• Formaciones de carbonatos/dolomita: el ácido puede crear nuevos canales de comunicación a través de la zona dañada mediante la disolución de la roca. Los nuevos canales de flujo pueden restablecer o mejorar la permeabilidad original.

• Formaciones de areniscas: el ácido puede disolver y remover depósitos solubles que dañan la permeabilidad de los canales en la formación. El máximo beneficio es restablecer la permeabilidad original.

Formación rocosa

• Carbonatos:

– El ácido crea nuevos canales de flujo.– Transferencia de masa:

• Relación área/volumen.• Temperatura.• Concentración del ácido.• Velocidad de flujo.• Tipo de ácido.• Composición química y física de la formación.

• Arenas:– La disolución de minerales que dañan la permeabilidad.– Límites de reacción en la superficie.

Características de los ácidos

Beneficios:• Reaccionan con los

minerales de la formación generando productos solubles.

• Reaccionan con el daño dando productos solubles y dispersables.

• Es posible su inhibición.• Seguros de manejar.• Son económicos y están

disponibles en grandes cantidades.

Deficiencias:• Incapaces de remover

películas de hidrocarburos.

• Mantienen una alta tensión interfacial.

• Causan emulsiones.• Generan lodos asfálticos.• Crean bloqueos por agua.• No disuelven depósitos

orgánicos.• No penetran a la película

oleosa.

Acidos usados en carbonatos

•Acido clorhídrico, (HCl).

•Acido fórmico, (HCOOH).

•Acido acético, (CH3COOH).

Reacción de los ácidos en carbonatos

•Arenas CaCO3+2HCl CaCl2 + CO2 + H2O

1846 lbs+1000 gal 2121lb+ 6.616 scf + 41 gal

•Dolomita CaMg(CO3)2+4HCl CaCl2+ MgCl2+2H2O + 2CO2

1700 lbss+1000 gal 1000 lb+870 lb+40gal +6660scf

•Arenas CaCO3 + 2(CH3COOH) Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2

420 lb + 1000 gal @ 500 psi.

•Arenas CaCO3 + 2(CH2COOH) Ca(COOH)2 + CO2 + H2O

750lbs 10% 1000 gal @ 500 psi

Estequiometría

Carbonatos:2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2

Dolomita:Mg Ca (CO3)2 + 4HCl CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2CO2

•Permite determinar el ácido requerido.

Rocas carbonatadas

•Calizas– Ricas en calcita (>50%), CaCO3

• Dolomitas– Ricas en dolomita (>50%), CaMg(CO3)2

Rocas carbonatadas

• La porosidad creada mediante la dolomitización de las rocas.

• Fracturas naturales.

• Normalmente tienen una permeabilidad efectiva alta.

Acidificación en areniscas

Constitución de las arenas

• El HF es el único ácido que puede disolver arcillas u otros silicatos.

Espacio poral libre

Grano de arena

Grano de arena

Grano de

arena

Cementantes secundarios

Carbonatos (Caliza,

Dolomita)

Arcillas (Illita, Kaolinita ó mezcla de

varias arcillas)

Cuarzo

Feldespatos

Pedernal

Micas

Minerales de arenasNombre del

mineralComposición

químicaArea

superficialSolubilidad

HCLSolubilidadHCL-HF

Cuarzo SiO2 Baja No Muy baja

Pedernal Baja a moderada No Baja a moderada

Feldespatos Si2-3Al1-2O3(Na,Ca) Baja a moderada Muy baja Baja a moderada

Micas (AlSi3O10) K(Mg,Fe)3(OH)2 Baja Muy baja Baja a moderada

Kaolinita Al4(Si4O4O10)(OH)8 Alta Baja Alta

Illita Si4-xAlxO10(OH)2K2Al2 Alta Baja Alta

Smectita (Si,Al8)O20(OH)4n H2O Alta Baja Alta

Clorita (AiSi3O10)Mg5(Al,Fe)(OH)8 Alta Moderada Alta

Calcita CaCO3 Baja a moderada Alta Alta pero CaF

Dolomita CaMg(CO3)2 Baja a moderada Alta Precipitación

Ankerita Ca(Mg,Fe)(CO3)2 Baja a moderada Alta

Siderita FeCO3 Baja a moderada Alta Alta

Zeolita Alta Alta a moderada Alta

Estimulación con HF

• Es el único ácido capaz de disolver minerales: arcillas, feldespatos y cuarzo.

