СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОДЗЕМНЫХ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ Российский патент 2005 года по МПК E21B37/06 E21B43/27 

Способ данного изобретения в основном применим для добычи нефти, газа или воды из скважин, пробуренных в подземных продуктивных пластах.

Во время операций бурения, обработки и добычи существуют многочисленные ситуации, когда скорость добычи нефти, газа или воды после этих операций ограничена из-за наличия поломки конструкций. Типы повреждения включают, но не ограничиваются ими, наличие содержащей полимер фильтрационной корки, жидкостей (включая гидротехнические разрушающие жидкости), фильтратов или осадков, включающих содержащую полисахариды фильтрационную корку, жидкости, фильтраты или осадки, материалы, состоящие из частиц, такие как средства для борьбы с потерей жидкости и каменной мелочи, биопленок, чешуек и асфальтенов.

Повреждение может быть вблизи ствола скважины, например наличие фильтрационной корки или повреждение может присутствовать глубже в формации, например в природных или вызванных разломах или в скелете породы.

Эффективное устранение повреждения, в частности повреждения вблизи ствола скважины, такого как фильтрационная корка, может значительно повысить степень производительности скважин, поставляющих углеводороды или воду, проникающих в подземные формации. Эффективное устранение повреждения может также повысить приемистость нагнетательной скважины.

Много лет для обработки повреждений в подземных формациях и стимуляции добычи нефти и газа использовали обычные кислоты. Однако обычные кислоты имеют ряд недостатков. Они быстро реагируют с растворимыми в кислотах материалами, что может привести в результате к плохому зональному охвату, и они опасны при использовании. Чтобы улучшить зональный охват, часто предпринимались попытки нагнетания с высокой скоростью, что повышало угрозу, связанную с их применением. Из-за высокой коррозионной активности обычных кислот обычно также необходимо использование ингибиторов коррозии. Существует высокая необходимость в ингибиторах коррозии в высокотемпературных формациях, а ингибиторы коррозии обычно токсичны.

Повреждение часто вызывается сочетанием нескольких компонентов. Например, некоторые буровые растворы или бурильные жидкости содержат карбонат кальция или доломит в сочетании с полимером или полимерами, которые обеспечивают соответствующие реологические свойства. Как карбонат, так и полимер способствуют образованию фильтрационной корки. Карбонатная мелочь, образуемая во время бурения карбонатных пород, также может присутствовать в фильтрационных корках.

Фильтрационные корки обычно содержат полисахариды в высокой концентрации. В патенте США 5247995 цитируется SPE Paper 21497, в которой указывается, что они могут содержать до примерно 48% полисахарида по сравнению с примерно 4% в разрушающих жидкостях.

Фильтрационные корки, которые не содержат карбоната, могут быть чувствительными к обработке кислотой, если они присутствуют на поверхностях ствола скважины в карбонатных образованиях, так как кислота может действовать на лежащий под ней карбонат и вызывать разрушение фильтрационной корки.

Целью данного изобретения является создание простого и эффективного способа для обработки повреждения формации в подземном продуктивном пласте.

Целью данного изобретения является также получение простых и эффективных способов эффективного удаления фильтрационных корок на протяжении длинных горизонтальных отрезков.

Другой целью данного изобретения является создание одностадийных способов обработки, при которых может удаляться повреждение и обеспечивается дополнительная стимуляция производительности или скорости нагнетания путем повышения проницаемости материнской породы примыкающих неповрежденных областей формации.

Дополнительной целью данного изобретения является создание способов, приемлемых для окружающей среды, посредством использования компонентов, имеющих малое воздействие на окружающую среду.

Соответственно данное изобретение представляет способ обработки подземного продуктивного пласта, содержащий введение в продуктивный пласт обрабатывающей жидкости, содержащей растворенные или диспергированные в воде сложный эфир и измельчитель полимера, так что сложный эфир гидролизуется с получением органической кислоты для растворения растворимого в кислоте материала, присутствующего в продуктивном пласте, и разрушитель полимера разрушает полимерный материал, присутствующий в продуктивном пласте.

Продуктивный пласт может быть углеводородным продуктивным пластом, таким как газовый или нефтяной. Альтернативно продуктивный пласт может быть продуктивным водным пластом.

