Acidificacin AreniscaIntroduccinAcidificacin de la matriz de la piedra arenisca se distingue de carbonatoacidizing en que implica la disolucin dedao que est bloqueando o cerrando las gargantas de porosen la matriz de formacin, por lo tanto idealmente la recuperacin de lala permeabilidad del yacimiento inicial. Acidificacin Carbonatodisuelve los minerales de formacin alrededor de los daos,la creacin de nuevos permeabilidad. Los cidos minerales necesariospara disolver los daos suelen ser muy reactivocon los numerosos minerales de formacin. La resultantecomplejos qumicos pueden llegar a ser insoluble en elentorno creado y puede precipitar, dandopartculas gelatinosas o slidos. Debido a la formaciny el dao puede tener complicado cristalinaestructuras que pueden producir una variedad de productos de reaccin,xito acidificacin arenisca requiere una significativamejor comprensin de la qumica que haceacidificacin de carbonatos. Como se discuti en el Captulo 13,75% de los tratamientos de cido arenisca bien diseadosdebe tener xito, lo que resulta en una produccin significativamejora.El descriptor "piedra arenisca" se deriva de laClasificacin geolgica de rocas con un elevado contenido en slice de cuarzocontenido. Adems del componente obvio cuarzo,que contienen otros minerales como aluminosilicatos,xidos metlicos, sulfatos, cloruros, carbonatos yno cristalina (amorfo) material silceo. Laminerales depositados en los sedimentos originales se llamanespecies detrticos. La mayora tienen un alto grado de asociadoagua. Como fluidos se producen a travs de la matrizde la roca, las fuerzas de arrastre pueden mover algunos de ellosminerales, obstruccin de las gargantas de poros.Agua congnita en una piedra arenisca contiene muchos de losespecies minerales disueltos nativas. Esto es debido al equilibrioy las presiones parciales de disolventes gaseosos(Tales como dixido de carbono [CO2]) y la presencia deotras especies inicas. A medida que se producen los fluidos, el asociadocada de presin puede alterar este equilibrio yel contenido inico normal de las salmueras de formacin,resultando en la precipitacin y posible de poros gargantarestriccin. Este tipo de rendimientos diagnesis authigenicespecies (por ejemplo, escalas como carbonatos de calcio comoas como algunas especies de arcilla tales como zeolitas, illitas,caolinitas y esmectitas).Diversas operaciones as puede resultar en daos a la formacin(vase el Captulo 14). Por ejemplo, lodo de perforacin yfluido de terminacin suele penetrar formaciones de arenisca.Esta invasin de filtrado puede introducir una completamentediferente ambiente qumico, que el tratamiento cidodebe abordar. Dao de formacin adicional puedeocurrir durante la perforacin, el empaque de grava, y normallas operaciones de produccin o inyeccin. El cido disuelve unvariedad de materiales perjudiciales junto con la mayora formacinminerales. Una comprensin de la qumica esbsico para la seleccin del tipo de cido y la concentracin.En este captulo se incluye la qumica de la reaccin de ladisolvente principal utilizado en la acidificacin de la piedra arenisca, fluorhdricocido (HF). Sistemas cidos que contienen mezclasde cido fluorhdrico y clorhdrico (HCl) son comnmentellamados cidos barro porque fueron utilizados por primera vezpara eliminar el dao barro.

