СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТИ, ГАЗА И ИНТЕНСИФИКАЦИИ РАБОТЫ СКВАЖИН НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ Российский патент 2000 года по МПК E21B43/24 E21B43/25 

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способам разработки и увеличения степени извлечения полезных ископаемых из земных недр и, в первую очередь, нефти и газа.

Известен способ разработки и увеличения степени извлечения нефти, газа и других полезных ископаемых из земных недр, согласно которому в эксплуатационных скважинах, пробуренных на нефтегазоносный пласт, размещают пакеры на уровне кровли пластов для их герметизации и зажигают электрические дуги между парами электродов, размещенных в одной скважине, или между электродами двух соседних скважин и перемещают их во внутрипластовом пространстве в необходимом порядке и последовательности, процесс обработки пластов месторождений плазмой электрических дуг повторяют многократно через необходимые временные интервалы (см. Патент РФ N 2102587, 1995 г.). Недостатками способа является то, что он требует достаточно больших расходов электроэнергии при варианте размещения электродов в двух соседних скважинах и перемещении зажженных дуг во внутрипластовом пространстве, а также сложность контроля процесса обработки пластов месторождений высокотемпературной плазмой электрических дуг.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ увеличения степени извлечения нефти, газа и других полезных ископаемых из земных недр, вскрытия и контроля пластов месторождений (см. Патент РФ N 2104393, 1996 г.). В качестве устройства для передачи энергии для последующего воздействия на продуктивные пласты используют оптоволоконные кабели, размещают и их концевые части с рабочими головками, излучающими световую энергию в призабойных зонах пластов при наличии вертикальных скважин или во внутрипластовых пространствах - при наличии наклонных и горизонтальных скважин, подключают к оптоволоконным кабелям на поверхности мощные лазеры и создают в пластах области с заданной высокой температурой и высоким внутрипластовым давлением. На заданных участках скважин вскрывают продуктивные пласты путем разрезки или перфорирования материала обсадных колонн скважин мощным лазерным излучением с дальнейшим испарением через эти прорези твердых и жидких фаз веществ, входящих в состав пластов и вмещающих их горных пород. Оптоволоконные кабели размещают в нескольких скважинах одновременно, создают в пластах необходимое количество областей с заданной высокой температурой и высоким давлением и перемещают эти области во внутрипластовых пространствах путем перемещения излучающих концевых частей оптоволоконных кабелей с рабочими головками по скважинам. Процесс обработки пластов месторождений мощным лазерным излучением повторяют многократно через необходимые временные интервалы, одновременно осуществляют по выделенным оптоволокнам (световодами) бесконтактный и дистанционный контроль процесса обработки пластов, а саму обработку осуществляют в необходимом порядке и последовательности. К недостаткам данного способа можно отнести следующие:
- необходимы большие затраты электроэнергии;
- для передачи изучения по скважине от мощного лазера, находящегося на поверхности, требуется специальный силовой дорогостоящий оптоволоконный кабель;
- ограничены возможности контроля процесса воздействия излучения на пласты в околоскважинном пространстве.

Задачами, на решение которых направлено настоящее изобретение, являются повышение эффективности и экономичности разработки нефтегазовых месторождений за счет значительного увеличения степени извлечения нефти и газа из пластов, снижения расходов электроэнергии и затрат при использовании серийно выпускаемого оптоволоконного кабеля и улучшения контроля процесса обработки пластов.

