Молочная кислота — это органическая кислота, которая менее едкая и менее реакционноспособная, чем соляная кислота (HCl). Преимущества и области применения молочной кислоты изучены не так подробно, как других альтернативных кислот.
Для оценки эффективности молочной кислоты в качестве жизнеспособной альтернативной кислотной системы была проведена серия экспериментов по кислотной обработке матриц кернов методом линейного вытеснения с использованием образцов известняка из Индианы при двух температурах и различных скоростях закачки с применением 40%-ного раствора молочной кислоты.
Целью исследования было охарактеризовать «червоточины», образующиеся под действием молочной кислоты, и определить подходящие условия, при которых молочная кислота проявляет лучшие свойства, чем соляная кислота.
Также были проведены испытания методом кернового вытеснения при высоких температурах и более низких концентрациях для наблюдения за его поведением и изменениями характеристик.
Эффективность молочной кислоты анализировали путем сравнения объема пор при прорыве (PVbt) с результатами предыдущих экспериментов с соляной кислотой. Поскольку соляная кислота менее эффективна при введении в условиях, отличных от оптимальных, было установлено, что молочная кислота более эффективна, чем соляная кислота, при массовой доле 40% и скорости впрыска ниже оптимальной. При температуре 150°F молочная кислота поддерживала аналогичный показатель PVbt в диапазоне скоростей впрыска.
Геометрия червоточин исследовалась с помощью компьютерной томографии (КТ) и данных о реакции на давление для выявления уникальных свойств или особенностей поведения молочной кислоты. КТ-изображения показали, что взаимосвязь между геометрией червоточин, образующихся под действием молочной кислоты, и скоростью закачки противоречит традиционному пониманию закономерностей роста червоточин. Изображения показали, что в большинстве экспериментов с низкой скоростью закачки червоточины были сильно разветвлены. Эти результаты позволяют предположить, что молочная кислота, по-видимому, обладает саморегулирующимся поведением.
При температуре 240°F (115°C) после реакции молочной кислоты с карбонатом кальция наблюдалось образование осадка. Данные по перепаду давления в керне показали увеличение перепада давления почти во всех экспериментах. При использовании более низких концентраций молочной кислоты увеличения перепада давления не наблюдалось. Образование осадка происходит во время и сразу после большинства экспериментов при высоких температурах и может блокировать пути проникновения при концентрациях выше 30% по массе.
Исследование показало, что молочная кислота обладает преимуществом в эффективности образования каналов по сравнению с соляной кислотой при температуре 150°F (относительно низкая температура по сравнению с 240°F). В сочетании с низкой коррозионной активностью по отношению к трубам скважин и наземному оборудованию, молочная кислота может быть отличной химической системой для кислотной обработки карбонатных пластов. Для высокотемпературных пластов можно использовать более низкие концентрации молочной кислоты, если это не влияет на эффективность образования каналов. Рекомендуется определять соответствующую концентрацию молочной кислоты путем лабораторных исследований для каждого конкретного месторождения, чтобы обеспечить эффективность мер по стимуляции, избежать образования вредных осадков и сэкономить эксплуатационные расходы.