СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при создании устройств для обработки призабойной зоны скважины.

Известен способ обработки призабойной зоны, включающий доставку на кабель-троссе в забой совмещенного в единое устройство термогазогенератора с реакционным материалом из газогенерирующего сгораемого композиционного материала и контейнера с рабочей жидкостью, образование потока нагретых газообразных продуктов сгорания термогазогенератора, нагрев рабочей жидкости и смешивание с газообразными продуктами сгорания, создание гидродавления в интервале обработки пласта (патент РФ N 2139423, кл. E 21 В 43/25, опублик. 1999 г.).

Известный способ недостаточно эффективен вследствие неполного удаления продуктов кольматации из призабойной зоны скважины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в забой на кабель-троссе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композицией, сгорание и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки, раскрытие воздушной камеры и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта (патент РФ N 2138630, кл E 21 В 43/25, опублик 1999 г. - прототип).

Недостатком известного способа является невысокая эффективность обработки призабойной зоны пласта, сложенного из терригенных пород с различной карбонатностью. Ввиду химической инертности образующихся при горении газов к породе пласта они не способны увеличивать пористость и проницаемость терригенного коллектора.

Известно устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее герметичную камеру из металлического корпуса, заполненного воздухом под атмосферным давлением. В нижней части корпус закрыт мембраной, закрепляемой с помощью приемной камеры-ниппеля. Верхний торец корпуса камеры герметизирован заглушкой- переходником, позволяющим произвести спуск устройства в скважину на насосно-компрессорных трубах. Устройство устанавливают нижней частью напротив обрабатываемого пласта. Затем путем закачки в скважину продавочной жидкости из агрегата на устье создают давление, разрушающее мембрану. Скважинная жидкость мгновенно устремляется внутрь воздушной (имплозионной) камеры с атмосферным давлением, создавая имплозию (депрессию) на забое. Это приводит к интенсивному движению жидкости из пласта в скважину, способствуя очистке призабойной зоны пласта от загрязнений - отложений парафина, смол, твердых частиц и т. д. С другой стороны, после создания имплозии столб скважинной жидкости падает к забою и образуется гидравлический удар, который способствует расширению имеющихся и образованию новых трещин в призабойной зоне пласта и в конечном итоге повышению ее коллекторских свойств (Попов А. А. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. -М.: Недра, 1990, с. 35-36).

Недостатком работы устройства является трудность выноса в процессе имплозии закупоривающих поры пласта отложений парафина, смол и асфальтенов, имеющих высокую вязкость и адгезию к поверхности пор породы, что приводит к недостаточному очищению пор пласта в призабойной зоне от загрязнений. Кроме того, при работе с устройством возникают трудности, снижающие производительность работ, связанные с необходимостью дополнительного привлечения к работе с устройством продавочного агрегата на устье скважины для создания на забое скважины избыточного давления разрыва мембраны.

Известно имплозионное устройство, включающее герметичную воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму с взрывным патроном и приемную камеру. Устройство спускают в скважину с помощью кабеля-троса и устанавливают в интервале обработки пласта. После подачи через кабель-трос электрического импульса срабатывает взрывной патрон, разрушающий диафрагму, которая отделяет воздушную (имплозионную) камеру от приемной. В результате создается поток жидкости из пласта в скважину (Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник под ред. Фридляндера Л.Я. М.: Недра, 1990, с. 181-184).

Преимуществом устройства является то, что разрушение диафрагмы с использованием в самом устройстве взрывного патрона позволяет устранить дополнительную операцию по созданию избыточного давления с помощью продавочного агрегата на устье скважины для разрушения диафрагмы.

К недостаткам устройства относится то, что при его работе не устраняется трудность выноса в процессе имплозии отложений в порах пласта типа парафина, смол и асфальтена, имеющих высокую вязкость и адгезию к поверхности пор породы, что не обеспечивает полноты очищения пор в призабойной зоне пласта от загрязнений. Кроме того, недостатком устройства является также то, что при эксплуатации его создается повышенная опасность, связанная с использованием для разрушения диафрагмы в устройстве взрывчатого вещества в патроне из-за его чувствительности к взрыву при механических воздействиях.

