СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН Российский патент 2001 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам повышения нефтеотдачи пластов, сложенных песчаником, терригенными и глинистыми коллекторами и может быть использовано для восстановления проницаемости призабойной зоны пластов добывающих скважин, а также как среда перфорации для комплексного воздействия в процессе вторичного вскрытия.

Известны способы обработки призабойной зоны пласта кислотными и глинокислотными растворами, содержащими различные добавки в виде ПАВ, углеводородных жидкостей и спиртов [1].

Недостатком этих способов является низкая эффективность воздействия традиционных растворов соляной кислоты на коллектора с высокой водоудерживающей способностью, высокой дисперсностью глинистых минералов, т.к. породообразующие минералы содержат незначительное количество компонентов, растворимых в соляной кислоте.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ кислотной обработки скважины, включающий закачку в пласт смеси октанола и изопропанола с кислотным раствором. В качестве кислоты предусмотрено использование соляной, фтористоводородной, муравьиной, уксусной и подобных кислот [2].

Существенным недостатком данного способа является то, что кислотные растворы содержат растворитель, кислоту и воду, следовательно, кислота находится уже в активном состоянии и ее концентрация снижается до закачки в пласт, т. к. кислота реагирует в стволе скважины с металлом, цементным камнем, окисью железа и поступает в пласт, существенно потеряв свою активность, в результате чего снижается охват пластов воздействием активным кислотным раствором.

Задача изобретения состоит в повышении производительности добывающих скважин за счет существенно снижения межфазного натяжения, способствующего устраняемого барьеров из водонефтяной эмульсии и увеличению фазовой проницаемости для углеводородов, а также увеличению охвата пластов воздействия активным кислотным раствором, очистке коллектора от АСПО.

Поставленная задача решается тем, что в способе повышения продуктивности добывающих скважин, включающем закачку в пласт кислоты и органического растворителя, согласно изобретению в добывающую скважину закачивают безводную кислоту в среде органического растворителя с низкой диэлектрической проницаемостью (1,0-10,0). Для приготовления растворов используют концентрированные, не содержащие воду органические или минеральные кислоты [3].

Суть предлагаемого способа заключается в следующем: сила кислоты и ее активность характеризуется константой электролитической диссоциации, если кислота растворена в воде, которая является полярным растворителем, она диссоциирована на ионы и находится в реакционноспособном состоянии. Если кислота разбавлена не водой, а растворителем с низким показателем диэлектрической проницаемости, тогда константа равновесия электролитической диссоциации будет зависеть от диэлектрической проницаемости среды, которую в общем виде можно выразить уравнением: InK= A - B/ε, где
A и B - константы;
ε - диэлектрическая проницаемость растворителя;
K - константа равновесия электролитической диссоциации.

Из уравнения видно, что со снижением диэлектрической проницаемости снижается константа диссоциации, это значит, что выбирая растворитель с низкой диэлектрической проницаемостью, можно подавать диссоциацию и добиться того, что сильные кислоты будут вести себя как инертные вещества или как слабые кислоты до тех пор, пока в состав не введена вода. Следовательно, безводная кислота, предназначенная для воздействия на призабойную зону пласта, находясь в среде растворителя, поступает в ствол скважины в слабо диссоциированном состоянии, и имеет низкую коррозионную активность по отношению к металлу, цементному камню, но при продвижении в пласт кислотный раствор смешивается с пластовой водой и по мере удаления от ствола скважины увеличивается диссоциация кислоты и, следовательно, ее активность. В результате, кислота достигает зоны, удаленной от ствола скважины в активном состоянии, и воздействует на него.

Продуктивность добывающих скважин по предлагаемому способу повышается не только в результате кислотного воздействия, но в большой степени, в результате взаимодействия органических растворителей с пластовым флюидом. Присутствие их существенно снижает межфазное натяжение, способствует устранению барьеров из водонефтяной эмульсии а следовательно, снижает фильтрационное сопротивление при закачке безводного кислотного раствора в пласт и повышает фазовую проницаемость для нефти при вводе скважины в эксплуатацию, осушает коллектор, растворяет или диспергирует АСПО.

В лаборатории проведены исследования технологических показателей безводных кислотных растворов, необходимых для повышения продуктивности добывающих скважин.

Исследовано межфазное натяжение неводных кислотных растворов на границе с нефтью в зависимости от содержания в них органического растворителя.

Результаты исследований представлены изотермами межфазного натяжения на фиг. 1, из которых видно, что у растворов, не содержащих воды, межфазное натяжение очень низкое или совсем отсутствует. При постепенном увеличении содержания воды в растворе межфазное натяжение начинает возрастать.

Сопоставление изотерм межфазного натяжения кислотных растворов с различными растворителями показало, что наибольшее снижение межфазного натяжения наблюдается в присутствии диоксана, изо- пропанола (0,05 - 0,8 мН/м), диэлектрическая проницаемость (ε) которых соответственно - 2,1 - 10.