Поставленные задачи решены в способе увеличения степени извлечения нефти, газа и интенсификации работы скважин на месторождениях, особенно содержащих запасы высоковязких нефтей, который включает в себя следующую последовательность операций. В скважинах, пробуренных на месторождениях нефти и газа, размещают оптоволоконные кабели и устройства, выполненные из зажигательных составов и инициирующих процесс зажигания веществ или приспособлений для инициирования, например пирокапсюлей или других подобных приспособлений. Размещают устройства из твердых или жидких зажигательных составов в призабойных зонах скважин в пластах, если на месторождениях пробурены только вертикальные скважины или на заданных участках скважин во внутрипластовых пространствах, если на месторождениях пробурены еще наклонные и горизонтальные скважины. Перед спуском оптоволоконных кабелей и устройств в скважины подключают световоды оптоволоконных кабелей через специальные разъемы к инициирующим веществам или приспособлениям для инициации при использовании устройств из твердых зажигательных составов, расположенных в скважинах, или подключают выделенные оптоволокна кабелей к излучающим головкам на концах оптоволоконных кабелей в скважинах при использовании жидких зажигательных составов и капсюлированных окислителей и создают в нефтегазовых пластах при сгорании зажигательных составов области с заданными высокой температурой и давлением для увеличения степени извлечения нефти и газа из пластов. При этом задают необходимое время горения твердых и жидких зажигательных составов с капсюлированными окислителями путем изменения их конструкции, длины, компонентов и их объемов. Причем, при необходимости поддержания заданных уровней добычи нефти и газа из скважин, процесс обработки пластов месторождений с помощью твердых и жидких зажигательных составов повторяют многократно через необходимые временные интервалы и в необходимом порядке и последовательности.

В свою очередь, необходимую последовательность определяют либо исходя из возможности равномерной обработки зажигательными составами всей площади пластов на данном месторождении, либо в нескольких скважинах, либо в случаях сложных геологических условий залегания пластов месторождений будет иметь место необходимый в данных условиях порядок и последовательность обработки пластов, предполагающий максимальный эффект на пласты при минимальных затратах средств. В процессе обработки продуктивных пластов месторождений путем создания высоких температур и давлений в скважинах с помощью твердых и жидких зажигательных составов одновременно с передачей световой энергии по оптоволоконным кабелям для инициирования загорания этих составов, по выделенным световодам осуществляют бесконтактный дистанционный контроль процесса горения с использованием компьютеров на поверхности. Изменения же давления и сейсмоакустических сигналов, возникающих в процессе изменения напряженно-деформированного состояния в пластах вокруг скважин и трещинообразования, контролируют с помощью датчиков, соединенных с оптоволокнами кабелей через светодиоды. От датчиков информация по оптоволокнам также передают на поверхность для компьютерного анализа и принятия дальнейших решений по последующей обработке пластов для интенсификации работы скважин по добыче нефти и газа.

Время, затраченное на обработку пластов, на различных месторождениях будет различным в зависимости от физико-механических, химических характеристик нефтегазовых пластов, состава и вида нефти и газа, напряженно-деформированного состояния самих пластов, их обводненности и ряда других факторов. В каждом конкретном случае схема расположения скважин, их вид (вертикальные, наклонные или горизонтальные) и количество, время обработки пластов, размеры одновременно обработанных площадей пластов устанавливают экспериментальным путем с одновременным получением данных контроля происходящих процессов в пластах, а также путем предварительного лабораторного и математического моделирования данного процесса в заданных условиях для достижения максимального эффекта увеличения степени извлечения нефти и газа из пластов. Возможно также построение виртуальных моделей с использованием мощных компьютеров. На давно существующих старых месторождениях параметры обработки пластов определяют исходя из привязки к уже существующим и работающим на месторождениях нефти и газа скважинам.

В необходимых случаях, особенно после интенсивной добычи нефти и газа из пластов в течение нескольких лет для поддержания заданного уровня их добычи, применяют многократную обработку путем многократного размещения в скважину твердых и жидких зажигательных составов с капсюлированными окислителями и последующего их инициирования с помощью световой энергии, передаваемой по световодам оптоволоконных кабелей. Инициирование жидких зажигательных составов с капсюлированными окислителями возможно также и при повышении их температуры в скважинах свыше 60 - 70^oC самопроизвольно (без воздействия лазерного излучения) в результате растворения парафиновой оболочки, защищающей окислители, и начала самопроизвольной реакции в жидких зажигательных составах. Инициирование же реакции горения твердых и жидких зажигательных составов лазерным излучением, передаваемым по оптоволоконным кабелям, наиболее целесообразно еще и потому, что этот способ передачи энергии инициирования обладает высокой помехоустойчивостью и поэтому исключается несанкционированное срабатывание от любой электрической наводки, как это бывает при использовании обычных электрических кабелей.

