СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА И ГОРЮЧЕ-ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК E21B43/24 E21B43/25 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к методам термохимической интенсификации притока углеводородов из продуктивного пласта при добыче нефти, газа и газового конденсата.

Известен способ термохимической обработки продуктивного пласта, включающий закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава (ГОС), содержащий водный раствор нитрата аммония (аммиачной селитры), хлористого аммония и/или гидроортофосфата аммония, введение в зону расположения ГОС инициатора горения, в качестве которого используют пороховой заряд взрывчатого вещества (ВВ) (RU 2064576, E 21 B 43/263, 1996). Достаточно длительное время обработки, использование ВВ и довольно сложная организация способа ограничивает возможности его использования.

Наиболее близким к предложенному является способ термохимической обработки продуктивного пласта, включающий закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава и доставку в зону обработки инициатора горения, в качестве которого используют смесь металлического алюминия и оксида хрома IV (RU 2126084, E 21 B 43/24, 10.02.99).

Для осуществления известного способа используется горюче-окислительный состав, содержащий комплексное соединение мочевины с азотной кислотой, соединение, содержащее ацетатную группу (уксусная кислота), перманганат калия, изопропилкарборан, воду и аммиачную селитру (там же).

Техническим результатом предложенной группы изобретений является повышение эффективности обработки за счет быстрого образования большого количества водорода, обладающего высокой проницаемостью, и за счет повышения энергоотдачи процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе термохимической обработки продуктивного пласта, включающем закачку в зону обработки горюче-окислительного состава и доставку в зону обработки инициатора горения, в качестве инициатора горения используют состав на основе боргидрида щелочного металла и метанола или диэтилового эфира в количестве 5 - 95 мас.%, или щелочи в количестве 5 - 25 мас.% и/или твердого изопропилкарборана в количестве 5 - 40 мас.%.

Кроме того, доставку инициатора горения можно осуществлять путем спуска герметизированного контейнера с инициатором горения в колонну насосно-компрессорных труб посредством промысловой лебедки и последующего разрушения контейнера путем взрыва шнуровой торпеды, установленной по всей длине контейнера, при соприкосновении при спуске контейнера контактов шнуровой лебедки и источника электроэнергии, установленного в башмаке колонны насосно-компрессорных труб.

Кроме того, доставку состава инициатора горения на основе боргидрида щелочного металла и метанола и/или диэтилового эфира в зону обработки можно осуществлять путем закачки.

При этом могут предварительно спускать в зону обработки пласта нижнюю часть колонны насосно-компрессорных труб и закачивать в нее последовательно горюче-окислительный состав, обезвоженный углеводородный флюид, инициатор горения и продавочную жидкость, а затем осуществляют закачку горюче-окислительного состава в зону обработки путем продавки ее из указанной колонны и подъема колонны до верхнего уровня горюче-окислительного состава, выкачивают из нее обезвоженный углеводородный флюид, опускают указанную колонну до середины зоны обрабатываемого пласта, а затем осуществляют закачку инициатора горения путем выкачивания его из указанной колонны непосредственно в горюче-окислительный состав.

Кроме того, при глубине залегания пласта менее 1200 м изолируют зону обработки путем установки пакеров на расстоянии 45-55 м выше зоны перфорации обсадной колонны.

Технический результат достигается также тем, что горюче-окислительный состав для термохимической обработки продуктивного пласта, содержащий комплексное соединение, содержащее азотную кислоту, соединение, содержащее ацетатную группу, перманганат калия, изопропилкарборан, воду и аммиачную селитру, в качестве комплексного соединения, содержащего азотную кислоту, он содержит комплексное соединение диамида щавелевой кислоты и азотной кислоты, а в качестве соединения, содержащего ацетатную группу, он содержит уксусный эфир салициловой кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Комплексное соединение диамида щавелевой кислоты и азотной кислоты - 18-36
Уксусный эфир салициловой кислоты - 4 - 5
Перманганат калия - 0,01-0,05
Изопропилкарборан - 5-15
Вода - 9-18
Аммиачная селитра - Остальное
Кроме того, он может дополнительно содержать в качестве замедлителя реакции салицилат кальция в количестве от 0,05 до 1,5 мас.%, а в качестве стабилизатора горения - хлорид калия в количестве от 0,001 до 0,005 мас.%, сахарозу или глюкозу в количестве от 0,05 до 3 мас.%.

Использование боргидридов щелочных металлов в составе инициатора горения приводит к тому, что при контакте их с водой, входящей в состав ГОС, сразу высвобождается большое количество водорода, обладающего высокой проникающей способностью, который с большой скоростью проникает в поры и трещины скважины, прочищает их за счет крекинга и пиролиза асфальто-смолистых парафино-гидратных соединений, способствует росту трещин и созданию новых. При последующем проникновении в эти поры газа-окислителя в них осуществляется процесс горения. Таким образом, освобождение основного количества энергии происходит именно в порах и трещинах пласта, а не в самой скважине, что во много раз повышает эффективность термохимической обработки.

