СПОСОБ ГАЗОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ Российский патент 2002 года по МПК E21B43/263 

Изобретение относится к средствам для добычи нефти.

Одним из рациональных и эффективных методов воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта с целью установления надежной гидродинамической связи скважины с пластом является газогидравлическое воздействие на пласт продуктами горения порохового заряда. Под воздействием давления жидкости и газа, равного или превышающего горное, горные породы необратимо деформируются. Способ газогидравлического воздействия пороховыми газами основан на механическом, тепловом и химическом воздействии газов на горные породы и насыщающие их флюиды. Для использования способа применяют пороховые генераторы давления ПГД. БК-100 М, ПГД. БК-150 и аккумуляторы давления АДС-5 [1].

Известен способ газогидравлического воздействия на пласт путем использования секционного порохового генератора давления с обеспечением его горения по внутренней поверхности, для чего заряды генератора покрыты защитным покрытием [2] . При подаче по кабелю электрического импульса поджигают воспламенители зарядов. Образующиеся продукты сгорания пороховых зарядов воздействуют на пласт.

Использование этого способа не всегда дает положительный эффект. Это связано с тем, что защитное покрытие, соединительные узлы зарядов и элементы оснастки остаются в скважине. При небольшой глубине забоя от зоны перфорации необходима дополнительная очистка скважины для повторного вскрытия пласта. Имеет место перехлест кабеля. За время горения заряда столб жидкости поднимается на 15-20 м, что может привести к разрушению обсадной колонны из-за перепада давления в скважине и заколонном пространстве, превышающей ее прочность.

В качестве наиболее близкого аналога принят способ газогидравлического воздействия на пласт, включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания деталей оснастки для сбора секций заряда через центральный канал каждой секции заряда и стягивания их вплотную друг к другу другими деталями оснастки, спуск заряда в скважину и сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде, путем запуска узла воспламенения и последующего возгорания одной или нескольких воспламенительных секций заряда и основных секций заряда с образованием продуктов горения, повышения давления и температуры [3]. В воспламенительной секции заряда диаметр канала больше, чем в основных секциях. В качестве воспламенительной секции заряда используют опорную трубу с пиротехническими воспламенителями, в верхней части загерметезированную кабельной головкой, к которой прикреплен геофизический кабель с надетыми на него двумя основными секциями заряда с верхним наконечником, а в нижней части загерметезированную заглушкой с прикрепленным к ней тросом, на который, вплотную к воспламенительной секции, надевают три основных секции заряда. Спускают устройство в скважину и устанавливают его выше интервала перфорации на 2-4 м. Поджигают пусковые воспламенители, которые прожигают стенки труб и поджигают воспламенительную секцию заряда, а от нее основные секции заряда. Горение заряда происходит с канала. Боковая поверхность заряда имеет защитное покрытие, предохраняющее заряд от трения и ударов о колонну.

Применение этого способа не всегда дает положительный эффект. Это связано с тем, что заряды собраны на геофизическом кабеле, в местах стыка зарядов при их горении происходит перегрев и разрыв каротажного кабеля, секции заряда разъединяются, что может привести к аварийной ситуации, кроме того, он имеет все недостатки, что и предыдущий аналог. Установка заряда в скважине выше интервала перфорации приводит к тому, что на обрабатываемый пласт воздействует давление скважинной жидкости, которой передается энергия газов.

Техническим результатом изобретения является создание в прискважинной зоне обрабатываемого пласта трещин и полостей, которые обеспечивают надежную гидродинамическую связь с удаленной зоной пласта, обладающей естественными фильтрационными свойствами, т.е. осуществить разрыв пласта.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе газогидравлического воздействия на пласт, включающем проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда с центральным каналом, через который пропускают детали оснастки, спуск заряда в скважину и сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде, с образованием газообразных продуктов горения, повышения давления и температуры, согласно изобретению при быстропротекающих процессах горения осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, регистрируют характеристики режима работы заряда и по характеру их изменения судят о характере воздействия на пласт и реакции призабойной зоны на воздействие, для чего для сборки заряда используют составную штангу, изготовленную из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок во время спуско-подьема заряда и его горении, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламенения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, который присоединяют к нижнему концу штанги и располагают от секций заряда на таком расстоянии, чтобы горячие газообразные продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия, при этом для снижения нагрузки на штангу и обеспечения максимального направленного воздействия на обрабатываемый пласт, между нижней секции заряда и электронным блоком располагают рассеиватель газового потока.