При многократной высокотемпературной обработки нефтегазовых пластов вместо устройств с твердыми зажигательными составами, применяемыми в начале обработки для более сильного и точного воздействия на обрабатываемые из скважин участки пластов, в дальнейшем используют жидкие зажигательные составы с капсюлированными окислителями, смазывающие более слабое и менее точное высокотемпературное воздействие на пласты, но достаточное для поддержания добычи нефти и газа из месторождений на необходимом уровне. Жидкие зажигательные составы обладают высокой технологичностью доставки к месту использования. Их заливают в скважины, не извлекая оптоволоконные кабеля (как это приходится делать в случаях повторного использования устройств из твердых зажигательных составов для присоединения их к концам оптоволоконных кабелей с помощью разъемных муфт) из скважин. Затем поджигают залитые в скважины зажигательные составы с помощью лазерного излучения или ожидают самопроизвольного начала реакции окисления при растворении парафиновых оболочек капсюлированных окислителей при повышении их температуры, что происходит через несколько часов после заливки жидких зажигательных составов в скважины. Время начала реакции окисления можно регулировать изменением толщины парафиновой, восковой или другой оболочки капсюлированных окислителей. Таким образом, обеспечивают непрерывность процессов добычи нефти и газа из скважин и процессов высокотемпературной обработки необходимых участков нефтегазовых пластов для поддержания заданного уровня добычи из месторождений. При этом оптоволоконные кабеля не извлекают из скважин вообще. Но в том случае, когда требуется точная установка устройств с зажигательными составами на заданных участках пластов, приходится использовать даже при многократных обработках только твердые составы, так как жидкие составы точно разместить на строго ограниченных участках невозможно.

Жидкие зажигательные составы представляют собой сочетание жидкого горючего и капсюлированных окислителей, например керосина и покрытого воском, парафином или другими растворимыми оболочками окислителя - перманганата калия или любого другого. За счет повышенной температуры в глубокой (несколько километров) скважине или под воздействием светового излучения лазера, передаваемого с поверхности по оптоволоконному кабелю, защитная оболочка окислителя растворяется и начинается реакция окисления, например, с керосином, что приводит к загоранию жидкого зажигательного состава и к высокотемпературной обработке заданных участков в пласте. Такие жидкие зажигательные составы обладают очень низкой адгезией и в процессе их заливки не размазываются по стенкам скважин, практически без потерь попадают в заданные участки скважин, и реакции окисления происходят в любой среде - будь то нефть, вода с различными добавками и газ.

Многократная обработка пластов особенно актуальна в случаях добычи из месторождений вязкой нефти или при откачке газа из влагонасыщенных скважин с низким пластовым природным давлением, когда газовые скважины могут самозадавливаться водой, поступающей из пластов вместе с газом. Многократная обработка скважин также необходима и в обычных неосложненных условиях залегания пластов, так как с течением времени происходит закупорка трещин и пор, через которые нефть и газ поступают из пластов в скважины, парафинами и смолами, содержащимися в нефти. Кроме того, на закрытие трещин и пор очень сильно влияет также процесс перераспределения напряжений в околоскважинных областях пластов от воздействия горного давления. Обработка этих областей в пластах высокими температурами позволяет испарить и сжечь смолы, парафины и часть вещества пластов, образовать новые, дополнительные поверхности для возникновения новых трещин и расширить полости около скважин, повысить давление нефти и газа с повышением температуры, уменьшить вязкость нефти, вызвать перераспределение напряжении, а следовательно, и образование новых трещин. Все это в результате вызывает дополнительный приток нефти и газа в скважину и значительно повышает степень их извлечения из пластов.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - 3, где изображен разрез массива горных пород, схема размещения оптоволоконных кабелей и устройств из зажигательных составов в вертикальных скважинах ряда I и наклонных скважинах ряда II, показаны возможные размеры обработанных областей вокруг скважин в вертикальной и горизонтальной плоскостях нефтегазового пласта.