Достаточное количество сложного эфира или сложных эфиров присутствует в жидкости для обработки так, что получается достаточное количество кислоты, когда эфир гидролизуется, для получения существенного эффекта на фильтрационные корки или другие типы повреждений. Под существенным эффектом подразумевается, что достаточное количество кислоты получается при гидролизе сложного эфира для получения достаточного растворения растворимого в кислоте материала, присутствующего в фильтрационной корке или примыкающего к ней, или другого повреждения. Например, растворение карбоната, присутствующего в фильтрационной корке, растворение карбонатной породы, примыкающей к фильтрационной корке или растворение карбонатной породы, примыкающей к биопленке. Для получения достаточного растворения необходимо, чтобы продуцировалось как минимум несколько весообъемных процентов кислоты. Концентрация сложного эфира, включенного в жидкость для обработки данного изобретения, будет обычно составлять 1% вес/объем, но может быть и до 20% вес/объем или выше. В общем было обнаружено, что от 5% до 10% вес/объем сложного эфира, когда он используется в сочетании с подходящим разрушителем или подходящими разрушителями полимера, являются достаточными для получения хорошего удаления повреждения, вызванного фильтрационной коркой. Предпочтительно будет использоваться от 5% до 20% сложного эфира.

Предполагается также, что в обрабатывающей жидкости присутствует достаточное количество разрушителя полимера для оказания существенного воздействия на присутствующий полимерный материал. Концентрация разрушителя полимера, включенного в обрабатывающую жидкость, будет меняться в соответствии с типом примененного разрушителя, но будет составлять порядка от 0,005 до 60 кг/м², предпочтительно от 0,2 до 10 кг/м².

В основном желательно применять концентрацию разрушителя, которая приводит к разрушению полимера в течение срока, равного нескольким часам, что дает возможность эффективного размещения жидкости. Например, слишком быстрое разрушение фильтрационной корки или биопленки может приводить к локализованному просачиванию жидкости, противоположно влияя на размещение жидкости для обработки. Это аналогично ситуации, возникающей при обработке с использованием обычных кислот, когда высокая скорость может приводить к быстрому прорыву и свищам и неравномерному истечению жидкости. Это может мешать равномерному размещению жидкости по длинным горизонтальным промежуткам или в разломах, или скальной жильной породе. Характерной чертой обрабатывающей жидкости данного изобретения является то, что использование сложного эфира, а не реагирующей кислоты, устраняет образование свищей и улучшает размещение жидкости. Чтобы сохранить это преимущество при некоторых применениях, таких как обработка длинных горизонтальных промежутков, в основном должно быть исключено слишком быстрое разрушение полимеров, например, в фильтрационных корках или биопленках. Идеально, когда прорыв фильтрационных корок или биопленок будет достигаться после более длительного периода, чем количество времени, необходимое для размещения жидкости для обработки. Отсрочка в получении существенного количества кислоты и разрушающего полимера дает возможность равномерного воздействия на целевую зону и превосходный зональный охват.

Использование сложного эфира дает преимущества эффективного размещения жидкости и устранение использования ингибиторов коррозии. Когда выбирают подходящие сложные эфиры, используют, в частности, сложные эфиры с низкой токсичностью, высокой температурой воспламенения, существуют также преимущества в отношении безопасности и окружающей среды. Изначально нейтральный или слегка кислый рН жидкости дает возможность включения в жидкость таких разрушителей полимеров, как ферменты и окислительные разрушители, без проблем совместимости, учитываемых, когда такие разрушители включают в препараты с высокой кислотностью на основе минеральных или органических кислот.

Предпочтительно использовать разрушители полимера, которые активируются, или чья активность повышается изменением условий, когда сложный эфир гидролизуется с получением кислоты. Например, пероксиды, которые активируются в условиях повышения кислотности, или ферменты, которые обладают активностью, повышающейся в условиях увеличения кислотности.

Ферменты, пригодные в качестве разрушителей полисахаридов, обычно имеют оптимум рН в интервале от рН 3 до рН 7. Такие ферменты поэтому будут повышать свою активность при создании условий умеренной кислотности, возникающих при гидролизе сложного эфира. Создание условий кислой среды путем гидролиза сложных эфиров в присутствии растворимого в кислоте материала, такого как карбонаты кальция или магния, приводит к образованию самовосстанавливающего буфера. Например, образование уксусной кислоты будет производить буфер из уксусной кислоты-ацетата или образование муравьиной кислоты - буфера из муравьиной кислоты-формиата. Если получаемая кислота реагирует с растворимым в кислоте материалом, то ее количество пополняется дополнительной кислотой, образуемой при гидролизе, оставшегося предшественника сложного эфира, обеспечивая сохраненность буфера. Это может обеспечить идеальные условия для разрушающих полисахариды ферментов, в результате чего необходимо меньше фермента или ферментов для получения той же самой степени разрушения полимера по сравнению с теми же ферментами, работающими в условиях субоптимальных рН. Непрерывное получение кислоты и сохранение буферной системы при способе данного изобретения, даже когда получаемая кислота реагирует с растворимым в кислоте материалом, обеспечивает то, что условия благоприятного рН для действия ферментного разрушителя поддерживаются в течение продолжительного периода. Это контрастирует со случаем применения стандартных буферных жидкостей, которые содержат низкую концентрацию кислоты, или составов, которые обеспечивают получение низких концентраций кислоты из предшественников. В обоих этих случаях кислота будет реагировать с растворимым в кислоте материалом и не будет пополняться. Любые ферментные разрушители, присутствующие в этой жидкости, будут работать только при благоприятном рН в течение короткого периода времени до того, как кислота израсходуется, и рН станет более щелочным.