Кроме того, осуществляют разрыв пласта, для чего проводят несколько последовательных операций воздействия на пласт - сборку и спуск заряда и сжигания секций заряда в одном и том же интервале пласта и подъеме из скважины оснастки с присоединенным к ней электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, массу секций заряда при первом сжигании выбирают такой, чтобы обеспечить в интервале обрабатываемого пласта давление, превышающее предел прочности горных пород, слагающих пласт, для создания в пласте трещин и обеспечения надежной гидродинамической связи скважины с пластом, осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, после чего поднимают оснастку из скважины, по зарегистрированным кривым характеристик режима работы заряда судят о реакции призабойной зоны на воздействие, определяют массу заряда для последующего воздействия такой, чтобы обеспечить в интервале обрабатываемого пласта давление, достаточное для развития и углубления трещин, образованных при первом сжигании секций заряда и создания полостей внутри пласта, изменяют длину составной штанги, осуществляют последующее воздействие на пласт по характеру изменения зарегистрированных кривых во время горения секций заряда и по их изменению во время первого и последующих горений судят о характере воздействия на пласт и о реакции призабойной зоны на воздействие.

Для наглядности способ проиллюстрирован чертежом, где показано устройство для газогидравлического воздействия на пласт. Устройство включает узел воспламенения 1, воспламенительную секцию заряда 2, основные секции заряда 3, канавку для установления узла воспламенения 4, составную штангу 5, составную несущую часть штанги 6, соединительные части штанги 7, 8, рассеиватель газового потока 9, компенсатор линейного расширения секций заряда 10, каротажный кабель 11, электронный блок контроля и регистрации характеристик режима работы заряда 12, верхний и нижний центраторы 13, провод питания узла воспламенения 14, провод с термостойкой изоляцией 15, соединяющий каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда.

Пример осуществления способа. Проводят глубокопроникающую перфорацию по всем интервалам пласта. Затем осуществляют сборку бескорпусного секционного заряда с узлом воспламенения 1, одной или несколькими воспламенительными секциями 2 и основными секциями заряда 3. Осуществляют сборку заряда. Для этого используют составную штангу 5 (составленную из нескольких элементов). Штанга состоит из составной несущей части 6 и соединительных частей 7 и 8. Использование составной штанги позволяет собирать заряд из разного количества секций и упростить доставку штанги на скважину. Рассчитывают массу сжигаемых секций заряда. Она должна быть достаточной, чтобы обеспечить в интервале обрабатываемого пласта давление, превышающее предел прочности горных пород, слагающих пласт, в 1,5 раза. Секции заряда выполняют одинаковыми по размеру и массе, поэтому, зная массу заряда, определяют количество секций заряда и длину составной несущей части штанги 6. Составную несущую часть штанги пропускают через центральный канал каждой секции заряда, через компенсатор линейного расширения заряда 10 для упругого поджатия секций заряда при высоких температурах в скважине и рассеиватель газового потока 9. Сумму проходных сечений отверстий рассеивателя рассчитывают так, чтобы снизить нагрузку на штангу и обеспечить максимальное направленное воздействие на пласт. Верхняя 7 и нижняя 8 соединительные части штанги присоединяют к обеим концам составной несущей части штанги 6. Верхняя часть верхней соединительной штанги 7 через кабельный наконечник присоединена к каротажному кабелю 11, а нижняя - к электронному блоку контроля и регистрации характеристик режима работы заряда 12.

Соединение верхней 7 и нижней 8 соединительных частей штанги с составной несущей частью 6 штанги осуществляют посредством центраторов 13, которые предназначены также для стягивания пороховых секций заряда, чтобы исключить их перемещение относительно несущей части штанги во время спуска и горения заряда. Их изготавливают обтекаемой формы, обеспечивающей минимальную турбулентность восходящих и нисходящих потоков при горении заряда, с диаметром, превышающим диаметр секций заряда, чтобы секции заряда не касались стенок обсадной колонны.