Известно устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму и приемную камеру, в полости которой размещен сгораемый твердый композиционный материал, состоящий из двух частей. Первая часть, обращенная к воздушной камере, сформирована из прочной и с малогазовым выделением при сгорании композиции, имеющей со стороны, обращенной к второй части, полость, заполненную смесью композиций первой и второй частей.

Последняя снаряжена материалом из газогенерирующей при сгорании композиции, на участке расположения которой по боковой поверхности корпуса приемной камеры выполнены предварительно загерметизированные отверстия (патент РФ N 2075597, кл. E 21 В 43/25, опублик. 1997 г.).

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность обработки призабойной зоны скважины. Коэффициент успешности применения устройства невысок из-за преждевременного нарушения на забое скважины герметичности приемной камеры со сгораемым твердым композиционным материалом. Кроме того, приемная камера сложна в изготовлении, высока ее стоимость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму и приемную камеру, выполненную из сплошного легкого упругопластичного материала, разрушаемого при сгорании размещенного в ней твердого композиционного материала, состоящего из двух частей: первой части, обращенной к воздушной камере и сформированной из прочной с малогазовым выделением при сгорании композиции, с осесимметричной полостью, заполненной смесью первой и второй частей, выполненной в первой части со стороны, обращенной к второй части, и второй части, сформированной из газогенерирующей по мере сгорания композиции с прочностью, превышающей забойное давление (патент РФ N 2138630, кл. E 21 В 43/25, опублик. 1999 г. - прототип).

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность обработки призабойной зоны пласта, сложенного из терригенных пород с различной карбонатностью. Ввиду химической инертности образующихся при горении газов к породе пласта они не способны увеличивать пористость и проницаемость терригенного коллектора.

В изобретении решается задача повышения эффективности обработки призабойной зоны пласта, сожженного из терригенной породы.

Задача решается тем, что в способе обработки призабойной зоны скважины, включающем доставку в забой на кабель-троссе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композицией, сгорание и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки, раскрытие воздушной камеры и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта, согласно изобретению в качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую при термодеструкции плавиковую и соляную кислоты, перед раскрытием воздушной камеры осуществляют технологическую выдержку для более глубокого реагирования плавиковой и соляной кислот с породой, для чего вначале осуществляют сгорание газогенерирующей композиции в приемной камере и затем через заданный промежуток времени производят раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем, причем срабатывание воспламенителя сгораемой диафрагмы воздушной камеры выполняют от электрического импульса, подаваемого с устья скважины по кабель- троссу или от спирально размещенного в пространстве между сгораемой диафрагмой и верхним торцом газогенерирующей композиции в приемной камере огнепроводного шнура, один конец которого подсоединен к воспламенителю сгораемой диафрагмы, другой конец - к торцу газогенерирующей композиции, от которой воспламеняется огнепроводный шнур.

Задача также решается тем, что в устройстве для обработки призабойной зоны скважины, включающем воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму и приемную камеру с размещенной в ней газогенерирующей композицией, согласно изобретению на дне воздушной камеры установлена сгораемая диафрагма с воспламенителем с возможностью срабатывания воздушной камеры после технологической выдержки, между сгораемой диафрагмой и верхним торцом газогенерирующей композиции выполнена полость с технологическими окошками для непосредственного проникновения скважинной жидкости в воздушную камеру.

Между сгораемой диафрагмой и верхним торцом газогенерирующей композиции в приемной камере размещен огнепроводный шнур, один конец которого подсоединен к воспламенителю сгораемой диафрагмы, а другой конец углублен в торец газогенерирующей композиции с возможностью воспламенения от нее.