На поверхности разрабатываемого месторождения нефти и газа устанавливают около скважин необходимое количество компьютеров для обработки информации 21 и лазеров 1 - оптических квантовых генераторов излучения (см. фиг. 1), которые запитываются от метрической сети и на выходе подключаются к оптоволоконным кабелям 4 через разъемные муфты 12. Свет от лазеров, направляемый в оптоволокна (световоды) оптоволоконных кабелей, распространяется в них за счет многократного отражения, практически без потерь. Световоды типа кварц - кварц с диаметром жил 62 - 100 мкм покрыты оболочкой из слоев полимера, который защищает их от механических повреждений. Для данных условий применяют многожильные кабели для подземного заложения. Это особо стойкие и прочные оптоволоконные кабели для использования в экстремальных условиях имеют дополнительные защитные оболочки и стальную броню, a внутренняя конструкция кабелей заполняется гелем, предохраняющим от проникновения воздуха и воды внутрь кабелей. Оптоволокна как бы плавают в незамерзающем геле и могут выдерживать температуры ниже минус 40^oC. В качестве элемента прочности используются стальные тросы, которые вместе с оптическими волокнами находятся в одной оболочке. В многожильных кабелях далеко не все световоды используются сразу. Некоторые свободные остаются развернутыми на случай неисправностей или будущих применений для контроля процессов в скважинах, что немаловажно в экстремальных условиях их работы. Все лучи достигают концов кабелей практически одновременно. Существующие оптоволоконные кабели имеют полосу пропускания в несколько ГГц и позволяют передавать излучение лазеров на расстояния в десятки километров. Они выпускаются в катушках длиной в основном до 2 км, но могут выпускаться произвольной длины по заказу. В случае необходимости оптоволоконные кабели наращиваются с помощью сплайсов, т.е. специальных соединительных муфт, обеспечивающих незначительные потери в соединении. Кабели обладают достаточной гибкостью и возможностями изгиба с небольшим радиусом. Катушки с оптоволоконными кабелями устанавливают на лебедках 2 с системой направляющих шкивов 3 для подачи оптоволоконных кабелей 4 вместе с соединенными с ними устройствами из твердых зажигательных составов (см. фиг. 1) с инициирующими веществами или приспособлениями для инициации 6 в скважины, пробуренные на нефтегазовый пласт месторождения и оборудованные обсадными колоннами 6 для крепления их стенок. Устройства из твердых зажигательных составов могут состоять из отдельных блоков, размещенных в контейнерах 13, соединенных между собой шнурами 17 для последовательного поджига всех блоков, входящих в устройство. Контейнеры 13 могут быть изготовлены из порошков высококалорийных металлов, например Mg, Al, Zn и др. (См. Дементьев П.Г. "Горение и свойства горючих веществ" М., изд. МКХ РСФСР 1961 г, Джонс В.Д. "Основы порошковой металлургии" М., Мир, 1964 г.). Внутри контейнеров, сгорающих в процессе реакции, размещены инициирующие приспособления 6, например, в виде пирокапсюлей, которые срабатывают от излучения лазеров, передающегося к ним по световодам оптоволоконных кабелей 4, либо возможен вариант, когда излучение лазера разрушает перегородки между веществами, при взаимодействии которых начинается реакция горения, например, перманганата калия с глицерином, одноатомными спиртами и серой или другими веществами. Через разъемные муфты 12 оптоволоконные кабели соединяются с инициирующими веществами или приспособлениями для инициации 6 короткими кусками переходных оптоволоконных кабелей 18 со световодами большего диаметре (около 300 мкм) для более надежного поджига инициирующих приспособлений 6 и для сохранения основных оптоволоконных кабелей 4 от повреждения высокими температурами при сгорании устройств с твердыми зажигательными составами в скважинах. При повторной обработке участков скважин с использованием устройств из твердых зажигательных составов к сохранившимся разъемным (муфтам 12 на концах оптоволоконных кабелей 4 в скважинах подключают вновь следующие переходные отрезки оптоволоконных кабелей 18 и соединяют их с пирокапсюлями или инициирующими веществами 6 новых устройств из твердых зажигательных составов. Сначала загорается инициирующее вещество или приспособление (пирокапсюль) 6, запуск которого поднимает температуру в контейнерах 13 устройств до 200 - 300^oC, затем загораются комплексы поддержки реакции и предотвращения взрыва и комплексы повышения температуры до 600-800^oC , при которой зажигается высококалорийное топливо и уже его горение обеспечивает подъем температуры до 1500-2000^oC. Наиболее удобными для повторных и многократных высокотемпературных обработок пластов являются жидкие зажигательные составы 19 (см. фиг. 2), которые поджигают лазерным излучением с помощью излучающих головок 20, расположенных на разъемных муфтах 12 оптоволоконных кабелей 4 в скважинах или ожидают самопроизвольного начала реакции окисления при растворении оболочек капсюлированных окислителей при повышении их температуры, что происходит через определенное время после заливки жидких зажигательных составов в скважины. К процессу горения твердых или жидких зажигательных составов добавляется процесс горения нефти, смол, парафинов, газа и сернистых соединений в околоскважинных пространствах, что приводит к дополнительному тепловыделению и к частичному испарению вещества нефтегазовых пластов в обрабатываемых высокой температурой областях скважин. В пластах при этом образуются новые трещины и полости, очищаются от парафинов и смол старые трещины и поры, повышается внутрипластовое давление, перераспределяются напряжения в пластах от горного давления, снижается вязкость нефти от повышения температуры и тем самым увеличивается приток нефти и газа в скважины из пластов месторождений.

