СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА Российский патент 2004 года по МПК E21B43/248 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам термохимической обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) путем комплексного воздействия на пласт горюче-окислительного состава (ГОС), инициатора горения и порохового заряда, и может использоваться для повышения проницаемости и восстановления пласта при добыче нефти, газа и газового конденсата, а также для очистки прискважинной зоны пласта от асфальто- и смолопарафиновых отложений, песчано-глинистых частиц, снижения вязкости нефти и т.п.

Известен способ термохимической обработки пласта, включающий закачку в продуктивную зону горюче-окислительного состава, содержащего водный раствор нитрата аммония (аммиачной селитры) и/или гидроортофосфата аммония, введение в зону расположения ГОС инициатора горения, в качестве которого используют заряд взрывчатого вещества (ВВ) (RU №2064576 С1, Е 21 В 43/24, 1996). Достаточно длительное время обработки (до 130 с), использование ВВ и сложная организация работ ограничивают широкие возможности использования известного способа.

Известен способ обработки продуктивного пласта (RU №2103493 С1, Е 21 В 43/25, 1998), сущность которого заключается в следующем.

В интервале продуктивного пласта сжигают пороховой заряд из твердотопливного материала с мелом в качестве наполнителя и стабилизатора горения. Накопление давления пороховых газов осуществляют в полости центрального кругового канала. В нем длина и диаметр связаны соотношением 20-40:1 с содержанием наполнителем-стабилизатором (НС) горения к общей массе центрального круглого канала не более 1,5%. В полости центрального канала, в котором длина и диаметр связаны соотношением 40-120:1, содержание (НС) не более 0,6%. Давление пороховых газов из полости центрального канала передают в пласт в виде импульсов давления через радиальные каналы и торцевые поверхности. В результате сжигания в полости центрального круглого канала осуществляется термогазохимическое, барическое, виброволновое воздействие на пласт.

Известный способ относится к серии способов виброволнового воздействия на продуктивный слой пласта пороховыми зарядами, что позволяет почти в два раза повысить дебит скважины.

Основным недостатком известного способа является достаточно высокий расход заряда, длительный период индукции, т.е. после инициирования заряда только через 30 минут в обрабатываемой зоне пласта поднимаются давление и температура, которые способствуют проницаемости пласта и притоку нефти на поверхность, а также невысокая глубина обработки пласта, которая не превышает 10 м.

Наиболее близким аналогом к заявляемому выбран способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающий закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава, содержащего исходные компоненты, мас.%: мочевина 18-30; азотная кислота 4,0-6,0; уксусная кислота 4,5-5,5; перманганат калия 0,01-0,02; карборан 0,3-3,0; вода 13-18 и аммиачная селитра 38-60, затем введение в зону расположения горюче-окислительного состава не более 8% от массы: ГОС инициатора горения, спрессованного в таблетки и содержащего 10-30 мас.% алюминия и 70-90 мас.% оксида хрома VI и последующее освоение скважины (RU №2126084, Е 21 В 43/24, 1999). Способ обладает достаточно высокой эффективностью, однако использование в составе ГОС карборанов удорожает процесс и требует осторожного с ними обращения. Кроме того, глубина обработки пласта не превышает 10 м.

Технической задачей изобретения является создание способа комплексного воздействия на продуктивный пласт горюче-окислительного состава, инициатора горения и порохового заряда, повышение глубины обработки при увеличении эффективности процесса.

Поставленная техническая задача достигается тем, что способ термохимической обработки продуктивного пласта включает закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава, содержащего аммиачную селитру, мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту и воду, введение в зону расположения горюче-окислительного состава, спрессованного в виде таблеток инициатора горения и дополнительно - пороховой заряд из твердотопливного материала, изготовленный из баллиститного пороха или из баллиститного переделочного артиллерийского пороха, или из смесевого топлива, содержащего в качестве окислителя перхлорат аммония, при этом заряд вводят либо после закачки горюче-окислительного состава и введения в него инициатора горения, либо до закачки горюче-окислительного состава и введения инициатора, либо в зону расположения горюче-окислительного состава одновременно с инициатором горения, в качестве которого используют по крайней мере один из ряда: гидрид кальция, гидрид магния, гидрид бария, гидрид титана, алюминий, при содержании последнего в смеси указанных гидридов 10-50 мас.%, при этом инициатор горения вводят в количестве не более 5,0% от массы горюче-окислительного состава. Горюче-окислительный состав содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: аммиачная селитра 30-50; мочевина 10-30; азотная кислота 4,0-6,0; уксусная кислота 4,0-6,0 и вода - до 100. В состав горюче-окислительного состава может быть введено не более 10 мас.% соляной кислоты, а при одновременном использовании инициатора горения и заряда последний располагают либо выше, либо ниже, либо между таблетками инициатора.