• El HF preferentemente reacciona con minerales de Carbonato de Calcio y los iones positivos de las salmueras como Sodio y Potasio. Resultando posibles precipitados insolubles como CaF2, Na2SiF6, KSiF6.

Aplicaciones

La penetración del HF en la formación depende de:

a) Cantidad de arcillas.

b) Temperatura de la formación.

c) Concentración inicial del HF.

d) Velocidad de reacción del HF.

e) Gasto de bombeo.

Aplicaciones

Mud Acid

• Es una mezcla de ácido clorhídrico y fluorhídrico.

• Reacciona con varios minerales en las areniscas.

• Es una reacción compleja.

• Se generan precipitados.

Aplicaciones

Estimulación matricial con HCl-HF

• El HCl previene precipitaciones secundarias, ya que no reacciona con los aluminosilicatos, no se gasta y mantiene la solución en un pH bajo.

• 1,000 gal de HF al 3% disolverán:– 200 lbs de sílice, ó– 140 lbs de bentonita, ó– 500 lbs de otras arcillas.

Aplicaciones

Reacciones primarias

Reacción con sílica:

SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O (reacción primaria)SiF4 + 2HF H2SiF2-

6 = (ácido fluosilísico)

H2SiF6 Hidrolización 2H+ + SiF6-2 (hexafluosilicato)

parcialSi iones de Na+ ó K+ se encuentran presentes:SiF6

-2 +2Na+ Na2SiF6 (sales insolubles de fluosilicato)

Si iones de Na+ ó K+ no se encuentran presentes:H2SiF6

+ 4H2O Si(OH)4 + 6HF

Productos de reacción

• Precipitación

Hidróxido férrico/Carbonatos

• FeF3-n son solubles• FeS insoluble• Fe (OH)3 insoluble• FeCO3 (Siderita)

Factores que afectan la velocidad de reacción

• Minerales con gran área superficial reaccionan más rápido: Mineral Area específica Cuarzo pequeña cm2\g Feldespato pequeña cm2\g Arcillas: Kaolinita 22 m2\g Illita 113 m2\g Smectita 82 m2\g

Preferencia de la velocidad de reacción del HF: Carbonatos > Arcillas > Feldespatos > Cuarzo

Diseño de un tratamiento matricial

para arenas

Diseño de un tratamiento para arenas

El principal objetivo de este tipo de estimulación es eliminar el daño por:

• Invasión de partículas sólidas.

• Hidratación de arcillas (lutitas).

• Dispersión, migración y floculación de arcillas.

• Fluidos Viscosos (°API bajos)

Acidificación en arenas

• Usar una mezcla de HCl-HF.

• El HF reacciona con los silicatos de la formación.

• En altas temperaturas, se recomienda una mezcla de HF-ácido orgánico.

• La penetración es limitada de 1 a 3 pies.

Guía para un diseño en arenas1.- Seleccionar el fluido de tratamiento (realizar pruebas de laboratorio).

2.- Determinar la presión y el gasto máximo de inyección.

3.- Inyectar un prelavado: para eliminar el agua de formación y el material calcáreo en la zona

donde entrará el HF.

4.- Inyectar el fluido de estimulación (HF): disolverá el material silísico que causa el daño de la roca.

5.- Inyectar un fluído de desplazamiento: para asegurará la reacción total del HF, mejorando la

remoción de los productos de reacción.

6.- Inyectar un fluído de sobredesplazamiento: será el volumen de la T.P. hasta la base del intervalo.

Exito de la estimulación

Selección del fluido de estimulación

– Caracterización de los minerales de la Roca

– Lodos de perforación

– Tipo de fluido producido

– Temperatura de la formación

– Compatibilidad de químicos

Trampa de arena

Niple de inyección

Inyecci ó n de glicol

Muestreros de fondo

inyección de glicol

Inyecci ó n de glicol

Acondicionamiento de aparejo de prueba

Diseño de disparos