Сущность изобретения
При работе нефтедобывающих скважин происходит постепенное снижение продуктивности за счет кольматации призабойной зоны. Предложенный способ и устройство позволяют решать задачу очистки призабойной зоны от кольматирующих элементов и, тем самым, увеличения продуктивности скважины.

Для решения поставленной задача выполняют обработку призабойной зоны нефтедобывающей скважины. Используют устройство, представленное на фиг. Выполняют доставку в забой на кабель-троссе устройства, сгорание и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки, раскрытие воздушной камеры и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта. Перед раскрытием воздушной камеры осуществляют технологическую выдержку. Вначале осуществляют сгорание газогенерирующей композиции в приемной камере и затем производят раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую при термодеструкции плавиковую и соляную кислоты, например, следующего состава, мас.%:
Нитрат аммония - 30-35
Бифторид аммония - 45-50
Хлорид аммония - 17-22
Эпоксидный компаунд - 3-5
или состава, мас.%
Нитрат аммония - 40-50
Политрифторхлорэтилен - 45-50
Эпоксидный компаунд - 5-10
Нитрат аммония (аммиачная селитра) NH₄NO₃ выполняет роль окислителя, бифторид аммония NH₄F₂ является образователем фтористоводородной (плавиковой) кислоты, хлорид аммония является образователем хлористоводородной (соляной) кислоты, политрифторхлорэтилен при термодеструкции выделяет плавиковую и соляную кислоты, эпоксидный компаунд служит для связки компонентов. Эпоксидный компаунд состоит из эпоксидной смолы ЭД-20 и полиэтиленполиамина в соотношении 10 : 1. Возможно использование других эпоксидных компаундов. При сгорании этой смеси образуются только газообразные продукты в количестве 700 л/кг в виде HCl, HF, H₂, CO₂, CO и N₂. При сгорании 1 кг топлива из этой смеси образуется 0,37 кг плавиковой кислоты и 0,1 кг соляной кислоты. Температура сгорания на поверхности этой смеси составляет 2100^oC.

На фиг.1, 2 изображено предлагаемое устройство (варианты).

Устройство включает воздушную камеру 1 со сгораемой диафрагмой 2 и воспламенителем сгораемой диафрагмы 3, приемную камеру 4 с окошками 5 и сгораемый корпус 6 с газогенерирующей композицией 7 и воспламенителем газогенерирующей композиции 8. Устройство снабжено электрической цепью 9 к воспламенителю сгораемой диафрагмы 3 и электрической цепью 10 к воспламенителю газогенерирующей композиции 8. Огнепроводный шнур 11 размещен между сгораемой диафрагмой 2 и верхним торцом газогенерирующей композиции 7 в приемной камере 4. Один конец огнепроводного шнура 11 подсоединен к воспламенителю сгораемой диафрагмы 3, а другой конец углебнен в торец газогенерирующей композиции 7 с возможностью воспламенения от нее.

Устройство работает следующим образом.