На нефтегазовом месторождении пласт в подавляющем большинстве случаев имеет сложное слоистое строение и состоит из верхних глинистых слоев 7 и нижних 11, являющихся своеобразными изоляторами и водоупорами газоносного слоя 8, иногда называемого "газовой шапкой" месторождения, нефтеносного слоя 9, водоносного слоя 10 в почве пласта. Могут также иметь место различные дополнительные слои и прослойки в пласте, на схеме не показанные. Подстилающие пласт слои горных пород 14 могут быть как осадочного, так и магматического происхождения.

В тех случаях, когда это необходимо, скважины могут герметизироваться пакерами 15 на любом удобном уровне над пластами (например, чтобы служить заглушками для нефти и газа при ожидаемом значительном подъеме давления или чтобы перекрыть доступ кислорода воздуха в пласт), но в тех случаях, когда такой необходимости нет, пакеры 15 могут не устанавливаться в скважинах вовсе.

При первичной высокотемпературной обработке на заданных участках нефтегазовых пластов располагают устройства из твердых зажигательных составов, конструктивно состоящих из отдельных контейнеров 13. Устройства устанавливают в скважинах на заранее определенных участках пластов с тем, чтобы получить максимальный эффект при их высокотемпературной обработке. В устройствах с твердыми зажигательными составами может быть любое необходимое количество контейнеров 13, они могут иметь различную длину и быть расположены на различном расстоянии друг от друга в устройствах и, следовательно, в скважинах. Межу собой контейнеры в устройствах соединяются пороховыми шнурами 17 или другими приспособлениями для последовательной инициации процесса их загорания в скважинах. На случай возникновения аварийной или другой форс-мажорной ситуации (например, разрыва оптоволоконного кабеля или повреждения целостности устройства с твердыми зажигательными составами) в контейнерах устройства устанавливаются самоликвидаторы различной конструкции и состава, воздействующие на инициирующие вещества 6 и вызывающие процесс загорания устройств через заданный промежуток времени или после подачи закодированного сигнала на запуск. Самоликвидация устройства из твердых зажигательных составов в случае аварии необходима для того, чтобы не пришлось терять время и ресурсы на извлечение их из скважин или на разрушение их в скважинах, например, путем разбуривания. Датчики для самоликвидации устройств с твердыми зажигательными составами могут срабатывать, например, от повышения давления в скважинах при закачке в них воздуха при условии, что они эагерметизированы пакерами 15, или от определенного набора групп звуковых сигналов, или по истечении определенного времени (датчики - таймеры), или от использования многих других вариантов для их срабатывания.