Предпочтительными сложными эфирами для включения в обрабатывающую жидкость для использования в данном изобретении являются сложные эфиры карбоновых кислот с низкой токсичностью, высокой температурой воспламенения и высокой приемлемостью для окружающей среды. Особенно предпочтительны сложные эфиры этановой и метановой кислоты (уксусной и муравьиной кислоты). Кальциевые и магниевые соли этих кислот обладают хорошей растворимостью в воде.

Сложный эфир должен быть, по меньшей мере, слегка водорастворимым. Предпочтительно сложный эфир должен быть растворимым в воде до, по меньшей мере, 1% вес/объем, и наиболее предпочтительно до, по меньшей мере, 5%.

Получаемая кислота по способу данного изобретения является органической кислотой, обычно алифатической карбоновой кислотой. Предпочтительно кислоту представляет формула RCO₂H, где R является водородом, причем алкильная группа имеет от 1 до 6 атомов углерода или -R'-CO₂H, где R' представляет связь или алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, причем указанная алкильная или алкиленовая группа является незамещенной или замещенной галогеном или гидроксилом. Примеры включают 1,2,3-пропантриола триацетат, 1,2,3-пропантриола диацетат, этиленгликоля диацетат, диэтиленгликоля диацетат или триэтиленгликоля диацетат.

Когда кислота имеет гидроксильный заместитель, сложный эфир может быть циклическим сложным эфиром, таким как лактон.

Спиртовая часть сложного эфира может быть одноатомной или полиатомной, поскольку сложные эфиры являются достаточно водорастворимыми при температурах формации. Можно использовать частичные сложные эфиры многоатомных спиртов, и в этом случае неэстерифицированные гидроксильные группы служат для повышения растворимости сложного эфира в воде.

Наиболее предпочтительно, когда сложные эфиры представляют собой сложные эфиры уксусной кислоты и 1,2,3-пропантриола (глицерин) и 1,2-этандиола (этиленгликоль). Спирт, получаемый при гидролизе сложного эфира, может действовать как общий растворитель. Присутствие общего растворителя обычно рассматривается как благотворное при обработке несущих углеводороды формациях.

Обрабатывающую жидкость необходимо запереть на достаточно длительный срок для образования желаемого количества кислоты. Гидролиз сложного эфира при низких температурах развивается медленно. Например, при 10-40°С гидролиз может занимать несколько недель. Это может быть приемлемо при некоторых применениях, таких как удаление фильтрационной корки из скважины, которая была пробурена и которая заперта в течение продолжительного времени (по меньшей мере, несколько недель) перед постановкой на добычу.

Однако обычно для получения более подходящей скорости гидролиза сложных эфиров при температурах ниже примерно 120°С желательно включать в жидкость для обработки фермент. Это осуществляется обычными способами, например, как описано в патенте США №5678632. Липазы, эстеразы и протеазы являются предпочтительными ферментами для повышения скорости гидролиза сложного эфира при способе данного изобретения.

При температурах более примерно 120°С термический гидролиз может развиваться с достаточной скоростью, чтобы быть применимым без необходимости добавления гидролизующего сложный эфир фермента или ферментов.

В дополнение к предпочтительным сложным эфирам, которые должны обычно включать большинство сложных эфиров, присутствующих в составах данного изобретения, также может быть благоприятным при некоторых применениях по удалению повреждений включать в состав сложные эфиры хелатирующих соединений, таких как малоновая кислота, щавелевая кислота или янтарная кислота (патент США №5082056), этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУ), нитрилсуксусная кислота (НУК), лимонная кислота или гидроксиуксусная кислота (патент США №5223159), которые гидролизуются с получением эффективных хелатирующих соединений. Такие соединения могут быть особенно полезны при разрушении структурированных полимеров в сочетании с другими полимерными разрушителями. Некоторые из кислот, получаемых от гидролиза сложного эфира, могут быть способными растворять некоторые типы нефтяных корок. Например, уксусная кислота может растворять сульфат кальция.

