СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА Российский патент 1997 года по МПК E21B43/24 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам термохимической обработки призабойной зоны пластов.

Известен способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, заключающийся в размещении в призабойной зоне металлического магния и алюминия с последующей прокачкой через них соляной кислоты совместно с аммиачной селитрой. Недостатком способа является то, что в основном осуществляется прогрев участка призабойной зоны вблизи линии нагнетания, в то время как более удаленные участки остаются не охваченными воздействием. Кроме того, в результате химической реакции между магнием и алюминием выделяется газообразный водород, что приводит к интенсификации коррозии нефтепромыслового оборудования. Помимо этого недостатком способа является использование большого количества дорогостоящих химреагентов (магний, алюминий, аммиачная селитра).

Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низким охватом обработки по глубине и толщине пласта, интенсификацией коррозии нефтепромыслового оборудования и необходимостью проведения дополнительных спуско-подъемных операций.

Целью изобретения является увеличение охвата обработки по глубине и толщине пласта, а также уменьшение коррозии нефтепромыслового оборудования и исключение спуско-подъемных операций.

Цель достигается тем, что в способе термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающем прогрев призабойной зоны пласта в результате экзотермической химической реакции водного раствора соляной кислоты и реагентного материала в качестве реагентного материала используют водный раствор диэтиламина. Кроме того, первоначально в призабойную зону закачивают водный раствор диэтиламина с последующей закачкой водного раствора соляной кислоты в стехиометрическом соотношении.

При выборе в качестве реагентного материала водного раствора диэтиламина и его первоначальной закачки в призабойную зону с последующей закачкой водного раствора соляной кислоты в стехиометрическом соотношении экзотермическая химическая реакция между водными раствором соляной кислоты и реагентным материалом (водным раствором диэтиламина) в отличие от прототипа протекает непосредственно в призабойной зоне пласта на заданной глубине. Повышение температуры в результате реакции на заданной глубине приводит к разжижению твердых углеводородов (парафина, смол, асфальтенов и др.), которые затем удаляются при пуске скважины в эксплуатацию. В результате повышается охват обработки по толщине и глубине пласта. Кроме того, первоначальная закачка водного раствора диэтиламина, относящегося к классу аминов, являющихся хорошими ингибиторами коррозии, а также отсутствие в продуктах реакции диэтиламина и соляной кислоты газообразного агента, обеспечивает снижение коррозии нефтепромыслового оборудования. Вместе с тем использование предлагаемого изобретения исключает проведение дополнительных спуско-подъемных операций.

В качестве реагентного материала в предлагаемом способе используют водный раствор диэтиламина. Диэтиламин (СН₃СН₂)₂NH (ТУ 6-09-68-79), представляет собой вязкую жидкость со следующими физико-химическими свойствами: количество активной массы в товарном продукте 100% вязкость 1,25 мПа•с; плотность 702-706 кг/м³ (0,702-0,706 т/м³); удельная теплоемкость 4 кДж/кг град; растворимость в воде полная.

При смешении диэтиламина с соляной кислотой протекает химическая реакция с тепловым эффектом 2300 кДж/кг.

(СН₃СН₂)₂NH+HCI[(CH₃CH₂)₂ NH₂]CI
Продукт реакции диэтиламоний солянокислый хорошо растворим в воде.

В способе используют соляную кислоту по ГОСТ 3118-77, марка 4. Массовая доля основного вещества в водном растворе 35-38% вязкость 1,32 мПа^oс, плотность 1180-1190 кг/м³ (1,18-1,19 т/м³), удельная теплоемкость 4,8 кДж/кг град.

Необходимый объем диэтиламина и соляной кислоты определяется из стехиометрического соотношения на основе потребного объема обрабатываемой призабойной зоны.

Пример. Рассчитать объем диэтиламина и соляной кислоты для обработки призабойной зоны объемом 10 м³.

Вначале определяем количество теплоты необходимое для повышения температуры общего объема закачиваемых жидкостей на 100^oС, по формуле
Q = cmΔt,
где с удельная теплоемкость жидкости в кДж/кг град,
m масса жидкости,
Δt перепад температуры.

