Способ термохимической обработки продуктивного пласта Российский патент 2003 года по МПК E21B43/22 E21B43/25 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам термохимической обработки продуктивного (нефтяного, нефтегазового, газоконденсатного) пласта и может быть использовано для обработки новых скважин, для возобновления работы заброшенных нефтяных скважин или для активации скважин, продуктивность которых снижена из-за парафино -и асфальтосмолистых отложений, нарушающих связь скважины с флюидонесущим пластом.

Известен способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающий закачку в зону обработки через колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) горюче-окислительного состава (ГОС), содержащего исходные компоненты при следующем соотношении, мас.%: мочевина 18,0-30,0; азотная кислота 4,0-6,0; уксусная кислота 4,5-5,5; перманганат калия 0,01-0,02; изопропилметакарборан 0,3-3,0, вода 13-18 и селитра 38-60, последующее введение в зону расположения ГОС инициатора горения, содержащего алюминий (10-30 мас. %) и оксид хрома (70-90 мас.%) в количестве не более 10% от массы ГОС (RU 2126084 С1, Е 21 В 43/24, 1999).

Способ позволяет увеличить эффективность процесса освоения скважин, однако из-за высокого содержания селитры относится к серии опасных процессов, что ограничивает возможности способа.

Известен способ термохимической обработки призабойной зоны пласта и ствола скважины, включающий введение в скважину через колонну НКТ водного раствора ГОС, содержащего аммонийные соли органических или неорганических кислот, последующее введение в ГОС по крайней мере одного агента, инициирующего экзотермическую реакцию: гипохлориты щелочных металлов, соли азотистой кислоты, при этом введение инициатора и ГОС осуществляют раздельно: ГОС подают по НКТ в перфорированную зону, а инициатор горения подают в зону расположения ГОС по межтрубному пространству НКТ и обсадной трубой (RU 2102589 С1, Е 21 В 43/25, 1998).

Введение инициатора ГОС в межтрубное пространство часто приводит к повреждению внешней поверхности НКТ, что ограничивает срок эксплуатации последних.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ термохимической обработки продуктивного пласта и горюче-окислительный состав для его осуществления (RU 2153065, Е 21 В 43/24, 2000).

Способ включает закачку в зону обработки через колонну НКТ горюче-окислительного состава, содержащий, в маc. % комплексное соединение органического соединения, а именно диамида щавелевой кислоты и азотной кислоты 18-36; уксусный эфир салициловой кислоты 4-5; перманганат калия 0,01-0,05, изопропилборан 5-15, воду 9-18 и амиачную селитру 21- 63, затем доставку в зону расположения ГОС инициатора горения, в качестве которого используют состав на основе борогидрида 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.%, при этом ГОС и инициатор подают раздельно. Механизм раздельной доставки инициатора горения в зону расположения ГОС осуществляют двумя путями. Первый путь - в контейнере с помощью промысловой лебедки с последующим разрушением контейнера взрывом шнуровой торпеды, устнавливаемой по всей длине контейнера. Взрыв инициируют возникающим при спуске контейнера соприкосновением контактов шнуровой торпеды и источника электроэнергии (аккумулятора), установленного в башмаке НКТ.

Этот метод доставки инициатора является небезопасным из-за возможного отказа взрыва торпеды. Кроме того, сам по себе такой способ доставки инициатора требует сложного оборудования.

Второй путь доставки инициатора, находящегося в жидком состоянии, заключается в закачке его через нижнюю часть колонны НКТ, которая оборудуется алюминиевыми трубами - хвостовиком, длина которого должна превышать интервал перфорации обрабатываемого пласта. Однако этот вариант также недостаточно эффективен.

Высокое содержание селитры в составе композиции при осуществлении известного способа относит его к небезопасным вариантам, а способ доставки инициатора усложняет процесс.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа за счет повышения техники безопасности, возможности обработки любых видов продуктивного пласта: нефтяного, газоконденсатного, независимо от глубины его залегания, обводненности и использования вида устройств.