Использование в составе ГОС комплексного соединения диамида щавелевой кислоты и азотной кислоты, с одной стороны, позволяет повысить энергоотдачу ГOC за счет замены карбамида (мочевины) на оксамид (диамид щавелевой кислоты), а с другой стороны, обеспечивает безопасность робот, поскольку последний связывает азотную кислоту в более прочное комплексное соединение в процессе приготовления.

Использование уксусного эфира салициловой кислоты вместо уксусной кислоты позволяет более эффективно устранять детонационные процессы при горении.

Добавление изопропилкарборана, являющегося твердым продуктом в составе ГОС, обеспечивает однородность состава, инициирующего горение, и соответственно равномерность выделения энергии непосредственно в обрабатываемом продуктивном пласте, а также существенно увеличивает энергетический потенциал инициирующего состава, в том числе долю энергии, расходуемой на крекинг углеводородов.

Предложенный способ и состав обеспечивают замену взрывов в скважине на быстрое горение (несколько секунд) без детонации. Этого времени достаточно для образования трещин в пласте, но оно слишком мало, чтобы обусловить повреждение оснастки скважины.

Горюче-окислительный состав готовят на поверхности, смешивая компоненты в следующей последовательности: вода, диамид щавелевой кислоты и концентрированная азотная кислота (54-68%-ная). При этом диамид щавелевой кислоты и азотная кислота образуют комплексное соединение, и азотная кислота утрачивает свои коррозионные свойства и не взаимодействует с материалом нефтедобывающего оборудования. Затем добавляют перманганат калия, изопропилкарборан и аммиачную селитру.

Перманганат калия пассивирует поверхность используемого оборудования, а также повышает теплосодержание состава. Изопропилкарборан повышает энергетический потенциал горюче-окислительного состава, усиливает его горючесть и способствует цепным процессам горения и стабильному взаимодействию компонентов.

Уксусный эфир салициловой кислоты стабилизирует компоненты состава.

Затем в качестве замедлителя реакции горения вводят в смесь салицилат кальция, а в качестве стабилизатора горения - хлорид калия и сахарозу и/или глюкозу.

В таблице приведены рецептуры ГОС.

Способ термохимической обработки продуктивного пласта осуществляется следующим образом.

Закачивают в зону обработки ГОС через колонну насосно-компрессорных труб (НКТ). Затем осуществляют доставку в зону обработки пласта инициатора горения. В качестве инициатора горения используют твердый или жидкий (суспензионный) состав на основе солевых гидридов типа боргидридов щелочных металлов (LiBH₄, NaBH₄, KBH₄ и другие), которые могут быть как в твердом, так и в суспензионном состоянии.

В последнем случае используются суспензионные составы на основе боргидридов щелочных металлов и органических растворителей - диэтилового эфира (C₄H₁₀O) или метанола (CH₃OH) при содержании боргидрида и растворителя в смеси от 5 до 95 мас.% каждый.

В твердом составе боргидриды щелочных металлов (75-95 мас.%) находятся в смеси со щелочами NaOH или KOH или другие) (5-25 мас.%), которые на подготовительном этапе стабилизируют боргидриды во влажной среде, а в рабочем процессе за счет экзотермической реакции гидролиза увеличивают суммарный тепловой эффект, обеспечивающий перевод боргидрида в режим термодиссоциации (при 400^oC).

В качестве твердого инициатора горения может также быть использована смесь боргидридов щелочных металлов с твердым изопропилкарбораном (5-40 мас. %), а также со щелочью и с твердым изопропилкарбораном.

Механизм доставки инициатора горения выбирается таким, чтобы не использовать дорогостоящий каротажный кабель, который подвержен разрыву при разрушении контейнера с инициатором горения, и при этом, падая на дно скважины, вызывает аварийную ситуацию. Как твердый, так и жидкий инициатор горения может быть доставлен в герметизированном контейнере с помощью промысловой лебедки. Разрушение контейнера с инициатором горения осуществляется взрывом шнуровой торпеды, устанавливаемой по всей длине контейнера. Взрыв инициируют возникающим при спуске контейнера соприкосновением контактов шнуровой торпеды и источника электроэнергии (аккумулятора), установленного в башмаке НКТ.

Жидкий инициатор горения может доставляться в зону обработки путем закачки. При этом для предотвращения возможной деформации НКТ нижняя часть колонны НКТ оборудуется алюминиевыми трубами - хвостовиком, длина которого должна превышать интервал перфорации обрабатываемого пласта. НКТ спускают до подошвы интервала перфорации и в них последовательно закачиваются в расчетных объемах: ГОС, обезвоженный углеводородный флюид (нефть), инициатор горения и продавочная жидкость (например, пластовая вода). Затем ГОС выкачивается из НКТ, и последние приподнимаются до верхнего уровня ГОС, установившегося в скважине после откачки из НКТ. После этого из НКТ выкачивается обезвоженный углеводородный флюид, а НКТ спускается до середины обрабатываемого пласта, и из них в среду ГОС выкачивается инициатор горения, после чего начинается реакция быстрого горения.

