СПОСОБ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам интенсификации добычи нефти из продуктивных пластов, вскрытых скважинами с горизонтальными стволами.

Известен способ кислотной обработки нефтяного пласта, вскрытого скважиной с вертикальным стволом, заключающийся в закачке в пласт гидрофобной эмульсии и растворов кислот [1] и позволяющий увеличить охват пластов по толщине в 2 раза.

Недостатком данного способа при применении его в горизонтальной скважине низкая эффективность из-за растекания или всплывания кислотного раствора в скважинной жидкости, находящейся в полости горизонтального ствола.

Наиболее близким по технической сущности к изобретения является способ кислотной обработки нефтяного пласта, вскрытого скважиной с горизонтальным стволом, включающий спуск колонны труб до забоя, закачку по ним кислоты и продавку ее в пласт [2]
Основной недостаток этого способа неравномерное распределение кислоты по относительно данному горизонтальному стволу (скважины с открытым забоем или оборудованные щелевым хвостиком). Место проникновения кислоты в пласт зависит от расположения нижнего конца колонны труб, по которым подается кислота на забой, и от приемистости отдельных участков самого продуктивного пласта. Очевидно, что кислоты в основном активно реагируют с породой и обрабатывает лишь участок пласта, расположенный непосредственно у нижнего торца колонны труб. Увеличение объема закачки кислоты и давления закачки не приводят к увеличению эффективности обработки, так как кислота и в этих случаях обрабатывает участок пласта, непосредственно примыкающий к месту подачи кислоты на забой, или любое другое место с наибольшей приемистостью. Способ оказывается нерациональным из-за высоких затрат и большей продолжительности закачки [2]
Цель изобретения повышение эффективности кислотной обработки нефтяного пласта, вскрытого скважиной с горизонтальным стволом, за счет направленной подачи кислоты в расчетный обрабатываемый интервал горизонтального ствола и закачки ее в пласт в этом интервале.

Цель достигается тем, что в описанном способе, включающем спуск колонны труб до забоя, закачку по ним кислоты и продавку ее в пласт, перед закачкой кислоты горизонтальный участок ствола заполняют вязкой инертной к кислоте жидкостью, а кислоту закачивают в обрабатываемый интервал горизонтального ствола для замещения ею указанной жидкости или отличаться не более, чем на 5%
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ обладает отличительными признаками, отсутствующими у известного способа кислотной обработки пласта. Эти признаки обеспечивают соответствие нового технического решения критерию "новизна". При сравнении способа не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в области горизонтальных скважин не обнаружены решения, обладающие сходными признаками. Это позволяет сделать вывод о соответствии нового технического решения критерию "существенные отличия".

В предлагаемом способе кислотной обработки нефтяного пласта, вскрытого скважиной с горизонтальным стволом, решается задача регулирования процесса закачки кислоты в расчетные интервалы горизонтального ствола. Эта задача в горизонтальных скважинах кардинально отличается и значительно сложнее, чем в вертикальных скважинах. Основная техническая сложность довести и расположить кислотную "пробку" в нужном месте ствола без ее растекания или всплытия по горизонтальному стволу скважины. В отличие от зарубежных решений в этой относительно новой области техники, основанных на применении специальных механических устройств пакеров, нами предлагается менее сложный гидродинамический подход, основанный на закачке в горизонтальный ствол двух жидкостей с контрастными реологическими свойствами, но с одинаковой плотностью, а именно вязкой инертной кислоте жидкости и самого кислотного раствора. Контрастность реологических свойств и одинаковая плотность двух жидкостей необходимы для доставки кислоты в расчетный интервал горизонтального ствола. Под контрастностью понимается различие в вязкости двух жидкостей не менее чем на два порядка, наличие структурно-механических свойств у одной и отсутствие этих свойств у другой жидкости (кислотного раствора). Кроме того, вязкая инертная к кислоте жидкость должна не растворяться в кислоте, не разбавляться ею и быть химически стойкой к воздействию кислоты.

Установлено, что практически с вышеописанными реологическими свойствами позволяют добавлять и размещать кислоту в любом месте горизонтального участка ствола вязкой инертной к кислоте жидкостью. Эта жидкость выполняет функции своеобразного жидкого поршня и подпора по отношению к маловязкой кислоте. Кислота, подаваемая в горизонтальный участок ствола скважины по спущенным в расчетный интервал трубам, отодвигает вязкую жидкость в сторону устья, опираясь на эту же вязкую жидкость со стороны забоя. Происходит поршневое (без перемешивания) вытеснение (замещение) кислотой вязкой жидкости в расчетном интервале ствола. Описываемый способ позволяет расположить в горизонтальном участке ствола скважины кислоту в виде "пробки" расчетного объема, подпираемой с двух сторон вязкой не смешивающейся с кислотой жидкостью. Оригинальное гидродинамическое решение задачи доставки на забой, расположение определенным образом в горизонтальном стволе и закачки в пласт в заданном интервале кислоты показывает высокий изобретательный уровень подаваемого объекта.

На чертеже приведена схема обработки скважины по данному способу.