Предпочтительными разрушителями полимеров в данном изобретении являются окислительные разрушители (оксиданты) и ферментные разрушители.

Окислительные разрушители, используемые в данном изобретении, могут быть любыми из окислительных разрушителей, известных специалистам в данной области, которыми воздействуют на полисахариды для снижения вязкости загущенных полисахаридами композиций или для разрушения фильтрационных корок.

Окислительный разрушитель вводят в жидкость для обработки, содержащую компонент из сложного эфира. Окислительный разрушитель может присутствовать в растворе или в виде дисперсии. Подходящие соединения включают пероксиды, персульфаты, пербораты, перкарбонаты, перфосфаты, гипохлориты, персиликаты и продукты присоединения перекиси водорода, такие как продукт соединения мочевины и перекиси водорода и пероксид магния.

Предпочтительными окислительными разрушителями для включения в жидкости для обработки, используемыми в данном изобретении, являются пероксиды, которые могут разлагаться с получением перекиси водорода. Наиболее предпочтительными окислительными разрушителями являются перкарбонаты и пербораты, особенно предпочтительными из наиболее предпочтительных являются перкарбонат натрия и перборат натрия.

Предпочтительные ферментные разрушители для использования в способе данного изобретения включают те разрушающие полисахариды ферменты, которые, как известно специалистам, пригодны для гидролиза полисахаридов и тем самым снижают вязкость загущенных полисахаридами композиций или разрушают фильтрационные корки. Ферментные разрушители будут выбираться на основе их известной способности гидролизовать полисахаридные компоненты, которые, как известно или как полагают, способствуют повреждению. Примеры подходящих ферментов, которые могут использоваться для разрушения полимеров, включают ферменты, которые могут гидролизовать крахмал, ксантан, целлюлозу, гуар, склероглюкан, сукциногликан или производные этих полимеров.

Окислительные или ферментные окислители также могут использоваться для гидролиза других, неполисахаридных полимеров, которые могут быть включены в жидкости для ремонтного бурения или при операциях по добыче.

При некоторых воплощениях данного изобретения эффективность включенных окислительных разрушителей может быть повышена путем получения более реакционноспособных оксидантов. При некоторых условиях, например, когда в жидкость для обработки включают пероксид, продукция перекиси водорода в присутствии органической кислоты может приводить к образованию перкислоты, которая является более эффективным оксидантом, чем перекись водорода. Эффективность получения перкислоты может быть повышена путем включения в составы некоторых гидролитических ферментов, которые могут производить перкислоту из сложного эфира и некоторых производящих перекись водорода пероксидных соединенных соединений, добавленных в качестве оксидантов.

Сложные эфиры, как известно, гидролизуются гидролазами (ЕСЗ), такими как липазой (ЕС 3.1.1.3), эстеразой (ЕС 3.1.1.1) или протеазой (ЕС 3,4) в присутствии перекиси водорода или других пероксидов с образованием перкислоты (патенты США №№3974082, 5108457, 5296161, 5338474, 5352594, 5364554). Перкислоты, получаемые на месте с помощью некоторых ферментов, использовались б целях отбеливания. Перкислоты являются более эффективными оксидантами, чем пероксиды, особенно при температуре в интервале от 25 до 80°С.

Однако перкислоты являются относительно нестабильными и не могут использоваться сами по себе, но могут образовываться на месте из пероксидного соединения и подходящего предшественника перкислоты. Когда сложные эфиры уже присутствуют в составе, использование липазных, эстеразных или протеазных ферментов для получения перкислоты из сложного эфира и перекисного соединения предпочтительнее использования химически пергидролизуемых предшественников перкислоты, таких как тетраацетилэтилендиамин, которые обычно являются более дорогими (для сведения см. патент США №5364554).

Если используется диацилпероксидный субстрат, перкислота может получаться непосредственно с помощью эстеразы без необходимости наличия перекиси водорода.

Другие реакции, при которых могут производиться непосредственно отбеливающие соединения, представляют действие сульфатазы (ЕС 3,1,6) на пероксидисульфат с образованием пероксимоносульфата (патент США №5183473) и действие фосфатазы (ЕС 3,1,4) на пероксидифосфат с получением пероксимонофосфата (патент США №3666399).

Использование ферментов для получения перкислоты на месте для обработки подземных формаций не было указано ни в одном из источников предшествующего уровня техники.

Ферменты с эстеразной активностью, включая липазы, эстеразы и протеазы, могут использоваться при способе с подкислением из патентов США №5678632 и 5813466, но их использование для получения кислот в подземных формациях описано не было. Применимые степени гидролиза при температурах ниже примерно 120°С обычно получают с помощью использования гидролитических ферментов, таких как эстеразы, липазы или протеазы. Включение пероксида в обрабатывающую жидкость, используемую в данном изобретении, содержащую такие ферменты, может поэтому привести к образованию как органической кислоты, так и перкислот, давая составы (препараты), которые эффективны как для подкисления, так и для разрушения полимера.