Техническая задача достигается тем, что способ термохимической обработки продуктивного пласта, включающий закачку через колонну насосно-компрессорных труб в зону обработки пласта ГОС, содержащего комплексное органическое соединение с азотной кислотой, селитру и воду, а затем доставку в зону его расположения инициатора горения - борогидрида щелочного металла, при этом в качестве указанного комплексного соединения используют этаноламиннитрат, а указанный борогидрид, по крайней мере, один из ряда лития, натрия, калия, преимущественно натрия, в виде спрессованного в таблетки его порошка, покрытые парафином или канифолью, в количестве 2-50 % от массы горюче-окислительного состава, при следующем соотношении компонентов в ГОС, мас.%: моноэтаноламиннитрат 40-82; аммонийная, натриевая, калиевая селитра, преимущественно аммонийная 1-20; вода 15 - 50. ГОС дополнительно может содержать не более 10 мас.% кислот из ряда: азотная, уксусная, фосфорная.

Роль дабавленных кислот сводится к регулированию рН среды, которая не должна быть выше 5-6.

Использование в составе ГОС малотоксичного этаноламиннитрата позволяет понизить содержание селитры до 1-20 мас. %, что повышает безопасность использования ГОС и способа в целом.

Предлагаемый способ позволяет работать в широком диапазоне стартовых температур и давлений при любых погодных условиях. С экономической точки применение способа наиболее оправдано для обработки глубоких (более 2000 м) скважин продуктивных пластов.

Для приготовления ГОС могут быть использованы реактивы любой квалификации и чистоты, за исключением разбавленных водных растворов.

Важной особенностью состава является его низкая коррозионная активность.

При сгорании ГОС основными выделяющимися газами являются водород, моноокись углерода и азот, т.е. смесь газов, близкая по составу к синтез-газу. Добавление селитры в количестве не более 20 маc.%: аммиачной, калиевой или натриевой, преимущественно аммиачной, контролирует рабочие характеристики окислителя в составе композиции.

Получают составные части композиции, в частности ГОС, либо непосредственно на скважине, либо предварительно с последующей доставкой на место обработки. К рассчитанному количеству этаноламина добавляют необходимое количество азотной кислоты, так чтобы после прохождения реакции смесь компонентов имела показатель рН 6-7. При смешивании компонентов выделяется большое количество тепла, поэтому необходимо предусмотреть охлаждение емкости, в которой происходит смешивание. После охлаждения смеси в нее вводят селитру и при необходимости указанные в формуле кислоты. Полученный раствор ГОС представляет собой жидкость, температура затвердевания которой составляет минус 30°С, что является положительным фактором ГОС, так как позволяет проводить закачку состава в скважины в холодное зимнее время года.

Инициатор готовят в стационарных специально оборудованных условиях. С этой целью порошки борогидридов металлов прессуют в таблетки, покрывают их парафином или канифолью (капсюлируют) и доставляют на место использования. Капсюлирование борогидридов повышает технику безопасности при работе с ними и их доставку в зону расположения ГОС.

Оптимальным является приготовление компонентов композиции в стационарных специально оборудованных условиях с последующей безопасной транспортировкой их на место использования, что исключает осуществление химических операций малоквалифицированным персоналом вблизи скважин.

Исследования на стенде показали, что предлагаемый способ в части использования ГОС и инициатора является безопасным в работе.

В таблице представлены некоторые из составов композиции.

Испытания способа на практике, проведенные на одной из скважин глубиной более 4000 м Разумовского месторождения, показали возможность повышения притока нефти более чем в 5 раз.

Предлагаемый способ был отработан с использованием устройства, принципиальная схема которого представлена на чертеже.

Устройство содержит колонну насосно-компрессорных труб, нижняя труба 1 которой, имеющая скошенный конец 2, разделена по крайней мере на три горизонтальных отсека: первый из которых 3 предназначен для заполнения его объема жидким горюче-окислительным составом; второй 4 - для буферной жидкости; третий 5 - для инициатора горения, при этом каждый из отсеков отделен друг от друга герметизирующими пробками 6, 7, 8 и 9, в верхней части третьего отсека 5, над герметизирующей пробкой 9 установлен срезной штифт 10, а в нижней части труба содержит обратный клапан 11, связанный со срезным штифтом 12 и с прилегающей к нему герметизирующей пробкой 6.

Дополнительно устройство может содержать пакер 13, установленный между обсадной 14 и насосно-компрессорной трубой 1.