При соприкосновении с водой боргидриды разлагаются с выделением водорода и большого количества тепла. На первой стадии процесса горения происходят сильный нагрев и рост давления с образованием промежуточного горючего газа - водорода, который проникает в поры и трещины пласта и, воздействуя на пластовые флюиды, способствует трещинообразованию.

Вторая стадия начинается с проникновения газа-окислителя, который проникает в поры и трещины с созданием горючей пары. Вторичные локальные микровзрывы в новых трещинах, образуя в скважине центры растрескивания, между трещинами образуются связи, и они превращаются в магистральные, увеличивая проницаемость пласта.

При обработке продуктивного пласта происходит резкий волновой подъем (а при глубине пласта менее 1200-1500 м - выброс) столба жидкости, заполняющей скважину, что сопряжено со значительными энергетическими затратами, не связанными с обработкой пласта. По причине возможного выброса известный способ не пригоден для продуктивных пластов с глубинами менее 1200 м. Для предотвращения этого и соответствующего снижения воздействия непосредственно на обрабатываемый пласт предварительно производится изоляция зоны обработки путем установки пакера на расстоянии 45-55 м выше зоны перфорации, что канализирует подавляющую часть выделяемой энергии на обрабатываемый пласт и снимет ограничения по глубине залегания зоны обработки.

Способ и состав относятся к нефтедобывающей промышленности, в частности к методам термохимической интенсификации притока углеводородов из продуктивного пласта. Техническим результатом является повышение эффективности обработки. Способ термохимической обработки продуктивного пласта включает закачку в зону обработки горюче-окислительного состава и доставку в зону обработки инициатора горения, в качестве которого используют состав на основе боргидрида щелочного металла и метанола или диэтилового эфира в количестве 5 - 95 мас.%, или щелочи в количестве 5 - 25 мас.%, и/или твердого изопропилкарборана в количестве 5 - 40 мас.%. Горюче-окислительный состав содержит комплексное соединение диамида щавелевой кислоты и азотной кислоты (18 - 36 мас.%), уксусный эфир салициловой кислоты (4 - 5 мас.%), перманганат калия (0,01 - 0,05 мас.%), изопропилкарборан (5 - 15 мас.%), воду (9 - 18 мас.%) и аммиачную селитру - остальное. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ термохимической обработки продуктивного пласта, включающий закачку в зону обработки горюче-окислительного состава и доставку в зону обработки инициатора горения, отличающийся тем, что в качестве инициатора горения используют состав на основе боргидрида щелочного металла и метанола или диэтилового эфира в количестве 5 - 95 мас%, или щелочи в количестве 5 - 25 мас.%, и/или твердого изопропилкарборана в количестве 5 - 40 мас.%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что доставку инициатора горения осуществляют путем спуска герметизированного контейнера с инициатором горения в колонну насосно-компрессорных труб посредством промысловой лебедки и последующего разрушения контейнера путем взрыва шнуровой торпеды, установленной по всей длине контейнера, при соприкосновении при спуске контейнера контактов шнуровой лебедки и источника электроэнергии, установленного в башмаке колонны насосно-компрессорных труб. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что доставку состава инициатора горения на основе боргидрида щелочного металла и метанола и/или диэтилового эфира в зону обработки осуществляют путем закачки. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что предварительно спускают в зону обработки пласта нижнюю часть колонны насосно-компрессорных труб и закачивают в нее последовательно горюче-окислительный состав, обезвоженный углеводородный флюид, инициатор горения и продавочную жидкость, затем осуществляют закачку горюче-окислительного состава в зону обработки путем продавки ее из указанной колонны и подъема колонны до верхнего уровня горюче-окислительного состава, выкачивают из нее обезвоженный углеводородный флюид, опускают указанную колонну до середины зоны обрабатываемого пласта и осуществляют закачку инициатора горения путем выкачивания его из указанной колонны непосредственно в горюче-окислительный состав. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что при глубине залегания пласта менее 1200 м изолируют зону обработки путем установки пакеров на расстоянии 45 - 55 м выше зоны перфорации. 6. Горюче-окислительный состав для термохимической обработки продуктивного пласта, содержащий комплексное соединение, содержащее азотную кислоту, соединение, содержащее ацетатную группу, перманганат калия, изопропилкарборан, воду и амиачную селитру, отличающийся тем, что в качестве комплексного соединения, содержащего азотную кислоту, он содержит комплексное соединение диамида щавелевой кислоты и азотной кислоты, а в качестве соединения, содержащего ацетатную кислоту, он содержит уксусный эфир салициловой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Комплексное соединение диамида щавелевой кислоты и азотной кислоты - 18 - 36
Уксусный эфир салициловой кислоты - 4 - 5
Перманганат калия - 0,01 - 0,05
Изопропилкарборан - 5 - 15
Вода - 9 - 18
Аммиачная селитра - Остальное
7. Состав по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве замедлителя реакции салицилат кальция в количестве 0,05 - 1,5 мас.%.

. Состав по п.6 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве стабилизатора горения хлорида калия в количестве 0,001 - 0,005 мас. %, сахарозу или глюкозу в количестве 0,05 - 3 мас.%.