Сложные эфиры и другие химикаты, необходимые для способа данного изобретения, будут обычно технической чистоты для снижения стоимости процесса.

Когда используется фермент, необходимо выбрать фермент, который остается активным в условиях резервуара и в жидкости для обработки в течение, по меньшей мере, так долго, как необходима активность фермента.

При способе данного изобретения можно использовать два типа ферментов. Прежде всего это ферменты, способные разрушать полисахаридные полимеры ("ферментные разрушители") и, во-вторых, это ферменты с эстеразной активностью, такие как эстеразы, липазы и протеазы, которые могут производить перкислоты в присутствие перекиси водорода. Ферменты обоих типов обычно являются водорастворимыми ферментами. Обычно для ферментов является преимуществом легкая растворимость в воде, хотя ферменты могут быть также активными и использоваться в среде с низкой активностью воды или в двухфазных системах, таких как эмульсии или дисперсии. В частности, липазы могут быть более активными в эмульсиях.

Обычно используют выделенные ферменты. Ферменты могут быть выделены из растительных, животных, бактериальных или грибковых источников. Ферменты могут быть произведенными организмами дикого типа, конвенционально выведенных, мутационных или полученных путем генной инженерии. Ферменты, необязательно, могут быть химически модифицированными, поскольку они сохраняют желаемую каталитическую способность или обладают ею. Предпочтительно ферменты будут промышленными ферментами, доступными для приобретения в больших количествах у коммерческих источников.

Обрабатывающую жидкость готовят в том составе, который отражает тип предполагаемого повреждения и условия резервуара, в частности температуру.

Например, для устранения повреждения, вызванного фильтрационной коркой, включающей карбонат кальция, крахмал и ксантан в резервуаре при 60°С, может быть приготовлена обрабатывающая жидкость, содержащая в составе сложный эфир уксусной кислоты, эстеразу и ферменты, способные разрушать крахмал и ксантан. Эстеразный фермент добавляют для повышения скорости, с которой происходит гидролиз сложного эфира, по способу из патента США №5678632.

Для устранения повреждения, обусловленного фильтрационной коркой, содержащей карбонат кальция, крахмал и ксантан, в резервуаре при 110°С может быть приготовлена обрабатывающая жидкость, содержащая сложный эфир уксусной кислоты и фермент, способный разрушать крахмал. Скорость гидролиза сложного эфира обычно достаточна, чтобы можно было использовать его при 110°С без добавления эстеразного фермента.

Для устранения повреждения, обусловленного биопленкой, в карбонатной формации при 50°С может быть приготовлена обрабатывающая жидкость, содержащая сложный эфир уксусной кислоты, эстеразу и смесь ферментов, способных разрушить полисахариды, присутствующие в типичных биопленках.

Для устранения повреждения, обусловленного биопленкой, в карбонатной формации при 80°С может быть приготовлена обрабатывающая жидкость, содержащая сложный эфир уксусной кислоты, эстеразу и перкарбонат.

Желательно, чтобы все компоненты конкретной обрабатывающей жидкости были совместимы или, если не полностью совместимы, то достаточно совместимы, для обеспечения возможности получения желательного количества кислоты и разрушения полимера в течение обработки. Например, может быть желательно использовать протеазу для повышения количества получаемой перкислоты, но протеаза может неблагоприятно влиять на какой-то другой фермент, который присутствует, если такой фермент чувствителен к действию протеазы. Также будет необходимо, чтобы какие-то присутствующие ферменты были устойчивы к любому оксиданту, используемому в том же самом составе. Возможные проблемы, такие как эти, будут очевидны для специалистов в данной области и будут обычно разрешаться перед тем, как такие составы будут использоваться в поле.

Обрабатывающую жидкость обычно готовят путем растворения или диспергирования сложного эфира и разрушителя полимера, необязательно с ферментом, который может гидролизовать сложный эфир и, необязательно с пероксидом, в подходящей воде. Примеры включают городскую (питьевую) воду, добываемую воду или морскую воду, хотя в некоторых ситуациях может быть желательно вводить неразбавленный сложный эфир или смесь сложного эфира с углеводородом, таким как дизель. Обычно раствор сложного эфира готовят сериями в баках или других подходящих сосудах путем добавления сложного эфира к воде при перемешивании и достижения тщательного перемешивания путем рециркуляции раствора сложного эфира через смеситель, такой как лопастной смеситель, в течение соответствующего периода времени. Затем добавляют другие компоненты жидкости для обработки и рециркуляцию продолжают. Если изготовление партиями невозможно или нежелательно (например, если используется дисперсия, которую трудно сохранять равномерно диспергированной в большом сосуде для временного содержания), или если это предпочтительно, обрабатывающая жидкость может быть приготовлена путем добавления отдельных компонентов к воде непрерывным, предпочтительно тщательно регулируемым и контролируемым способом, когда жидкость вводят в подземный продуктивный пласт. Другие способы приготовления выбранной обрабатывающей жидкости будут хорошо известны специалистам в данной области.