Составную штангу 5 выполняют с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламенения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, который присоединяют к нижнему концу штанги и располагают от секций заряда на таком расстоянии, чтобы горячие газообразные продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия.

Спускают заряд в скважину и устанавливают его так, чтобы секции заряда находились напротив перфорационных отверстий и газообразные продукты горения секций заряда непосредственно воздействовали на обрабатываемый пласт. Для привязки по глубине используют локатор муфт, находящийся в электронном блоке 12. По команде оператора с наземного пульта производят запуск устройства подачей электрического тока по каротажному кабелю 11, по проводу питания 14 узла воспламенения на спираль узла воспламенения 1, а по проводу 15 - на электронный блок 12. При температуре разогрева спирали, превышающей температуру вспышки заряда, возгорается воспламенительная пороховая секция 2 (одна или несколько), от нее - примыкающие к ней основные секции заряда 3, от которых возгораются остальные основные секции заряда. Т.к. секции заряда не имеют защитного покрытия, поэтому горение заряда осуществляется по всей поверхности заряда. Конфигурацию центрального канала принимают с развитой поверхностью. Все это обеспечивает время горения секций заряда меньшее, чем время распространения волны сжатия по скважинной жидкости от интервала воздействия до устья скважины. При горении заряда образуется большое количество горячих газов, которые через рассеиватель 9 попадают в обсадную колонну и через перфорационные отверстия непосредственно воздействуют на обрабатываемый пласт. Так как время горения секций заряда составляет доли секунды, то осуществляют импульсное воздействие газов с высокой температурой и давлением. При горении заряда образуется большое количество горячих газов, которые заполняют обсадную колонну. В интервале его расположения повышается температура, давление, происходит движение высокотемпературных газовых потоков. Провод питания узла воспламенения 14 и провод 15 от геофизического кабеля проходят по внутренней полости штанги. Это защищает их от механических повреждений в скважине, прямого воздействия на них горячих пороховых газов.

Контроль за работой устройства и оценку его воздействия на пласт осуществляют при помощи непрерывных регистрирующих графиков регистрации параметров работы заряда во времени (температуры, давления, виброакустических параметров и др.).

Осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени. После этого поднимают оснастку и электронный блок из скважины, проводят визуальный осмотр, по зарегистрированным кривым характеристик режима работы заряда судят о реакции призабойной зоны на воздействие. Рассчитывают массу секций заряда для последующего воздействия такой, чтобы при их сжигании в скважине обеспечить газоприход, способный создать расчетное давление, превышающее горное в 1,8 раза - достаточное для развития и углубления трещин, образованных при первой операции воздействия и создания полостей внутри пласта. Зная массу, определяют количество секций и длину составной несущей части штанги. Изменяют длину составной несущей части штанги, осуществляют сборку заряда, спускают заряд в скважину в тот же интервал и сжигают секции заряда. Повторное импульсное воздействие газов с высокой температурой и давлением приводит к развитию трещин, созданию полостей внутри пласта, т.е. осуществляют разрыв пласта. Если после второй операции разрыв пласта не осуществлен, то проводят последующую операцию.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществлять газодинамическое воздействие с разрывом пласта, не нарушая целостность обсадной колонны и цементного камня. Применение предлагаемой оснастки заряда обеспечивает прочность заряда при механических и температурных нагрузках. Кроме того, оснастка не остается в скважине, а может использоваться повторно.

Использование электронного блока контроля и регистрации характеристик режима работы заряда позволяет осуществить контроль за работой устройства, временем горения заряда, оценить его воздействие на пласт. Так как электронный блок помещен ниже обрабатываемого пласта, то на него оказывают меньшее влияние восходящие газовые потоки. Нет перехлеста кабеля. Так как электронный блок прикреплен к штанге, позволяющей сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок, например металлической, а не на каротажном кабеле, то снижается вероятность его обрыва. Так как провода от каротажного кабеля к электронному блоку к узлу воспламенения проходят по внутренней полости заряда, то они защищены от механических и температурных воздействий.

Использование данного устройства опробовано на скважинах. В результате работы скважины дали дополнительную добычу нефти. Впервые получены характеристики работы заряда на скважине в режиме реального времени. После проведения работы измерительный блок, оснастка были подняты из скважины и после их проверки использованы на другой скважине.

