СОСТАВ ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА С ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫМИ ЗАПАСАМИ НЕФТИ Российский патент 2005 года по МПК E21B43/248 

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к составам для обработки призабойной зоны пласта термохимическим методом и может быть использован для увеличения нефтеоотдачи пласта скважин, продуктивность которых снижена из-за парафиногидратных и асфальтосмолистых отложений, закупоривающих фильтрационные каналы и препятствующих поступлению продукции пласта в скважину.

Известен горючеокислительный состав для термохимической обработки призабойной зоны пласта (1), содержащий продукт взаимодействия азотной кислоты с органическим соединением, а именно азотной кислоты с диамидом щавелевой кислоты 18,0-36,0; уксусный эфир салициловой кислоты 4,0-5,0; перманганат калия 0,01-0,05; изопропилкарборан 5,0-15,0; аммиачная селитра до 63,9 и вода 9,0-18,0 в массовых процентах.

Обладая высокой энергоемкостью, следовательно, и повышенной эффективностью обработки призабойной зоны нефтяного пласта, он имеет и недостатки. Он многокомпонентен и взрывоопасен, что ограничивает его использование.

Известен состав [2] для термохимической обработки призабойной зоны нефтяного пласта, содержащий концентрированную перекись водорода, окись этилена, гидразина, спускаемые в скважину в обрабатываемый интервал с помощью устройства. При этом в качестве катализатора использован состав на основе окислов марганца.

Недостатком его является повышенная взрывоопасность. Применение 100% перекиси водорода представляет чувствительное взрывчатое вещество типа амонийной силитры, сильно чуствительное к катализаторам.

В концентрированной перекиси водорода растворяются без химического взаимодействия многие кислороде и азотосодержащие вещества, содержащиеся в нефти, образуя взрывчатку с переходом в детонацию. При этом взрыв по силе можно сравнить со взрывом соответствующего количества нитроглицерина.

Известен также состав [3] для термохимической обработки призабойной зоны продуктивного пласта с трудноизвлекаемыми запасами нефти, содержащий 30%-ный водный раствор перекиси водорода и водный раствор катализатора - соли переходного металла.

Известный состав по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Этому составу присущи те же недостатки, что и известным аналогам, приведенным выше.

Технический результат предлагаемого к защите патентом предложения является снижение взрывоопасности за счет снижения содержания кислорода и повышение эффективности термохимической обработки призабойной зоны продуктивного пласта (ПЗП).

Технический результат достигается описываемым составом, включающим 30%-ный раствор перекись водорода, и водный раствор катализатора - соли переходного металла.

Новым является то, что он содержит указанный раствор катализатора 10%-ный и дополнительно формальдегид или параформальдегид, при следующем соотношении компонентов, в вес, частях: 30%-ный водный раствор перекиси водорода - 10; 10%-ный водный раствор указанного катализатора - 5-6 к перекиси водорода; формальдегид или параформальдегид - 4.

Многочисленные экспериментальные исследования на эффективность обработки интервала продуктивности пласта в скважине подтвердили оптимальность приведенных выше соотношений, входящих в состав компонентов.

Механизм действия предлагаемого состава заключается в следующем.

При взаимодействии перекиси водорода - Н₂О₂ с катализатором образуются газообразные продукты разложения перекиси водорода - пар и кислород. Для снижения концентрационных пределов воспламенения нефти в присутствии кислорода, в состав введен формальдегид, выделяющий при нагревании углекислый газ. В процессе газообразования и разогревании смеси альдегид (формальдегид или параформальдегид) и перекись водорода дают перекисные соединения (перекись формальдегида). Дальнейший экзотермический распад перекиси формальдегида и остатка перекиси водорода происходит в результате не только термического разложения, но и при действии катионов переходных металлов, при сравнительно невысоких температурах (ниже 80°С). Содержащиеся в нефти в прифильтровой зоне скважины соединения серы и сероводород вступают в реакцию с перекисью водорода, образуя сульфоксиды, которые в присутствии катализаторов экзотермического разложения перекиси водорода, превращаются в сульфоны - нейтральные, трудно восстанавливаемые кристаллические вещества.

Входящие в состав компоненты недефицитны и доступны, выпускаются отечественной промышленностью. При этом в качестве переходных металлов могут быть использованы водные растворы NaMnO₄ или Са(MnO₄)₂, CuCl₂ или FeCl₃, и т.д. в количестве 5-6 весовых частей к перекиси водорода.

Лабораторные исследования заявляемого состава на эффективность воздействия на ПЗП показали, что перекись водорода в принятой нами концентрации, т.е. 30% концентрации весом 1 кг, при ее разложении выделяет удельное количество тепла в приделах 6148 КДж и пар. При указанной концентрации перекись водорода в объеме 2-3 литра. Е зависимости от диаметра скважины обеспечивает тепловую обработку пристенную зону продуктивного пласта мощностью в 1 м. Но в скважинных условиях его расход увеличивают в 2-3 раза с учетом потери тепла на прогревание технического средства доставки.