Концентрации сложного эфира и материала, присутствующего в обрабатывающий жидкости, будут зависеть от необходимого количества полученной кислоты и разрушителя.

Это будет зависеть от конкретного состава обрабатывающей жидкости, но будет обычно составлять порядка от 10 до 200 грамм на литр сложного эфира и от 0,2 до 10 грамм на литр других компонентов, хотя в некоторых ситуациях могут быть подходящими более высокие или более низкие концентрации. Концентрация любого ферментного разрушителя будет выбираться так, что полимер/гель будет разрушаться в пределах желаемого периода времени. Типичными концентрациями фермента будут от 0,05% до 5% вес., доступных для приобретения жидких препаратов ферментов, или от примерно 0,005% до 0,5% вес. сухого препарата фермента. Предпочтительно будут использоваться жидкие препараты ферментов для облегчения манипуляций.

В состав может быть включено более одного сложного эфира в зависимости от природы повреждения формации и типа обработки. Также в состав может быть включено более одного типа разрушителя полимеров. Когда в состав включается ферментный препарат для получения перкислоты в присутствии сложного эфира и перекиси водорода, может быть включено более одного ферментного препарата. Предпочтительно используется единственный раствор или дисперсия, содержащая все компоненты.

При некоторых воплощениях данного изобретения может быть желательно включить более одного типа полимерных разрушителей, например, мог бы использоваться оксидант в сочетании с ферментным разрушителем в случае, когда присутствует два полисахарида, но только один поддается действию фермента.

Оксиданты и ферменты, если желательно, могут также использоваться в виде препаратов с замедленным высвобождением, таких, которые будут известны специалистам в данной области.

Обрабатывающую жидкость, содержащую в воде сложный эфир, разрушитель полимера и, если желательно, фермент, способный гидролизовать сложный эфир, обычно вводят в подземную формацию путем инжекции или через скважины для добычи. Если введение происходит через вновь пробуренную скважину, особенно если оно применяется для удаления повреждения, вызванного во время бурения, такого как фильтрационные корки, жидкость может обычно вводиться через бурильную колонну с применением бурового насоса. Низкая коррозийность жидкости будет давать возможность введения в скважины или бурильную колонну без необходимости добавлять ингибиторы коррозии. Жидкость будет обычно вводиться при давлении ниже давления разрыва, но если желательно, может вводиться и при давлении выше давления разрыва.

Обрабатывающая жидкость может содержать дополнительные химические добавки, такие, которые обычно используются в нефтяной промышленности, такие как поверхностно-активные вещества, пенообразующее и хелатирующее вещества, если полагают, что их включение будет благоприятно, и если они совместимы с другими компонентами жидкости для обработки.

Для обработок вблизи канала скважины объем жидкости для обработки, вводимой в резервуар, будет обычно равным, по меньшей мере, объему канала скважины плюс порция на некоторую утечку в формацию. Будет обычно использоваться объем жидкости в интервале между 120% и 200% от объема канала скважины, хотя, если ожидается более высокая степень потери жидкости, может быть выбран объем до 300% или выше от объема канала скважины. Что касается обработок, когда целью является более глубокое повреждение в формации, такое как в природных или индуцированных разломах, или сетках разломов, объем будет выбираться соответственно требованиям обработки.

В одном из воплощений данного изобретения может использоваться объем обрабатывающей жидкости, содержащей как сложный эфир, так и разрушитель полимера, который является достаточным для обеспечения проникновения жидкости на глубину от одного до нескольких метров в карбонатную формацию вокруг канала скважины или за поверхность разлома. Это может приводить к повышению проницаемости скелета карбонатной формации до глубины от одного до нескольких метров в дополнение к удалению повреждения в области вблизи ствола скважины или поверхностей разломов и в то же самое время. В таких случаях отрицательная корка может приводить к дополнительному повышению производительности скважины выше той, которая может быть достигнута даже с полным устранением повреждения вблизи канала скважины. Объем жидкости, необходимый для таких обработок, будет зависеть от пористости формации, желаемой глубины проникновения и размеров канала скважины, разлома или сети разломов. Такой подход может быть также эффективен для обработки карбонатных герметичных песчаниковых пластов, которые также испытывают повреждения вблизи ствола скважины, опять при использовании одностадийной обработки.