Устройство спускают на кабель-троссе (на фиг. не показан) в забой скважины и устанавливают приемную камеру 4 напротив интервала обрабатываемого пласта. С устья скважины через кабель-трос по электрической цепи 10 подают электрический импульс на воспламенитель газогенерирующей композиции 8, который загорается и передает горение на газогенерирующую композицию 7. После воспламенения и послойного горения газогенерирующей композиции 7 образуются газообразные продукты и давление. При этом также послойно сгорает и корпус 6, изготовленный из сплошного легкого пластмассового упругопластичного материала, например поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена и т.п. Нагретые газы создают в области интервала обработки повышенное давление и проникают в поры и трещины призабойной зоны, расплавляя находящиеся в них загрязнения в виде парафин- и асфальтеносмолистых отложений. Газогенерирующая композиция 7 при сгорании выделяет плавиковую и соляную кислоты, которые в горячем состоянии воздействуют на терригенный коллектор и увеличивают пористость и проницаемость призабойной зоны. После сгорания газогенерирующей композиции 7 проводят технологическую выдержку для более полного расплавления кольматирующих отложений и реакции плавиковой и соляной кислот с породой пласта. Длительность технологической выдержки обеспечивают своевременной подачей электрического сигнала с устья скважины по кабель-троссу по электрической цепи 9 к воспламенителю сгораемой диафрагмы 3 (фиг. 1) или длиной огнепроводного шнура 11 (фиг. 2). В последнем случае горение передается от газогенерирующей композиции 7 по огнепроводному шнуру 11 к воспламенителю сгораемой диафрагмы 3 и сгораемой диафрагме 2. При этом сгораемая диафрагма 2 сгорает и открывает воздушную камеру 1. Скважинная жидкость с кольматирующими элементами поступает через приемную камеру 4 с окошками 5 в воздушную камеру 1. За счет потока жидкости из скважины в воздушную камеру 1 на забое создается резкое снижение давления (имплозия). Загрязнения в виде парафино- и асфальтеносмолистых отложений, предварительно расплавленных, более полно выносятся из призабойной зоны скважины. Устройство извлекают из скважины.

Примеры конкретного выполнения
Пример 1. Выполняют обработку призабойной зоны нефтедобывающей скважины глубиной 1700 м с нефтяным пластом в терригенном коллекторе. Используют устройство, представленное на фиг. Выполняют доставку в забой на кабель-троссе устройства, сгорание и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки, раскрытие воздушной камеры и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта. Перед раскрытием воздушной камеры осуществляют технологическую выдержку в течение 15 мин для более глубокого реагирования плавиковой и соляной кислот с породой, для чего вначале осуществляют сгорание газогенерирующей композиции в приемной камере и затем через 15 мин производят раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем. Срабатывание воспламенителя сгораемой диафрагмы воздушной камеры выполняют от электрического импульса, подаваемого с устья скважины по кабель-троссу. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%:
Нитрат аммония - 30
Бифторид аммония - 50
Хлорид аммония - 17
Эпоксидный компаунд - 3
Пример 2 Выполняют, как пример 1. Срабатывание воспламенителя сгораемой диафрагмы воздушной камеры выполняют от спирально размещенного в пространстве между сгораемой диафрагмой и верхним торцом газогенерирующей композиции в приемной камере огнепроводного шнура, один конец которого подсоединен к воспламенителю сгораемой диафрагмы, другой конец - к торцу газогенерирующей композиции, от которой воспламеняется огнепроводный шнур. Длина шнура обеспечивает технологическую выдержку в течение 20 мин. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%:
Нитрат аммония - 30
Бифторид аммония - 45
Хлорид аммония - 22
Эпоксидный компаунд - 3
Пример 3. Выполняют, как пример 1. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%:
Нитрат аммония - 30
Бифторид аммония - 45
Хлорид аммония - 20
Эпоксидный компаунд - 5
Пример 4. Выполняют, как пример 1. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%:
Нитрат аммония - 35
Бифторид аммония - 45
Хлорид аммония - 17
Эпоксидный компаунд - 3
Пример 5. Выполняют, как пример 1. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%:
Нитрат аммония - 50
Политрифторхлорэтилен - 45
Эпоксидный компаунд - 5
Пример 6. Выполняют, как пример 2. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%:
Нитрат аммония - 40
Политрифторхлорэтилен - 50
Эпоксидный компаунд - 10
Пример 7. Выполняют, как пример 2. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%:
Нитрат аммония - 50
Политрифторхлорэтилен - 40
Эпоксидный компаунд - 10
В результате проницаемость призабойной зоны пласта, сожженного из терригенной породы, увеличивается, а дебит скважин возрастает на 35 - 40%.