Инициатор горения представляет собой спрессованные таблетки (блоки) из порошков указанных гидридов, или смеси гидридов или смеси гидридов и алюминия, которые готовят заранее из порошков и покрывают влагостойким материалом-парафином или канифолью.

Соотношение компонентов инициатора в части гидридов может меняться от 1 до 99%, но преимущественное их соотношение в смеси составляет 50 на 50, если два гидрида и в равных количествах, если более двух гидридов.

В качестве порохового заряда из твердотопливного материала был использован заряд в виде цилиндрической шашки с каналом, изготовленный из баллиститного пороха (патент RU №2103493 С1), или из баллиститного переделочного артиллерийского пороха, или из смесевого твердого топлива, содержащий в качестве окислителя водорастворимые соли хлорной кислоты, преимущественно перхлорат аммония, кристаллы которого скреплены горючими компонентами в виде каучукоподобного связующего. Могут также использоваться заряды из других видов топлив, имеющих склонность к вибрационному горению.

В таблице представлены составы ГОС, инициатора горения соответственно для каждого состава ГОС, которые использовались для отработки предлагаемого способа.

Количество инициатора для первого состава ГОС составляет 4%, а заряд вводят после закачки ГОС в зону обработки и введения в него инициатора горения; для второго состава 5%, а заряд вводят в зону обработки до закачки в нее ГОС и введения инициатора горения; для третьего состава 3%, а заряд вводят в зону расположения ГОС одновременно с инициатором горения, при этом заряд располагают выше или ниже инициатора горения; для четвертого состава 2%, а заряд вводят в зону расположения ГОС одновременно с инициатором горения, при этом заряд располагают между таблетками инициатора горения.

Для удобства пользования таблицей в ее нижней части указаны способы введения заряда по примерам.

Для первого примера в ПЗП закачивают через колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) необходимое для данной скважины количество ГОС (состав 1). Затем вводят в зону расположения ГОС инициатор горения - гидрид кальция в количестве 4% от массы ГОС. В зоне обработки происходит взаимодействие компонентов ГОС и инициатора, что приводит к термохимическому воздействию на пласт, повышению температуры и давления. Обработка ПЗП до введения заряда подготавливает пласт для проникновения в него продуктов сгорания заряда. Затем в зону обработки пласта вводят заряд из смесевого твердого топлива, содержащего в качестве окислителя перхлорат аммония, кристаллы которого скреплены горючими компонентами в виде каучукоподобного связующего. Элементы заряда из смесевого твердого топлива защищены специальным покрытием, предотвращающим контакт кристаллов перхлората аммония с жидкими компонентами.

После начала экзотермической реакции, вызванной контактом ГОС, и инициатора, возникшим, например, за счет разрыва таблеток инициатора детонирующим шнуром, начинается разогрев смеси, происходит воспламенение зарядов твердого топлива и их горение в вибрационном режиме.

При этом осуществляется термогазохимическое и виброволновое воздействия на ПЗП и ускоряется сам процесс горения ГОС. В продуктах сгорания зарядов образуется соляная кислота, которая воздействует на ПЗП в виде парогазовой смеси. Высокотемпературная кислотная обработка ПЗП, происходящая при вибрационном горении зарядов, создает дополнительное воздействие на пласт, повышает глубину обработки до 30 м, полностью освобождает зону обработки пласта от асфальто- и смолопарафиновых отложений, песчано-глинистых частиц, снижает вязкость нефти.

За счет совокупного действия вышеуказанных факторов происходит интенсивное газовыделение, дополнительное образование трещин. В этом случае возможно снижение массы заряда и ГОС.

Аналогичная картина наблюдается при использовании составов ГОС и инициатора по примеру 2. В этом случае вначале в ПЗП вводят пороховой заряд из твердотопливного материала, изготовленный из баллиститного пороха (RU №2103493 С1), инициируют его горение.

За счет выделения продуктов горения заряда и виброволнового воздействия его на зону обработки произойдет подготовка ПЗП. Затем закачивают ГОС (состав 2), вводят инициатор горения (смесь гидрида титана и гидрида магния). В результате такой обработки увеличивается количество трещин, повышается гидропроницаемость ПЗП, это приводит к проникновению ГОС на более дальние расстояния от скважины. Эффектность обработки в этом случае возрастает, масса ГОС может быть снижена до 20%, увеличивается глубина обработки пласта до 25 м, повышается отдача нефти.

При одновременном использовании зарядов с инициатором (примеры 3 и 4), которые вводят в зону расположения ГОС, способ осуществляют следующим образом.

В ПЗП закачивают через НКТ необходимое для данной скважины количество ГОС. В зону расположения ГОС вводят необходимое количество инициатора горения, который располагают либо выше заряда, либо ниже его (пример 3), либо в промежутках между зарядами (пример 4), при этом элементы заряда выполнены из баллиститного переделочного артиллерийского пороха.