Скважина будет обычно запираться после введения обрабатывающей жидкости на срок в типичном случае между 2 часами и неделей, предпочтительно 6-48 часов для обеспечения возможности получения кислоты и разрушения полимера. Скважину затем приводят в действие или возвращают к добыче, или в случае инжекционных скважин запускают инжекцию.

Данное изобретение имеет следующие особые преимущества по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Способ представляет простой эффективный и удобный путь устранить повреждение, обусловленное сочетанием как растворимого в кислоте материала, так и полимерами, с использованием единственной жидкости. В частности, данный способ представляет одностадийную обработку, способную полностью удалить фильтрационную корку, причиной которой были те жидкости для бурения, которые содержат карбонат в качестве материала от потери жидкости и полимеры. Предыдущие способы обработки были созданы для удаления только растворимого в кислоте материала или только полимерного компонента такого повреждения.

Способ также дает возможность успешного включения окислительного или ферментного разрушителей в обрабатывающую жидкость, способные создавать высокую концентрацию кислоты. Так как кислота присутствует в форме некислотного предшественника, разрушители не инактивируются, как происходило бы со многими при контакте с обычными кислотами, и активность некоторых разрушителей затем повышается при возникновении умеренных кислотных условий. Это происходит после помещения жидкости, обеспечивающей доставку кислоты и разрушителя, в необходимое место.

Так же, как и для устранения повреждений вблизи ствола скважины или поверхности разлома, обрабатывающая жидкость может также использоваться для достижения стимуляции глубоких областей скелета породы во время той же обработки. Так как жидкость является по существу нереакционной, когда помещается на место, может достигаться превосходный зональный охват.

К тому же данный способ является очень малоопасным способом по сравнению с предшествующими способами, включающими существенную степень закисления. При данном способе используются сложные эфиры с высокой температурой воспламенения и жидкие препараты ферментов. В основном нет необходимости высокого давления, высокой скорости инжекции.

Компоненты системы в основном приемлемы для окружающей среды. Сложные эфиры и ферменты и некоторые оксидантные компоненты, такие как перкарбонаты, имеют слабое воздействие на окружающую среду. К тому же данные жидкости не являются высококоррозионными, что означает, что обычно нет необходимости в ингибиторах коррозии, что дает дополнительные преимущества в отношении безопасности для окружающей среды.

Следующий пример иллюстрирует изобретение.

Пример 1

Оценивали эффективность ряда обрабатывающих жидкостей, содержащих сложный эфир, разрушитель полимера и, когда желательно, эстеразу (для повышения скорости гидролиза сложного эфира или для продукции перкислоты в присутствии перекиси водорода). Жидкости подавались к фильтрационным коркам и скорость потока воды через фильтрационную корку измеряли.

Измеряли скорость, при которой вода могла проходить через диск фильтровальной бумаги Whatman №1 при отрицательном давлении, равном 30 фунт/дюйм² (206,74 кПа). Диски повреждались путем пропускания бурильного раствора на водной основе, содержащего карбонат кальция, крахмал и ксантан, через диск до тех пор, пока не образовывалась фильтрационная корка. Измеряли скорость, при которой вода могла проходить при отрицательном давлении в 206,74 кПа. Фильтрационные корки затем подвергали указанной обработке в течение срока в 24 часа при указанной температуре, и снова измеряли скорость, с которой вода могла проходить через диск. Полученные результаты показаны в таблице 1.