Возможно одновременное воздействие на пласт на определенной площади его залегания через несколько скважин или через значительное количество скважин, пробуренных на месторождении. Можно также задавать необходимую температуру и время горения устройств с твердыми зажигательными составами и жидкими зажигательными составами путем изменения их конструкции, компонентов, длины и объемов. Для получения длительного эффекта от высокотемпературной обработки при эксплуатации скважин и поддержания добычи нефти и газа из них на заданном уровне обработку пластов через скважины повторяют многократно с помощью жидких зажигательных составов через необходимые временные интервалы в необходимом порядке и последовательности. При этом вокруг скважин пласта образуются обработанные высокой температурой области 16 с раскрытыми и очищенными от смол и парафинов трещинами и порами, через которые начинается интенсивный приток нефти и газа со сниженной при нагреве вязкостью нефти и повышенным давлением газа. Процесс обработки пластов вышеописанным способом контролируют по излучению, сопутствующему процессу горения твердых и жидких зажигательных составов в скважинах, которое передают по специально выделенным для этого световодам оптоволоконных кабелей на поверхность для анализа процесса горения с использованием компьютеров 21, а также контролируют по другим таким же световодам с помощью датчиков, соединенных с ними через светодиоды, изменения давления и сейсмоакустических сигналов, возникающих в процессе изменения напряженно-деформированного состояния в пластах вокруг скважин и трещинообразования. Известно, что интенсивность излучения при контроле процесса горения твердых и жидких зажигательных составов в скважинах связана с температурой горения, которая возрастает по стадиям от трехсот до двух тысяч градусов Цельсия и, чем выше температура горения, тем более интенсивное излучение будет попадать в контрольные световоды оптоволоконных кабелей. Это значит, что при соответствующем градуировании шкалы по зависимости интенсивности излучения от температуры горения можно будет контролировать температуру и время горения зажигательных составов на различных стадиях горения, температуру дожигания нефти, газа, смол, парафинов и сернистых соединений в скважинах, а также контролировать температуру разогрева пласта и окружающих его горных пород, что важно для снижения вязкости притекающей в скважину нефти. В процессе контроля можно также поучить дополнительную информацию о составе испаряемых веществ пластов и пород в процессе горения и определить размолы и формы обработанных в пластах областей 16 по их тепловому излучению.

Предлагаемый способ увеличения степени извлечения нефти, газа и интенсификации работы скважин на месторождениях применяют следующим образом. На любых месторождениях могут иметь место два варианта ситуаций.

Первая ситуация - когда на новом месторождении после бурения серии разведочных скважин на пласт становится известно, что имеют место вязкие или высоковязкие нефти, требующие разогрева для их добычи, или давление в пласте невысокое, или же присутствуют высокие напряжения от горного давления в связи с большой глубиной залегания нефтегазового пласта, которые приводят к быстрому смыканию пор и трещин в околоскважинном пространстве и снижению дебета скважин, а также в других подобных случаях, то предлагаемый способ применяют перед началом эксплуатации нового месторождения и продолжают использовать его в процессе эксплуатации. Последовательность и временные интервалы обработки пласта в скважинах выбираются в зависимости от конкретных условий на месторождениях и уточняются опытным путем, причем в силу различных условий на разных месторождениях эти параметры могут значительно отличаться.

Вторая ситуация - когда на старом месторождении значительно упал дебит из существующих и интенсивно эксплуатируемых в прошлом скважин, но известно, что извлекаемые запасы нефти и газа еще значительные и необходимо для их полного извлечения увеличить внутрипластовую температуру и давление.