В этом случае уменьшается время общей обработки пласта, снижается масса заряда, увеличивается глубина обработки пласта до 20 м, повышается отдача флюида.

Таким образом, в конечном итоге все виды комплексного воздействия на продуктивный пласт в соответствии с заявленной совокупностью признаков приводят к образованию и фиксации трещин в пласте, появлению новых магистральных трещин, снижению вязкости флюидов, увеличению гидропроницаемости пласта, полному удалению асфальто- и смолопарафиновых отложений, песчано-глинистых частиц, увеличению дебита нефти не менее чем в 2 раза, повышению глубины обработки пласта до 30 м, снижению расхода массы ГОС и заряда на 20-30%.

Предлагаемый новый способ имеет ряд еще дополнительных преимуществ.

Во-первых, заявленная совокупность признаков позволяет регулировать время протекания экзотермических реакций, в результате чего воздействие на ПЗП осуществляется при более высоких температурах и давлениях. Это усиливает эффект обработки. Во-вторых, использование зарядов, горящих в вибрационном режиме, позволяет осуществлять виброволновое воздействие на ПЗП. Такое воздействие в дополнение к обычному термогазохимическому воздействию более эффективно.

Предлагаемая новая технология может быть использована в любых регионах добычи нефти и газа (в том числе и для глубинных скважин) для возбуждения использованных и освоения новых скважин.

Способы введения заряда по примерам

1. Заряд вводят после закачки ГОС в зону обработки и введения в него инициатора горения.

2. Заряд вводят в зону обработки до закачки в нее ГОС и введения инициатора горения.

3. Заряд вводят в зону расположения ГОС одновременно с инициатором горения, при этом заряд располагают выше или ниже инициатора горения.

4. Заряд вводят в зону расположения ГОС одновременно с инициатором горения, при этом заряд располагают между таблетками инициатора.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам термохимического воздействия на продуктивную зону пласта, и позволяет повысить эффективность процесса, глубину обработки, снизить расход реагентов и массу заряда. Способ термохимической обработки продуктивного пласта включает закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава ГОС, содержащего аммиачную селитру, мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту и воду, введение в зону расположения ГОС инициатора горения, спрессованного в виде таблеток, и дополнительно порохового заряда из твердотопливного материала, изготовленного из баллиститного пороха или из баллиститного переделочного артиллерийского пороха, или из смесевого топлива, содержащего в качестве окислителя перхлорат аммония, с последующим освоением пласта, при этом заряд вводят в зону обработки пласта либо после закачки ГОС и введения в него инициатора горения, либо до закачки ГОС и введения в него инициатора горения, либо одновременно с инициатором горения. В качестве последнего используют, по крайней мере, один из ряда: гидрид кальция, гидрид магния, гидрид бария, гидрид титана, алюминий, при содержании последнего в смеси указанных гидридов 10-50 мас.%, инициатор горения вводят в количестве не более 5,0% от массы ГОС. Причем ГОС содержит, мас.%: аммиачная селитра 30-50, мочевина 10-30, азотная кислота 4,0-6,0, уксусная кислота 4,0-6,0 и вода - до 100. В состав ГОС может быть введено не более 10 мас.% соляной кислоты, а при одновременном введении инициатора горения и заряда последний располагают либо выше, либо ниже, либо между таблетками инициатора. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ термохимической обработки продуктивного пласта, включающий закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава ГОС, содержащего аммиачную селитру, мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту и воду, введение в зону расположения ГОС инициатора горения, спрессованного в виде таблеток, с последующим освоением пласта, отличающийся тем, что в зону обработки пласта дополнительно вводят пороховой заряд из твердотопливного материала, изготовленный из баллиститного пороха или из баллиститного переделочного артиллерийского пороха, или из смесевого твердого топлива, содержащего в качестве окислителя перхлорат аммония, кристаллы которого скреплены горючими компонентами в виде каучукоподобного связующего, при этом заряд вводят либо после закачки ГОС и введения в него инициатора горения, либо до закачки ГОС и введения инициатора горения, либо одновременно с введением инициатора горения, в качестве которого используют, по крайней мере, один из ряда: гидрид кальция, гидрид магния, гидрид бария, гидрид титана, алюминий, при содержании последнего в смеси указанных гидридов 10-50 мас.%, при этом инициатор горения вводят в количестве не более 5,0% от массы ГОС.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ГОС содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: аммиачная селитра 30-50, мочевина 10-30, азотная кислота 4,0-6,0, уксусная кислота 4,0-6,0 и вода до 100.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в ГОС дополнительно вводят не более 10 мас.% соляной кислоты.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при одновременном введении инициатора горения и заряда, последний располагают либо выше, либо ниже, либо между таблетками инициатора.