Применение предложенного технического решения позволит повысить продуктивность скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при создании устройств для обработки призабойной зоны скважины, обеспечивает повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта, сложенного из терригенной породы. При обработке призабойной зоны скважины ведут доставку в забой на кабель-троссе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композицией. Сжигают композицию и образуют нагретые газообразные продукты при повышенном давлении в интервале обработки. Раскрывают воздушную камеру и выносят загрязнения из призабойной зоны пласта. В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую при термодеструкции плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%: нитрат аммония 30-35, бифторид аммония 45-50, хлорид аммония 17-22, эпоксидный компаунд 3-5, или состава, мас.%: нитрат аммония 40-50, политрифторхлорэтилен 45-50, эпоксидный компаунд 5-10, перед раскрытием воздушной камеры осуществляют технологическую выдержку для более глубокого реагирования плавиковой и соляной кислот с породой. Для чего вначале осуществляют сжигание газогенерирующей композиции в приемной камере. Затем через заданный промежуток времени производят раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем. Срабатывание воспламенителя сгораемой диафрагмы воздушной камеры выполняют от электрического импульса. Его подают с устья скважины по кабель-тросу или от размещенного в пространстве между сгораемой диафрагмой и верхним торцом газогенерирующей композиции в приемной камере огнепроводного шнура. Один конец его подсоединяют к воспламенителю сгораемой диафрагмы. Другой конец подсоединяют к торцу газогенерирующей композиции. От нее воспламеняется огнепроводный шнур. Устройство включает воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму и приемную камеру с размещенной в ней газогенерирующей композицией. На дне воздушной камеры установлена сгораемая диафрагма с воспламенителем с возможностью срабатывания воздушной камеры после технологической выдержки. Между сгораемой диафрагмой и верхним торцом газогенерирующей композиции выполнена полость с технологическими окошками для непосредственного проникновения скважинной жидкости в воздушную камеру. Между сгораемой диафрагмой и верхним торцом газогенерирующей композиции в приемной камере размещен огнепроводный шнур. Один конец его подсоединен к воспламенителю сгораемой диафрагмы. Другой конец углублен в торец газогенерирующей композиции с возможностью воспламенения от нее. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в забой на кабель-троссе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композицией, сгорание и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки, раскрытие воздушной камеры и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта, отличающийся тем, что в качестве газогенерирующей композиции используют смесь, выделяющую при термодеструкции плавиковую и соляную кислоты, включающую, мас.%:
Нитрат аммония - 30 - 35
Бифторид аммония - 45 - 50
Хлорид аммония - 17 - 22
или состава, мас.%:
Нитрат аммония - 40 - 50
Политрифторхлорэтилен - 45 - 50
Эпоксидный компаунд - 5 - 10
перед раскрытием воздушной камеры осуществляют технологическую выдержку для более глубокого реагирования плавиковой и соляной кислот с породой, для чего вначале осуществляют сгорание газогенерирующей композиции в приемной камере и затем через заданный промежуток времени производят раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем, причем срабатывание воспламенителя сгораемой диафрагмы воздушной камеры выполняют от электрического импульса, подаваемого с устья скважины по кабель-тросу или от спирально размещенного в пространстве между сгораемой диафрагмой и верхним торцем газогенерирующей композиции в приемной камере огнепроводного шнура, один конец которого подсоединен к воспламенителю сгораемой диафрагмы, другой конец - к торцу газогенерирующей композиции, от которой воспламеняется огнепроводный шнур. 2. Устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму и приемную камеру с размещенной в ней газогенерирующей композицией, отличающееся тем, что на дне воздушной камеры установлена сгораемая диафрагма с воспламенителем с возможностью срабатывания воздушной камеры после технологической выдержки, между сгораемой диафрагмой и верхним торцем газогенерирующей композиции выполнена полость с технологическими окошками для непосредственного проникновения скважинной жидкости в воздушную камеру. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что между сгораемой диафрагмой и верхним торцем газогенерирующей композиции в приемной камере размещен огнепроводный шнур, один конец которого подсоединен к воспламенителю сгораемой диафрагмы, а другой конец углублен в торец газогенерирующей композиции с возможностью воспламенения от нее.