По спущенным до забоя трубам 1 скважину заполняют вязкой инертной к кислоте жидкостью 2. Далее нижний конец колонны труб 3 располагают в расчетном интервале ствола 4. По трубам закачивают расчетный объем кислоты 5 при открытой затрубной задвижке 6. Кислота замещает (вытесняет) вязкую жидкость в расчетном интервале ствола. Затрубную задвижку закрывают, и продолжают закачку кислоты в скважину. Происходит задавка кислоты из полости горизонтального ствола в пласт в расчетном интервале. Кислоту задавливают в пласт вязкой инертной к кислоте жидкостью, при этом весь ствол скважины заполняют этой жидкостью. Передвинув конец труб в другой интервал ствола, производят кислотную обработку уже другого расчетного интервала и т.д. Таким образом способ позволяет обработать весь горизонтальный ствол любой длины.

Выполнение данного способа возможно только при определенных свойствах и параметрах вязкой инертной к кислоте жидкости. Эти свойства таковы.

Вязкость жидкости должна превышать вязкость кислоты в 100 раз Но вязкость структурированных жидкостей параметр относительный и зависит от многих факторов (скорость сдвига, температура, давление, предыстория течение и др. ). Поэтому, нет необходимости в формуле изобретения, по нашему мнению, конкретизировать величину вязкости.

Плотность жидкостей строго регламентируется, плотность кислоты и вязкой жидкости должны быть одинаковыми; допускается их расхождение в величинах до 5 В противном случае вязкая жидкость уже "не держит" кислоту; последняя или растекается, или всплывает в вязкой жидкости.

Таким образом, стабильное статическое расположение кислоты в горизонтальном стволе, заполненном вязкой инертной к кислоте жидкостью, достигается при определенных ранее соотношениях вязкости и плотности жидкостей. Это вытекает из результатов лабораторных опытов, представленных в таблице. Эксперименты проведены на стеклянной модели горизонтального ствола. В качестве вязкой инертной к кислоте жидкости применяли обратные водонефтяные эмульсии разной рецептуры и загущенные утяжеленные нефти. В качестве кислоты применяли соляную кислоту различной концентрации и плотности. Методика экспериментов была следующая.

Стеклянную горизонтальную трубку диаметром 30 мм заполняли вязкими жидкостями. По размещенной в ней трубке диаметром 10 мм закачивали кислоту, вытесняя часть вязкой жидкости. При этом изменяли вязкость и плотность жидкостей. Цель эксперимента определение граничных параметров жидкостей при стабильном статическом расположении кислоты в вязкой жидкости.

Результаты опытов 1-4 (таблица) показывают, что вязкость рабочей жидкости должна превышать вязкость кислоты не менее чем в 100 раз. Результаты опытов 5 10 обосновывают величину плотности плотность кислоты должна быть равна плотности вязкой жидкости. Расхождение допускается до 5 При больших различиях кислота всплывает или растекается в вязкой жидкости.

Пример. Новый способ испытан на скважине N 1544 Ромашкинского месторождения. Длина горизонтального участка ствола скважины 300 м. Расчетный интервал кислотной обработки 45 м от забоя. Ранее проведенные кислотные обработки не дали эффекта.

До забоя спустили колонну труб диаметром 73 мм. Заполнили горизонтальный участок ствола обратной эмульсией состава, об. нефть 50, раствор хлористого кальция 49, эмульгатор ЭС-2 1, Параметры эмульсии: плотность - 1141 кг/м³, вязкость при 950 с^-1 210 мПа с, электростабильность 120 В. Объем закачанной жидкости 60 м³. Далее по трубам закачали 10 м³ соляной кислоты 20%-ной концентрации с параметрами: вязкость 1,8 мПа с, плотность 1100 кг/м³ Закачку кислоты при открытой затрубной задвижке, так, чтобы заместить кислотой 45 м горизонтального ствола от забоя. После этого задвижку закрыли, и продавили в пласт 22 м³ соляной кислоты в расчетном интервале. Давление закачки составило 8-9 МПа. Время закачки 2,5 ч.

После освоения и пуска скважины в эксплуатацию получены следующие результаты: дебит по нефти возрос в 16 раз (до обработки скважина работала с дебитом 1т/сут. после 16 т/сут.), обводненность продукции снизилась в 2 раза, динамический уровень повысился с 950 м до 400 м. Скважина переведена на фонтанный режим эксплуатации.

Таким образом, промысловые испытания нового способа кислотной обработки пласта в горизонтальной скважине показали его высокую технологическую эффективность. Экономический эффект по одной скважине оценивается более 1 млн. руб.

Способ кислотной обработки нефтяного пласта, вскрытого скважиной с горизонтальным стволом, включает спуск колонны труб до забоя, закачку по ним кислоты и продавку ее в пласт. Перед закачкой кислоты горизонтальный участок ствола заполняют вязкой инертной к кислоте жидкостью, а кислоту закачивают в обрабатываемый интервал горизонтального ствола для замещения ею указанной жидкости, при этом плотность кислоты должая быть равной плотности вязкой инертной к кислоте жидкости или отличаться не более, чем на %. 1 ил. 1 табл.

Способ кислотной обработки нефтяного пласта, вскрытого скважиной с горизонтальным стволом, включающий спуск колонны труб до забоя, закачку по ним кислоты и продавку ее в пласт, отличающийся тем, что перед закачкой кислоты горизонтальный участок ствола заполняют вязкой инертной к кислоте жидкостью, а кислоту закачивают в обрабатываемый интервал горизонтального ствола для замещения ею указанной жидкости, при этом плотность кислоты должна быть равной плотности вязкой инертной к кислоте жидкости или отличаться не более чем на 5%