El tratamiento de fluidos18-2,1. Qumica de los cidos clorhdricoReacciones HCl se discuten en el captulo 17, y los detallesde la reaccin y los subproductos se omiten en estecaptulo, excepto de cmo se relacionan con los minerales de la piedra arenisca.La compatibilidad del HF de mezclas utilizadas en estaproceso es doble; estas mezclas deben cumplir tantonormas de compatibilidad para garantizar la mineraloga formaciny disolucin de la mineraloga daos. mezclas de HFson precedidos por HCl para evitar la precipitacin delos productos de reaccin ligeramente solubles e insolublesde la IC con ciertas especies qumicas. la qumicade HCl con minerales de carbonato que se discute en una anteriorcaptulo, por lo que la atencin se centra en la qumicade los sistemas de alta frecuencia. Aunque la qumica de lareaccin de HCl con carbonato o calcita es simple,la qumica de la reaccin de HF y silceominerales es compleja.Algunas reacciones complejas que ocurren con ciertaminerales silceos han sido recientemente incluidoen las reacciones reportadas en averas mineraloga.Estas reacciones implican HCl y la familia mineralconocida como zeolitas. Minerales de zeolita son cristalinas, perohidratado con, canales porosos activos en el cristalinocelosa. Las zeolitas se conocen en otras industrias como "moleculartamices "porque su porosidad permite que el producto qumicoextraccin y filtrado de materiales selectivos.Minerales de zeolita se producen en la naturaleza como un subproducto deactividad volcnica y precipitado del agua que esrica en slice. Se teoriza que a medida que las zeolitas sonexpuesta progresivamente a mayores presiones y temperaturasse transforman desde muy flojo,estructuras cristalinas hidratadas a ms densa yestructuras compactas. Los resultados de este proceso tienennombres diferentes minerales. La jerarqua de su estructuray la naturaleza cristalina se proporciona en la Tabla 18-1.Debido a que estos minerales son precipitados, que sonsiempre authigenic y ubicada en espacios porosos.Minerales de zeolita son sensibles a HCl y fuertecidos minerales. Varios estudios han demostrado que el ncleoel uso de HCl solo causa dao significativo,mientras que el cido orgnico dbil reduce el dao. Laproblema es que el cido orgnico dbil no necesariamenteeliminar la mineraloga perjudicial para restaurar la permeabilidad.La solucin a los problemas asociados con zeolitas es reconocer la presencia de estosminerales antes de un tratamiento se lleva a cabo. El uso deun cido orgnico como uno de dos etapas de pre-limpieza y siguientelos preflushes con HF de baja concentracinmezcla que cumpla con los minerales restantesen la formacin ha demostrado ser muy eficaz enla restauracin de la permeabilidad y la eliminacin de daos. Todos los fluidosque se inyectan debe tener un cido orgnicoincluido para mantener un entorno de bajo pH. algunoslos operadores han encontrado el uso de un todo orgnico cidosistema seguido por una formulacin de cido-HF orgnicapara ser eficaz en entornos de alta temperatura.Chemistry de fluorhdricosistemas cidosHF es el nico cido mineral comn, de bajo costocapaz de disolver los minerales silceos. Para cualquier sistema de cidopara ser capaz de eliminacin del dao, debe contenerHF en alguna forma. La formulacin ms comnes simplemente bifluoruro de amonio disuelto en HCl;otra es mediante la dilucin de formulaciones HCl-HF concentradas.El HCl: relacin de HF se vara para adaptarse a lasolubilidad de las especies minerales disuelto presente enla formacin. Esto puede ser aumentada por tanto de pre-limpiezay sobredesplazamiento formulaciones de cido. Varios potencialprecipitados pueden abordarse simplemente por el usorelaciones de HF en las formulaciones: HCl de apropiados.Numerosas especies minerales reaccionan con HF, ytodos generan complejos de fluoruro de slice de aluminio(Tabla 18-2). Reacciones de cido fluorhdrico con la formacinmineralesDetalles de las reacciones de HF con minerales de formacinhan, desde hace ms de 60 aos, ha conocido y estudiado.Ya en 1965, se cuantific que 1000 galdel 2% HF puede