Список литературы
1. Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник/Л.Я. Фридляндер, В.А. Афанасьев, Л.С. Воробьев и др. Под ред. Л.Я. Фридляндера, 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. Раздел 4. Пороховые генераторы и аккумуляторы давления, с.107-108.

2. Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник/Л.Я. Фридляндер, В.А. Афанасьев, Л.С. Воробьев и др. Под ред. Л.Я.Фридляндера, 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. Раздел 4.1. Пороховые генераторы давления, с.108.

3. Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник/Л.Я. Фридляндер, В.А. Афанасьев, Л.С. Воробьев и др. Под ред. Л.Я. Фридляндера, 2-е изд. Перераб. и доп. М.: Недра, 1990. Раздел 4.1. Пороховые генераторы давления, с.109-112.

Изобретение относится к средствам для добычи нефти. Обеспечивает разрыв пласта для повышения надежности гидродинамической связи. Сущность изобретения: способ включает проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда с центральным каналом. Через него пропускают детали оснастки. Спускают заряд в скважину и сжигают его секции, изготовленные из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде, с образованием газообразных продуктов горения, повышение давления и температуры. При быстропротекающих процессах горения осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени. Регистрируют характеристики режима работы заряда. По характеру их изменения судят о характере воздействия на пласт и реакции призабойной зоны на воздействие. Для этого для сборки заряда используют составную штангу. Ее изготавливают из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок во время спуска-подьема заряда и его горении, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламенения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажный кабель с электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда. Его присоединяют к нижнему концу штанги и располагают от секций заряда на таком расстоянии, чтобы горячие газообразные продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия. Для снижения нагрузки на штангу и обеспечения воздействия на пласт между нижней секцией заряда и электронным блоком располагают рассеиватель газового потока. 1 з.п.ф-лы. 1 ил.

1. Способ газогидравлического воздействия на пласт, включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда с центральным каналом, через который пропускают детали оснастки, спуск заряда в скважину и сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной и кислотной среде, с образованием газообразных продуктов горения, повышение давления и температуры, отличающийся тем, что при быстропротекающих процессах горения осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, регистрируют характеристики режима работы заряда и по характеру их изменения судят о характере воздействия на пласт и реакции призабойной зоны на воздействие, для чего для сборки заряда используют составную штангу, изготовленную из материала, позволяющего сохранять целостность при воздействии механических и тепловых нагрузок во время спуска-подъема заряда и его горении, с полым каналом, проходящим внутри штанги вдоль ее центральной оси для пропуска провода питания узла воспламенения и провода с термостойкой изоляцией, соединяющего каротажный кабель с электронным блоком контроля, и регистрации характеристик режима работы заряда, который присоединяют к нижнему концу штанги и располагают от секций заряда на таком расстоянии, чтобы горячие газообразные продукты горения заряда не оказывали на него прямого воздействия, при этом для снижения нагрузки на штангу и обеспечения максимального направленного воздействия на обрабатываемый пласт, между нижней секцией заряда и электронным блоком располагают рассеиватель газового потока. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют разрыв пласта, для чего проводят несколько последовательных операций воздействия на пласт - сборку и спуск заряда и сжигания секций заряда в одном и том же интервале пласта и подъеме из скважины оснастки с присоединенным к ней электронным блоком контроля и регистрации характеристик режима работы заряда, массу секций заряда при первом сжигании выбирают такой, чтобы обеспечить в интервале обрабатываемого пласта давление, превышающее предел прочности горных пород, слагающих пласт для создания в пласте трещин и обеспечения надежной гидродинамической связи скважины с пластом, осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, после чего поднимают оснастку из скважины, по зарегистрированным кривым характеристик режима работы заряда судят о реакции призабойной зоны на воздействие, определяют массу заряда для последующего воздействия такой, чтобы обеспечить в интервале обрабатываемого пласта давление, достаточное для развития и углубления трещин, образованных при первом сжигании секций заряда, и создания полостей внутри пласта, изменяют длину составной штанги, осуществляют последующее воздействие на пласт, а по характеру изменения зарегистрированных кривых во время горения секций заряда и по их изменению во время первого и последующих горений судят о характере воздействия на пласт и о реакции призабойной зоны на воздействие.