В обеих ситуациях скважины (вертикальные, наклонные или горизонтальные), пробуренные на нефтегазоносный пласт месторождения по заранее определенной оптимальной для его высокотемпературной обработки схеме и в определенном сочетании в случае необходимости, герметизируют пакерами 15 на любом удобном для этого уровне скважин. Если такой необходимости нет, то пакеры 15 не устанавливают вовсе. При первичной высокотемпературной обработке пластов предварительно размещают в скважинах основные оптоволоконные кабели 4 с разъемными муфтами 12, через которые они соединяются переходными отрезками оптоволоконного кабеля 18, имеющего световоды большего диаметра, с инициирующими веществами или пирокапсюлями 6 устройства из твердых зажигательных составов, конструктивно состоящего из отдельных контейнеров 13, соединенных между собой пороховыми шнурами 17. Оптоволоконные кабели 4 большой длины (до нескольких километров) опускают в скважины с помощью лебедок 2 и систем направляющих шкивов 3. Подсоединяют кабели через разъемные муфты 12 к расположенным на поверхности лазерам 1 и компьютерам 21. Лазеры 1 генерируют оптическое излучение, распространяющееся по оптоволоконным кабелям 4 к твердым и жидким зажигательным составам, расположенным на заданных участках скважин в пластах. При их сгорании значительно увеличивается температура на заданных участках пластов и окружающих их пород. При необходимости подобную высокотемпературную обработку пластов повторяют многократно с использованием технологически удобных для заливки в необходимые участки скважин жидких зажигательных составов 19 (см. фиг. 2) через заданные промежутки времени и в необходимом порядке и последовательности. Жидкие зажигательные составы 19 поджигают в скважинах с помощью излучающих головок 20, расположенных в разъемных муфтах 12 на концах основных оптоволоконных кабелей 4 в скважинах. Дистанционно и бесконтактно контролируют процесс высокотемпературной обработки пластов нефти и газа по излучению, сопутствующему процессу горения твердых и жидких зажигательных составов в скважинах, которое передают по световодам оптоволоконных кабелей на поверхность для анализа процесса горения с использованием компьютера, а также контролируют с помощью датчиков, соединенных с оптоволоконными кабелями через светодиоды, изменения давления и сейсмоакустических сигналов, возникающих в процессе изменения напряженно-деформированного состояния в пластах вокруг скважин и трещинообразования, определяют состав испаряемых веществ пластов и окружающих их горных пород и размеры обработанных областей пластов в околоскважинных пространствах.

Использование устройств с твердыми зажигательными составами для высокотемпературной обработки пластов на первом (начальном) этапе оказывает более сильное и точно направленное на заданные участки пластов воздействие в начальный момент их обработки, а затем это высокотемпературное воздействие на пласты регулярно поддерживается более слабыми по воздействию, но более технологичными и удобными в использовании жидкими зажигательными составами при дальнейшем многократном воздействии на пласты.

В результате высокотемпературной обработки заданных частей нефтегазовых пластов происходит изменение температурного и напряженно-деформированного состояния пластов и вмещающих их горных пород. Изменяется система трещин и пор, появляются пустоты в пластах за счет испарения жидких и твердых фаз, что после окончания обработки приводит к еще одному перераспределению напряжений от горного давления и это тоже положительно сказываются на увеличение притока нефти и газа в скважину. Вязкость нефти в значительной степени будет снижена при повышении температуры, а смоляные и парафиновые составляющие нефти в порах и трещинах пластов будут выжжены или расплавлены.