В рассматриваемом случае следует использовать для расчета параметры воды, так как реагенты подаются в водных растворах. Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 кДж/кг град, а масса 10 м³ воды равна 10₃ кг. Δt принимаем равным 100^oС. Подставляя указанные значения в формулу получаем Q 4,18•10⁶ кДж. В результате реакции 1 кг диэтиламина выделяет 230 кДж теплоты, тогда потребное количество диэтиламина составит 4,18•10⁶/2,3•10³ 1820 кг 1,82 т. Из стехиометрических расчетов определено, что для полной нейтрализации диэтиламина соляной кислотой их массовое соотношение должно составлять 2:1. Тогда потребное количество соляной кислоты составил 1,82/2 0,91 т. Принимая объемы водных растворов соляной кислоты и диэтиламина равными (по 5 м³ каждый), определяем объемную концентрацию диэтиламина и соляной кислоты в воде. Потребный объем диэтиламина составляет 1,82/0,706 2,58 м³, а его объемная концентрация в воде (2,58/5)х100% 51,6% Потребный объем соляной кислоты составляет 0,91/1,19 0,76 м³, а ее объемная концентрация в воде (0,76/5)х100% 15,2%
Способ проверен в лабораторных условиях. Опыты проводили на трех моделях пласта различной длины. Проницаемость моделей пористой среды составляла 1,0 мкм². Длина моделей составляла 0,5; 1,0 и 1,5 м, диаметр 0,03 м. Пористая среда была представлена кварцевым песком различных фракций. На первом этапе опытов первая модель длиной 0,5 м насыщалась нефтью с высоким содержанием смол, асфальтенов и парафина (10%) и производилась фильтрация нефти до установления постоянного расхода Q₁. На втором этапе, в модель последовательно, в стехиометрическом соотношении, подавались водные растворы диэтиламина и соляной кислоты. (Общий объем подаваемых реагентво равнялся объему пор образца с пористой средой. Модель в течение некоторого времени оставлялась в покое на реагирование, после чего фильтрация возобновлялась, и устанавливался новый расход Q₂. Оценка эффекта производилась по безразмерному параметру R Q₂/Q₁, Q₁, Q₂ - соответственно, расходы нефти до закачки реагирующих реагентов и после. Аналогичные эксперименты были проведены и на моделях длиной 1,0 и 1,5 м. Далее были проведены эксперименты и для прототипа. Результаты экспериментов приведены в таблице, из которой видно, что при использовании предлагаемого способа на моделях пласта длиной 1 и 1,5 м безразмерный параметр R на 30-50% выше, чем для прототипа, в то время как на модели длиной 0,5 м безразмерный параметр R для прототипа и предлагаемого способа практически одинаков. Кроме того, с увеличением длины модели пласта эффект от предлагаемого способа возрастает, а от прототипа уменьшается. Таким образом, использование способа в отличие от прототипа, позволяет транспортировать тепло на заданную глубину и тем самым увеличить охват обработки по глубине и толщине пласта.

Для реализации способа в промысловых условиях используют оборудование, обычно применяемое для обработки призабойной зоны. Определяют необходимый объем обрабатываемой призабойной зоны на основе емкостных характеристик коллектора. Из стехиометрических соотношений определяют необходимые объемы соляной кислоты и диэтиламина. Перед проведением мероприятия на растворном узле или на устье скважины готовятся водные растворы диэтиламина и соляной кислоты. Далее в скважину закачивают водный раствор диэтиламина, который продавливают в пласт водным раствором соляной кислоты. Водный раствор соляной кислоты продавливают в пласт легкой нефтью или водой. Закачанные растворы выдерживают в скважине на реагирование, а затем отбирают из скважины.

Предлагаемое изобретение существенно отличается от существующих высоким охватом обработки по глубине и толщине пласта, снижением коррозии нефтепромыслового оборудования и исключением дополнительных спуско-подъемных операций.

Эффект достигается за счет увеличения дебита нефти.

Использование: в нефтедобывающей промышленности, в частности в термохимической обработке призабойной зоны пластов. Обеспечивает увеличение охвата обработки по глубине и толщине пласта, а также уменьшение коррозии нефтепромыслового оборудования и исключение спуско-подъемных операций. Сущность изобретения: способ термохимической обработки призабойной зоны пласта включает прогрев призабойной зоны пласта. Это осуществляют химической реакцией водного раствора соляной кислоты и реагентного материала. В качестве реагентного материала используют водный раствор диэтиламина. Кроме того, первоначально в призабойную зону закачивают водный раствор диэтиламина с последующей закачкой водного раствора соляной кислоты в стехиометрическом соотношении, 1 з.п.ф., 1 табл.

1. Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, заключающийся в прогреве призабойной зоны пласта в результате экзотермической химической реакции закачиваемой в призабойную зону пласта водного раствора соляной кислоты и реагентного материала, отличающийся тем, что в качестве реагентного материала в призабойную зону пласта закачивают водный раствор диэтиламина. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водный раствор соляной кислоты закачивают последовательно после закачки водного раствора диэтиламина. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что концентрацию диэтиламина и соляной кислоты в водных растворах берут в стехиометрическом соотношении.