disolver tanto como 350 lbm de arcilla(Smith et al., 1965).Un pre-limpieza HCl siempre se inyecta en las areniscasantes de la HF. Esto se hace para evitar la posibleprecipitacin de reaccin insoluble o ligeramente solubleproductos. Tpicamente, las especies insolubles son el calciofluoruro (CaF2), que se forma en la reaccin de HF concarbonato de calcio (CaCO3), o de sodio o de potasiohexafluosilicates (M2SiF6, donde M = Na o K),que resultan de la reaccin de cationes en la formacinsalmueras con especies solubilizadas. La disolucinde carbonato de calcio o carbonato de magnesio porreaccin con HCl se discute en detalle en el captulo 17.ecuaciones estequiomtricasReacciones de cido barro con el aluminosilicatocomponentes de areniscas son los de alta frecuencia; sin embargo,HF es un cido dbil y, debido a la equilibradade reaccin, solamente se disocia ligeramente cuandomezclado con HCl:HF + H2O H3O + + F-Ka = 10-3,2 a 75 F [25 C]donde Ka es la constante de equilibrio de cido.HF tambin puede combinar y complejos de la forma, peroesta reaccin se debe tener en cuenta (Fogler etal., 1976) slo cuando la concentracin de HF es suficientementealta (menos de 10 millones) para permitir que numerosascolisiones que se produzcan entre las especies de fluoruro.Esto ocurre slo en el caso del cido barro de ultra(25% de HCl 20% IC) formulaciones:HF + F- HF2-K = 3,86 a 75 FLa reaccin de HF con granos de cuarzo (slice puro)se expresa en los siguientes dos equilibrios:SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2OSiF4 + 2F- SiF62-El complejo de silicio intermedio, SiF5-, que esno es estable en solucin acuosa, no se considera. Laprimera etapa de disolucin de slice consiste en la quimisorcindel anin fluoruro en la superficie de la slice(Iler, 1979). Kline y Fogler (1981b), por el contrario,demostr que es el HF molecular en lugar deel anin fluoruro que absorbe (vase la Seccin 18-4).Tetrafluoruro de silicio gaseoso generalmente permanece disueltoen la fase lquida a presin de fondo, comoCO2 hace en el caso de acidization carbonato, por lo que laequilibrio se desplaza hacia la formacin de silicioaniones hexafluoruro y el restante SiF4 no lo hacerepresentar ms del 1% del silicio disuelto total(Labrid, 1971).Aniones hexafluoruro de silicio pueden ser hidrolizados msen cido monosilcico con la evolucin de calor:SiF62- + 8H2O Si (OH) 4 + 4H3O + + 6F-K = 1,2 10-27 a 75 FCuando la concentracin de silicio aumenta en elfase acuosa, parte de los aniones hexafluorosilicatotambin se transforman en la forma cida de fluosilcicocido de acuerdo con la reaccinSiF62- + 2H3O + H2SiF6 + 2H2OK = 6,7 10-4 a 75 FEsta transformacin se limita por lo general, porquecido fluosilcico es un cido fuerte. aluminosilicatominerales generalmente tienen composiciones qumicas complejas,tales como los enumerados en la Tabla 18-2. supor lo tanto las reacciones generales de disolucin implican muchosequilibrios simples.La desintegracin de minerales de aluminosilicato porHF puede ser considerado estequiomtrica como un primer paso;es decir, la relacin Al: Si es la misma en la solucin como enel mineral. El silicio se solubiliza por el mismo procesomencionado para el cuarzo, mientras que el aluminio esinvolucrado en varios complejos fluorados:AlFn(3 - n) + AlFn(4 - n) + + F-donde 0 n 6.La forma prominente de aluminio complejadovara como una funcin de la concentracin de ion fluoruro libre:la proporcin media de flor al aluminiodisminuye a medida que progresa la reaccin de disolucin(menor nmero de aniones fluoruro estn disponibles), como se muestraen la Fig. 18-1 (Labrid, 1971).La reaccin de disolucin de todos aluminosilicatominerales en areniscas sigue las ecuaciones anteriorespara los tomos de la red bsicas (Si, Al) en cuestin.Otros iones metlicos, tales como Na, K, Mg, Ca y Fe,que se encuentran en los minerales que constituyen la roca comocationes de sustitucin en el enrejado o como intercambiable(adsorbidos) cationes, entran en la solucin como iones libresdurante la reaccin. En el caso del hierro, fluoradocomplejos (FeFz(3 - z) +, donde 1