Experimental research of the kinetics of the reaction of hydrochloric acid with carbonate rocks under thermobaric bed conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Interaction of acid with carbonate rocks is the basis for the processes of increasing productivity of producing wells and intensification of oil production from carbonate reservoirs. Dissolution of carbonates under conditions of filtration of acid solution through porous medium is determined by competition of chemical reaction processes and convective transfer of acid. Research on these competing processes is carried out in two main setups: a rotating carbonate disk washed by acid flow and an acid solution filtration setup through carbonate reservoir samples. The paper presents the results of such research with discussion of results and discussion of the reaction kinetics parameters on a sample of a particular field. The values of diffusion and reaction kinetics, critical rate of wormhole formation in porous medium at different concentrations of hydrochloric acid have been calculated. The values of the main dimensionless similarity complexes: Damköhler and Peckle numbers and acid solubility were estimated.

About the authors

R. M. Ganopol'skii

FGAOU VO Tyumen State University

Email: r.m.ganopolskij@utmn.ru
Tyumen, Russia

B. R. Gil'mutdinov

OOO Irkutsk Oil Company

Irkutsk, Russia

A. V. Zhonin

ALTIM LLC

Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia

T. M. Mukhametzyanov

ALTIM LLC

Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia

K. M. Fedorov

FGAOU VO Tyumen State University

Email: k.m.fedorov@utmn.ru
Tyumen, Russia

A. E. Folomeev

OOO Irkutsk Oil Company

Irkutsk, Russia

References

  1. Ибрагимов Г.З., Хисамутдинов Н.И.Справочное пособие по применению химических реагентов в добыче нефти. М.: Недра, 1983.
  2. Schechter R.S.Oil Well Stimulation. Prentice Hall, Englewood Cliffs. 1993. Р. 436.
  3. Fredd C.N., Fogler H.S.Influence of Transport and Reaction on Wormhole Formation in Porous Media // AIChE Journal. 1998. № 44(9). Р. 1933. 10.1002/aic.690440902
  4. Dong K., Zhu D., Hill A.D.Theoretical and Experimental Study of Optimal Injection Rates in Carbonate Acidizing // SPE Journal. 2017. № 22(03). Р. 892. 10.2118/178961-PA.
  5. Mumallah N.A.Factors Influencing the Reaction Rate of Hydrochloric Acid and Carbonate // Proc. SPE International Symposium on Oilfield Chemistry, Anaheim, California, 20-22 February. 1991. SPE-21036. 10.2118/21036-MS.
  6. Кристиан М., Сокол С., Константинеску А.Увеличение продуктивности и приемистости скважин. М.: Недра, 1985.
  7. Телин А.Г., Исмагилов Т.А., Ахметов Н.З. Комплексный подход к увеличению эффективности кислотных обработок скважин в карбонатных коллекторах // Нефтяное хозяйство. 2001. № 8. С. 69.
  8. Харисов Р.Я., Фоломеев А.Е., Коптяева Е.И., Телин А.Г.Манометрическая установка как инструмент выбора кислотных составов для стимуляции скважин в карбонатных коллекторах // V Всероссийская научно-практическая конференция “Нефтепромысловая химия”, посвященная 80-летию РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина и 50-летию кафедры технологии химических веществ для нефтяной и газовой промышленности. РГУ, 24-25 июня 2010 г. Москва: РГУ нефти и газа. С. 91.
  9. Wang Y., Hill A.D., Schechter R.S. The Optimum Injection Rate for Matrix Acidizing of Carbonate Formations. SPE-26578. 1993. 10.2118/26578-MS
  10. Panga M. K., Ziauddin M., BalakotaiahV.Two-scale continuum model for simulation of wormholes in carbonate acidization // AIChE journal. 2005. № 51(12). Р. 3231. 10.1002/aic.10574.
  11. Monette M., Nguyen Q.P.An Experimental Study of Wormhole Morphology with a Novel Acid System in Ultra-High-Temperature Carbonate Reservoirs. Transport in Porous Media. 2023. № 149. Р. 625. https://doi.org/10.1007/s11242-023-01976-8.
  12. Fredd C.N., Fogler H.S. Optimum Conditions for Wormhole Formation in Carbonate Porous Media: Influence of Transport and Reaction. SPE Journal. 1999. № 4(3).10.2118/56995-PA.
  13. Al-Arji H., Al-Azman A., Le-Hussain F., Regenauer-Lieb K.Acid stimulation in carbonates: A laboratory test of a wormhole model based on Damköhler and Péclet numbers // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. 203. 10.1016/j.petrol.2021.108593.
  14. Daccord G., Touboul E., Lenormand R.Carbonate acidizing: toward a quantitative model of the wormholing phenomenon // SPEJ. 1989. V. 4. № 1. Р. 63.
  15. Gong M., El-Rabaa A.M.Quantitative Model of Wormholing Process in Carbonate Acidizing. 1999. SPE 52165.
  16. МещеряковА.А., Галиев Н.А., Фоломеев А.Е. и др.Обоснование оптимальной рецептуры кислотного состава и параметров кислотного воздействия с использованием физико-математического моделирования // Нефтяное хозяйство. 2023. № 8. С. 104. 10.24887/0028-2448-2023-8-104-109.
  17. Lund K., Fogler H.S., McCune C.C.Acidizing-1. The dissolution of dolomite in hydrochloric acid. //Chemical Engineering Science. 1973. V. 28. № 3. P. 691.
  18. Левич В.Г.Физико-химическая гидродинамика / В.Г. Левич. М.: Физматгиз, 1959.
  19. Дамаскин Б.Б.Введение в электрохимическую кинетику / Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий. М.: Высшая школа, 1975.
  20. Burton R.C., Nozaki M., Zwarich N.R., Furui K.Improved understanding of acid wormholing in carbonate reservoirs through laboratory experiments and field measurements. SPE-191625-RA. 2020. DOI: http://doi.org/10.2118/191625-PA.
  21. Akanni O.O., Nasr-El-Din H.A. The Accuracy of Carbonate Matrix-Acidizing Models in Predicting Optimum Injection and Wormhole Propagation Rates //SPE Middle East Oil & Gas Show and Conference. 2015. pp.SPE-172575-MS. https://doi.org/10.2118/172575-MS.
  22. Glasbergen G., Kalia N., Nalbot M.The Optimum Injection Rate for Wormhole Propagation: Myth or Reality. SPE 121464. 2009.
  23. Fredd C.N., Fogler H.S. The kinetics of calcite dissolution in acetic acid solutions // Chemical Engineering Science. 1998. № 53(22). Р. 3863. 10.1016/S0009-2509(98)00192-4.
  24. Гиматудинов Ш.К.Физика нефтяного и газового пласта. //Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И.М.: АльянС, 2021.
  25. Santos Lucas C.R., Neyra J.R., Araujo E.A, Silva D.N.N., Lima M.A., Ribeiro D.A.M., Aum P.T.P. Carbonate acidizing – A review on influencing parameters of wormholes formation // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2023. V. 220. 10.1016/j.petrol.2022.111168.
  26. Ghommem M., Zhao W., Dyer S., Qiu X., Brady D.Carbonate acidizing: Modeling, analysis, and characterization of wormhole formation and propagation // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2015. № 131. Р. 18. 10.1016/j.petrol.2015.04.021

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».