Устройство работает следующим образом. Устройство собирают на земле, а затем опускают через обсадную трубу 14 в зону обработки пласта (призабойную зону, в зону пласта - зумпфу и т.д.).

В свободный объем колонн насосно-компрессорной трубы 1 сверху под давлением подают насосом (не показан) продавочную жидкость, которая срывает срезной штифт 10, надавливает на герметизирующую пробку 9, при этом инициатор горения, например борогидрид натрия, из отсека 5, давит на герметизирующую пробку 8, продвигает вниз буфер, находящийся в отсеке 4, под его напором горюче-окислительный состав, например по примеру 1, находящийся в отсеке 3, продавливая герметизирующую пробку 6, срывает срезной клапан 12 и через обратный клапан 11 попадает в зону обработки пласта, затем в обрабатываемую зону через буфер в объем ГОС попадает инициатор горения. При такой работе устройства ГОС поступает в обрабатываемую зону нефтяного пласта ранее инициатора.

Для обработки продуктивного пласта с применением указанного устройства были использованы заявленные композиции, состоящие из жидких ГОС и инициатора в твердом агрегатном состоянии, составы которых представлены в формуле и таблице.

Реагенты композиции подают в продуктивную зону пласта раздельно.

В результате химического взаимодействия реагентов в обрабатываемой зоне происходит интенсивное газовыделение и повышение температуры в зоне обработки выше 300°С, что приводит к растворению асфальто-смолистых отложений, восстановлению скважины с флюидосодержащим слоем пласта, образованию магистральных трещин.

В результате обработки в пласте повышается давление выше атмосферного, флюид (нефть) поступает в межтрубное пространство обсадная труба 14 - труба 1, а затем наружу. В том случае, если требуется скважину закрыть на необходимое время, то ставят пакер 13 между обсадной трубой 14 и трубой 1.

Для выполнения заявленного способа могут быть использованы также другие типы устройств, в которых реагенты композиции ГОС и инициатор подаются в обрабатываемую зону пласта раздельно.

Предлагаемое изобретение может эффективно использоваться для увеличения продуктивности работающих скважин как нефтяных, так и газоконденсатных, для возобновления заброшенных скважин любой степени сложности и глубины, позволяет повысить безопасность работы на скважинах при использовании ГОС и инициаторов, обладающих высокой энергетикой, осуществлять обработку пласта в любой его части: в призабойной зоне, в области выше интервала перфорации и в зумпфе.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Техническим результатом является повышение эффективности и безопасности процесса. В способе термохимической обработки продуктивного пласта, включающем закачку в зону обработки через колонну насосно-компрессорных труб композиции, состоящей из горюче-окислительного состава (ГОС), содержащего компоненты в мас.%: этаноламиннитрат 40-82, селитру 1-20, воду 15-50, и инициатора горения в количестве 2-50% от массы ГОС, составляющие композиции подают в пласт раздельно: вначале ГОС, а затем в зону расположения ГОС вводят инициатор горения, в качестве которого используют спрессованный в таблетки, покрытые парафином или канифолью (капсюлированный), порошок по крайней мере одного борогидрида щелочного металла из ряда: литий, натрий, калий, преимущественно борогидрид натрия. Дополнительно в состав горюче-окислительного состава может быть введено не более 10 мас.% одной из кислот: азотная, уксусная, фосфорная. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Способ термохимической обработки продуктивного пласта, включающий закачку через колонну насосно-компрессорных труб в зону обработки пласта горючеокислительного состава ГОС, содержащего комплексное органическое соединение с азотной кислотой, селитру и воду, а затем доставку в зону его расположения инициатора горения - борогидрида щелочного металла, отличающийся тем, что в качестве указанного комплексного соединения используют этаноламиннитрат, а указанный борогидрид, по крайней мере, один из ряда лития, натрия, калия в виде спрессованного в таблетки его порошка, покрытые парафином или канифолью, в количестве 2 - 50% от массы горюче-окислительного состава при следующем соотношении компонентов в ГОС, маc.%:

Горючеокислительный состав:

Этаноламиннитрат 40-82

Селитра 1,0 - 20

Вода 15,0 - 50

Инициатор:

Борогидрид щелочного металла 2,0 - 50