Определена растворяющая способность неводных кислотных растворов и динамика растворения горной породы и в процессе разбавления водой с целью определения оптимальной концентрации кислотных растворов и оптимального времени выдержки кислотного раствора в пласте для реакции.

Для приготовления безводных кислотных растворов необходимо использовать концентрированные кислоты или кислоты с минимальным содержанием воды. Можно использовать такие органические кислоты, как хлоруксусная - CH₂ClCOOH, уксусная, щавелевая - (COOH)₂ или минеральные концентрированные кислоты, например азотная или серная кислоты.

Результаты исследований динамики растворения глинистого минерала неводными кислотными растворами и, для сравнения, водным кислотным раствором проиллюстрированы на фиг. 2, на которой видно, что водный раствор кислоты растворяет основную массу глины за 0,5 часа, в то время как безводная кислотная система реагирует значительно медленнее. Растворяющая способность безводной кислотной системы достигает максимального значения через 5 часов, и, следовательно, кислота в активном состоянии может достигать периферийной части пласта.

Растворяющая способность неводных кислотных растворов от степени разбавления их водой, имитирующая постепенное разбавление кислотной системы при продвижении ее в пласте и смешение с реликтовыми водами, изображена на фиг. 3, на которой видно, что в отсутствие воды среда растворителя подавляет электролитическую диссоциацию и снижает активность кислоты, но в процессе постепенного разбавления кислотной системы водой активность ее возрастает и достигает максимума при разбавлении в 2,0 раза.

Определение коррозионной активности безводных кислотных растворов проводили стандартным методом: действию кислотных растворов подвергались образцы стали Ст. 3. при температуре 60^oC в течение 7 часов. Для сопоставления результатов проводили опыты с традиционными водными растворами кислот.

Результаты исследований коррозионной активности представлены в таблице, из которой видно, что коррозионная активность безводных кислотных растворов на порядок ниже, чем у водных кислотных систем, содержащих 10% HCl, 10% HCl + 2% HF.

По аналогичной методике определяли воздействие кислотных систем на цементный камень. Результаты, приведенные в таблице, подтверждают, что безводные кислотные растворы могут предотвратить разрушение цементной колонны, так как снижают активность кислоты по отношению к цементному камню в 5 раз.

Способ повышения продуктивности добывающих скважин, включающий закачку кислоты и органического растворителя отличается простотой технологического процесса. Перед закачкой безводной кислотной системы нужно провести стандартные операции. Эксплуатационные колонны скважин должны быть герметичны, сцепление цементного кольца с колонной - качественным. Забой скважины очищен от осадка и твердых частиц.

Раствор готовят в специальной технологической емкости или в емкости цементировочного агрегата в определенной последовательности. В емкость набирают расчетное количество растворителя, например ацетона, затем расчетное количество безводной кислоты, например хлоруксусной. Все перемешивают до полного растворения и смешения компонентов и закачивают в пласт. Кислотный раствор выдерживают в пласте для реагирования в течение 5-6 часов, после чего скважину вводят в эксплуатацию.

Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что применение безводных кислотных растворов для повышения производительности скважин позволяет повысить эффективность кислотных обработок в результате значительного замедления реакции взаимодействия кислоты с горной породой и воздействия на удаленные зоны пласта активным кислотным раствором, снижения межфазного натяжения до уровня, способствующего увеличению фазовой проницаемости для углеводородов и устранению барьеров из водонефтяной эмульсии.

В отсутствии воды среда органического растворителя подавляет электролитическую диссоциацию кислоты и тем самым коррозионную активность по отношению к металлу и цементному камню в такой степени, что кислотная система не нуждается в специальном ингибировании.

Источники информации
1. Вопросы повышения эффективности кислотных составов для обработки скважин. В.Н. Глущенко, О.В. Поздеев. М., ВНИИИУ и ЭНП. 1998 г., с. 28 - 40.

2. Патент США N 3819520, МПК E 21 B 43/27, 1974 - прототип.

3. Ю.Я. Фиалков, А.Н. Житомирский, Ю.А. Тарасенко. Физическая химия неводных растворов. Л.: Химия, 1973, с. 18 - 20.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам повышения нефтеотдачи пластов, сложенных песчаником, терригенными и глинистыми коллекторами, и может быть использовано для восстановления проницаемости прозабойной зоны пластов добывающих скважин, а также как среда перфорации для комплексного воздействия в процессе вторичного вскрытия. Способ включает закачку в добывающие скважины безводной кислоты в среде органического растворителя с низкой диэлектрической проницаемостью (1,0-10,0). Технический результат: повышение производительности добывающих скважин, увеличение охвата пластов воздействием активным кислотным раствором, очистка коллекторов от АСПО. 3 ил., 1 табл.

Способ повышения продуктивности добывающих скважин, включающий закачку в пласт кислоты и органического растворителя, отличающийся тем, что в добывающую скважину закачивают безводную кислоту в среде органического растворителя с низкой диэлектрической проницаемостью (1,0-10,0).