Настоящее изобретение может найти применение при добыче нефти, газа или воды из скважин, пробуренных в подземных продуктивных пластах. Технический результат - создание простого и эффективного способа для обработки повреждения формации в подземном продуктивном пласте, а также получение эффективного способа удаления фильтрационных корок на протяжении длинных горизонтальных отрезков, обеспечение дополнительной стимуляции производительности или скорости нагнетания путем повышения проницаемости материнской породы примыкающих неповрежденных областей формации, экологическая безопасность способа по изобретению. В способе обработки повреждения формации в подземном продуктивном пласте, содержащем введение в продуктивный пласт обрабатывающей жидкости, содержащей растворенные или диспергированные в воде сложный эфир и разрушитель полимера, выбранный из окислительного разрушителя и ферментного разрушителя так, что сложный эфир гидролизуется с получением органической кислоты для растворения растворимого в кислоте материала, присутствующего в фильтрационной корке или примыкающего к ней или в другом повреждении в продуктивном пласте, и разрушитель полимера разрушает полимерный материал, присутствующий в фильтрационной корке или биопленке в продуктивном пласте. 30 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ обработки повреждения формации в подземном продуктивном пласте, содержащий введение в продуктивный пласт обрабатывающей жидкости, содержащей растворенные или диспергированные в воде сложный эфир и разрушитель полимера, выбранный из окислительного разрушителя и ферментного разрушителя так, что сложный эфир гидролизуется с получением органической кислоты для растворения растворимого в кислоте материала, присутствующего в фильтрационной корке или примыкающего к ней или в другом повреждении в продуктивном пласте, и разрушитель полимера разрушает полимерный материал, присутствующий в фильтрационной корке или биопленке в продуктивном пласте.2. Способ по п. 1, в котором подземный продуктивный пласт является пластом углеводородов.3. Способ по п. 2, который дополнительно содержит извлечение углеводорода из обработанного продуктивного пласта.4. Способ по п. 2 или 3, в котором углеводород является нефтью.5. Способ по п. 2 или 3, в котором углеводород является газом.6. Способ по п. 1, в котором подземный продуктивный пласт является водным продуктивным пластом.7. Способ по п. 6, который дополнительно содержит добычу воды из обработанного подземного пласта.8. Способ по п.1, в котором сложный эфир является сложным эфиром карбоновой кислоты.9. Способ по п.1, в котором сложный эфир является сложным эфиром алифатической карбоновой кислоты формулы RCO₂H, где R представляет водород, алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, или -R'-CO₂H, где R' представляет связь или алкиленовую группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, причем указанная алкильная или алкиленовая группа является незамещенной или замещенной галогеном или гидроксилом.10. Способ по п.1, в котором сложный эфир представляет собой 1,2,3-пропан-триола триацетат, 1,2,3-пропантриола диацетат, этиленгликоля диацетат, диэтиленгликоля диацетат или триэтиленгликоля диацетат.11. Способ по п.1, в котором концентрация сложного эфира в жидкости для обработки составляет, по меньшей мере, примерно 5% вес/объем.12. Способ по п. 1, в котором ферментный разрушитель полимера представляет собой гидролазный фермент.13. Способ по п.1, в котором ферментный разрушитель полимера представляет собой гидролизующий полисахарид фермент.14. Способ по любому одному из предшествующих пунктов, в котором ферментный разрушитель полимера представляет собой фермент, способный гидролизовать крахмал, ксантан, целлюлозу, гуар, склерогликан или сукциногликан, или производное любого одного из этих полимеров.15. Способ по п.1, в котором окислительный разрушитель полимера представляет собой окислитель, выбранный из персульфата, гипохлорита, пероксида, пербората, перкарбоната, перфосфата, персиликата и продукта присоединения катиона металла или перекиси водорода.16. Способ по п.1, в котором окислительный разрушитель полимера представляет собой окислитель в виде препарата с замедленным высвобождением.17. Способ по п.1, в котором обрабатывающая жидкость дополнительно содержит фермент, способный гидролизовать сложный эфир.18. Способ по п.1, в котором обрабатывающая жидкость содержит пероксид.19. Способ по п.17, в котором указанный фермент представляет собой липазный, эстеразный или протеазный фермент.20. Способ по п.18, в котором пероксид является перборатом или перкарбонатом.21. Способ по п.1, в котором температура формации, несущей растворимый в кислоте материал и полимерный материал, равна, по меньшей мере, 4°С или выше.22. Способ по п.1, в котором обрабатывающую жидкость оставляют в продуктивном пласте на, по меньшей мере, 1 ч.23. Способ по п.1, в котором обрабатывающую жидкость вводят в продуктивный пласт через ствол скважины, который проходит в продуктивный пласт.24. Способ по п. 23, в котором ствол скважины является вертикальным, отклоняющимся, наклонным или горизонтальным.25. Способ по любому одному из пп.1-24, в котором обрабатывающую жидкость вводят в продуктивный пласт через бурильную колонну.26. Способ по п.1, в котором обрабатывающую жидкость вводят в продуктивный пласт через спирально свернутый трубопровод.27. Способ по п. 1, в котором обрабатывающую жидкость вводят в продуктивный пласт через трубопровод с закругленной головкой.28. Способ по п.17, в котором каждый фермент находится в форме препарата с замедленным высвобождением.29. Способ по п.1, в котором обрабатывающую жидкость вводят до степени ниже давления разрыва продуктивного пласта.30. Способ по п.1, в котором обрабатывающую жидкость вводят до степени выше давления разрыва продуктивного пласта.31. Способ по п.1, в котором продуктивный пласт представляет собой или включает карбонатную породу.