В итоге, после обработки нефтегазоносных пластов месторождений значительно возрастает степень извлечения из них нефти и газа, что позволяет возродить к промышленной эксплуатации даже давно отработанные месторождения при наличии в них еще не извлеченных запасов нефти и газа и приблизится к практически полному извлечению этих запасов из месторождений как старых, так и новых, потому что обработку пластов месторождений можно осуществлять многократно через необходимые временные интервалы.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает технологичный и чередующийся с интенсивной добычей нефти и газа из скважин процесс высокотемпературной обработки нефтегазовых пластов, что приведет к наиболее полному извлечению запасов из месторождений, позволит получить значительный экономический эффект при его использовании и является экологически чистым. Этот способ можно успешно использовать для подземной газификации угольных пластов, что значительно повысит степень извлекаемости угля из земных недр, позволит значительно уменьшить загрязнение снижающей среды вредными отходами горной промышленности и улучшить экологию территорий, на которых залегают полезные ископаемые.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к способам разработки и увеличения степени извлечения полезных ископаемых из земных недр, в первую очередь нефти и газа. Для осуществления способа в скважинах в заданных участках пластов размещают оптоволоконные кабели и устройства с твердыми или жидкими зажигательными составами. Подключают световоды оптоволоконных кабелей через разъемные муфты к лазерам и компьютерам на поверхности и к приспособлениям для инициирования устройств из твердых зажигательных составов, расположенных в скважинах. В другом случае подключают оптоволокна к излучающим головкам на концах оптоволоконных кабелей в скважинах при использовании жидких зажигательных составов и путем передачи световой энергии по световодам кабелей к твердым или жидким зажигательным составам, создают в нефтегазовых пластах при загорании составов области с заданными высокой температурой и давлением. Непрерывно контролируют процесс высокотемпературной обработки пластов путем передачи информации на поверхность по оптоволокнам кабелей. При необходимости обработку пластов повторяют многократно через заданные временные интервалы и в необходимых порядке и последовательности. Бесконтактно и дистанционно контролируют с помощью оптоволоконных кабелей по отраженному излучению и с помощью датчиков происходящий процесс высокотемпературной обработки пластов в скважинах, изменения температур, давлений и трещинообразования, определяют размеры обработанных в пластах областей, состав испаряемых веществ пластов и горных пород. Повышается эффективность и экономичность разработки нефтегазовых месторождений. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ увеличения степени извлечения нефти, газа и интенсификации работы скважин на месторождениях нефти и газа, согласно которому в скважинах, пробуренных в пластах на месторождениях нефти и газа, размещают оптоволоконные кабели, подключенные к лазерам и компьютерам на поверхности, в призабойных зонах скважин - при наличии вертикальных скважин или во внутрипластовых пространствах на заданных участках скважин - при наличии пробуренных в пластах наклонных и горизонтальных скважин размещают устройства передачи энергии в околоскважинные пространства в пластах для последующего воздействия на нефтегазовые пласты, отличающийся тем, что в качестве устройств для передачи энергии в околоскважинные пространства в пластах используют устройства, изготовленные из твердых или жидких зажигательных составов и инициирующих веществ или приспособлений для инициации этих составов, подключают оптоволокна оптоволоконных кабелей к инициирующим веществам или приспособлениям для инициации при использовании устройств из твердых зажигательных составов, расположенных в скважинах, или подключают оптоволокна к излучающим головкам на концах оптоволоконных кабелей в скважинах при использовании жидких зажигательных составов и осуществляют высокотемпературную обработку пластов путем передачи световой энергии от лазеров по оптоволокнам кабелей к твердым и жидким зажигательным составам для создания
при их загорании на заданных участках скважин в пластах в заранее установленные интервалы времени областей с заданными высокими температурой и давлением, при этом непрерывно контролируют процесс высокотемпературной обработки пластов путем передачи информации на поверхность по оптоволокнам кабелей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что задают необходимые температуру и время горения твердых и жидких зажигательных составов путем изменения их конструкции, длины, компонентов и объемов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что многократно повторяют высокотемпературную обработку пластов с помощью заливаемых в скважины с поверхности жидких технологичных зажигательных составов через необходимые временные интервалы и в необходимых порядке и последовательности и не извлекают при этом из скважин оптоволоконные кабели, используемые для зажигания жидких составов с помощью излучающих головок и для контроля процессов обработки пластов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что контролируют процесс высокотемпературной обработки пластов нефти и газа по излучению, сопутствующему процессу горения твердых и жидких зажигательных составов в скважинах, которое передают по оптоволокнам оптоволоконных кабелей на поверхность для анализа процесса обработки пластов компьютерами, а также контролируют с помощью датчиков, соединенных с оптоволокнами оптоволоконных кабелей через светодиоды, изменения давления и сейсмоакустических сигналов, возникающих в процессе изменения напряженно-деформированного состояния в пластах и горных породах вокруг скважин и трещинообразования.