Пример конкретного приготовления состава.

Заявляемый состав был использован для обработки ПЗП скв. №3469 с диаметром эксплуатационной колонны 146 мм Башкирского яруса, мощность продуктивного пласта - 5 м с трудноизвлекаемыми запасами нефти с большой вязкостью, т.е. с повышенным содержанием асфальтено-смолистыми веществами. При вводе скважины в эксплуатацию ее дебит составлял 12 м³ в сутки. После продолжительной эксплуатации (около 8 лет) дебит снизился и составил 3 м³/сутки.

В состав входящие все компоненты для обработки ПЗП выпускаются отечественной промышленностью и использованы в готовом виде.

Для расчета за основу был взят 30% водный раствор перекиси водорода в объеме 1 литра на 1 м обрабатываемого ПЗП, что составляет 10 частей. В качестве катализатора был использован 10%-ный водный раствор перманганата натрия в количестве 5 весовых частей к перекиси водорода, что составляет 0,5 литра.

Для снижения концентрационных пределов воспламенения нефти в присутствии кислорода был использован формальдегид в количестве 4 весовых частей, что составляет 0,4 литра. С учетом потери тепла на прогревание устройства для доставки в интервал обработки ПЗП расход объема приведенных компонентов состава увеличили в 2 раза. Следовательно, 30% водный раствор перекиси водорода на 5 м толщины продуктивного пласта взяли 10 литров, перманганата натрия - 2,5 литра, а формальдегида 2 литра.

Доставку состава в скважину осуществляли устройством, содержащим пакер с опорой на забой с имплозионной камерой со сбивным клапаном, два контейнера, разделенных между собой разрушаемой перегородкой, один контейнер для размещения 30%-ного водного раствора перекиси водорода, а другой для катализатора и формальдегида. Разрушение перегородки предусматривалось при посадке пакера, при котором происходило смешивание компонентов состава и интенсивная реакция взаимодействия их. После расчетного времени обработки, что составило 3 часа, разрушением сбивного клапана с помощью имплозионной камеры, в качестве которого была использована полость НКТ, на котором спускали устройство с пакером, продукт обработки извлекли из скважины. После освоения скважины ее дебит повысился до 15 м³ в сутки.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

Заявляемый состав предельно малокомпонентен, а по эффективности не уступает аналогам и базовым объектам. Его использование обеспечивает безаварийную обработку ПЗП за счет исключения взрывопожароопсаности.

Заявляемый состав, не создавая аварийной ситуации, может быть использован при обработке и верхней части НКТ до 200-300 м от асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), где обычно такие отложения бывают максимальными. На практике в настоящее время отложения АСПО удаляют с подогретым с помощью ППУ-ЗМ-паропередвижной установкой до 80°С соляродистиллятной смесью, что сильно удорожает обработку. При использовании заявляемого состава необходимость в ГОТУ - 3М отпадает, а затраты на обработку снижаются кратно.

Источник информации

1. Патент РФ №2153065, Е 21 В 43/24, 1999 г.

2. Патент РФ №2109127, Е 21 В 37/02, 37/00, опубл. в Б.И. №11, 98 г.

3. Патент США №4867238, Е 21 В 43/24, 19.09.1989 г. (прототип).

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к составам для обработки призабойной зоны пласта - ПЗП термохимическим методом и может быть использовано для увеличения нефтеоотдачи пласта скважин, продуктивность которых снижена из-за парафиногидратных и асфальтосмолистых отложений, закупоривающих фильтрационные каналы и препятствующих поступлению продукции пласта в скважину. Состав для термохимической обработки ПЗП с трудноизвлекаемыми запасами нефти содержит, в вес. ч.: 30%-ный водный раствор перекиси водорода – 10, в качестве катализатора - 10%-ный водный раствор соли переходных металлов - 5-6 к перекиси водорода и дополнительно формальдегид или параформальдегид – 4. В качестве солей переходных металлов могут быть использованы NaMnO₄ или Ca(MnO₄)₂ или CuCl₂, FeCl₃.

Состав для термохимической обработки призабойной зоны пласта с трудноизвлекаемыми запасами нефти, включающий 30%-ный водный раствор перекиси водорода и водный раствор катализатора – соли переходного металла, отличающийся тем, что он содержит указанный раствор катализатора 10%-ный и дополнительно формальдегид или параформальдегид при следующем соотношении компонентов, вес. ч.:

30%-ный Водный раствор перекиси водорода 10

10%-ный Водный раствор указанного катализатора 5-6 к перекиси водорода

Формальдегид или параформальдегид 4