КОМПЛЕКСНЫЙ СПОСОБ СТИМУЛЯЦИИ СКВАЖИН Российский патент 2006 года по МПК E21B43/263 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам воздействия на прискважинную зону нефтегазового пласта (ПЗНП) с целью увеличения притоков нефти и газа. Особый интерес способ представляет для увеличения добычи нефти из загрязненных в процессе эксплуатации, низкодебитных и осложненных скважин, а также для реанимации старых скважин, в том числе на месторождениях с высоковязкими фракциями нефти.

Способ реализуется газогенераторами - устройствами на основе твердых топливных элементов (зарядов) со специальной оснасткой, с помощью которой они подсоединяются к геофизическому кабелю и воспламеняются от него от электрического тока после опускания в интервал обработки продуктивного пласта. В результате последующего горения зарядов происходят термогазохимические и барические воздействия на горные породы. Термогазохимическое воздействие приводит к появлению продольных и поперечных трещин, расширению существующих каналов и другим изменениям пород, а также к благоприятным с точки зрения увеличения добычи нефти и газа изменениям свойств жидких ингредиентов в ПЗНП. При значительном барическом воздействии эти процессы усиливаются. В предельных случаях (при превышении давления от горения зарядов в 1,5...3 раза по отношению к горному давлению) возникает "горячий" гидроразрыв ПЗНП и дополнительно появляются протяженные магистральные каналы.

Известны аналоги способа по применению газогенераторов совместно с другими технологиями. Способ обработки ПЗНП скважины, основан на сжигании на забое порохового заряда и подаче раствора кислоты [1]. Известный способ сочетает в себе тепловое, механическое и химическое воздействия. Эффективность способа невелика, поскольку химическое воздействие производят после ударного и теплового, то есть виды воздействий разнесены по времени.

Способ обработки ПЗНП [2] включает сжигание на забое порохового генератора давления после подачи раствора кислоты. В результате его сжигания происходит продавливание кислоты в ПЗНП, после чего в район подошвы интервала перфорации дополнительно подают раствор кислоты медленного действия и задавливают его в пласт. Недостатки этого способа те же. Кроме этого, защитное покрытие, соединительные узлы зарядов и элементы оснастки газогенераторов с зарядами марок ПГД-БК-100 и ПГД-БК-150 после обработки скважин остаются в ней. В ряде случаев необходима дополнительная очистка скважины для повторного вскрытия пласта. Известны также способы применения газогенераторов совместно с жидкими горючеокислительными составами, например [3, 4]. Недостатком газогенераторов, в основном, является то, что они служат инициаторами для поджигания этих составов и играют второстепенную роль.

Известен также способ применения газогенератора с кумулятивным перфоратором [5]. Реализация такого способа достаточно сложна. Основное кумулятивное воздействие на эксплуатационную колонну и ПЗНП происходит за счет перфоратора. Газогенератор только дополнительно усиливает притоки нефти и газа.

Известен также метод разрыва пласта с использованием твердого топлива [6]. Рассматриваемый способ включает размещение газогенератора в виде набора цилиндрических зарядов, изготовленных из смесевого недетонирующего твердого топлива на основе перхлората аммония и органического связующего, герметично заключенных в гибкие трубы, в интервал ПЗНП и сжигание его. Воспламенение зарядов происходит от гидродетонатора, находящегося в запале первого заряда, установленного на начале горизонтального участка скважины и срабатываемого от давления жидкости, нагнетаемой насосом с поверхности. Последующая передача горения другим зарядам происходит через воспламенительный огнепроводный элемент. В описанном способе недостаточно надежен узел воспламенения. Обязательное наличие герметичной оболочки зарядов усложняет использование газогенератора при напряженных условиях (при нагрузках, высоких давлениях и температурах).

Кроме того, существенным недостатком всех перечисленных способов с использованием газогенераторов является то, что тепловые, механические и химические воздействия на ПЗНП, возникающие при горении зарядов, не дополняется виброволновым воздействием.

Виброволновое воздействие для некоторых типов газогенераторов существуют совместно с термогазохимическим и барическим воздействиями. Оно возникает при вибрационном горении твердотопливного цилиндрического канального заряда. При таком горении в канале заряда образуются высокочастотные волны давления, проникающие в горные породы и осуществляющие импульсное поступление продуктов сгорания заряда в продуктивный пласт. В породах образуются дополнительные микротрещины и каналы, расширяются поры, происходит снижение степени неоднородности ПЗНП, уменьшение вязкости нефти и другие процессы. Виброволновое воздействие в конечном итоге уменьшает максимальное давление, при котором наступает "горячий" гидроразрыв пласта, вызванный другими сопутствующими видами воздействий на ПЗНП, и в целом усиливает эффективность обработки скважины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является технология очистки скважины газогенератором [7]. Рассматриваемый способ включает термогазохимическое и виброволновое воздействия на пласт путем сжигания интервала продуктивного пласта порохового заряда из твердотопливного материала с наполнителем-стабилизатором горения с центральным круглым каналом. Способ осуществляют с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости центрального канала заряда с последующей передачей энергии горения заряда в пласт, причем длина и диаметр заряда связаны соотношением 20-40:1 и с содержанием наполнителя-стабилизатора горения к общей массе заряда не более 1,5% или в полости центрального канала заряда, в котором длина и диаметр связаны соотношением 40-120:1 и с содержанием наполнителя-стабилизатора горения к общей массе заряда не более 0,6%, причем давление пороховых газов из полости центрального канала заряда передают в пласт в виде импульсов давления через выполненные рядами на расстоянии между рядами 20-40:1 длины центрального канала к его диаметру радиальные сквозные каналы и через торцевые поверхности заряда.

Способ реализуют с помощью устройства для термогазохимической обработки продуктивного пласта [8]. Оно представляет собой пороховой акустический генератор давления (ПГДА), который создает дополнительное виброволновое воздействие за счет создания акустического излучения из центрального канала цилиндрического заряда. На противоположных наружных поверхностях заряда ПГДА параллельно оси его центрального канала выполнены продольные пазы, углубленные в топливо, через которые проходит канат для соединения заряда с геофизическим кабелем. Расстояние между пазами меньше наружного диаметра заряда.

После воспламенения заряда в скважине начинается горение по всем его поверхностям: с центрального и радиальных сквозных каналов, по торцам, с наружной цилиндрической поверхности, в том числе и по пазам. Фронты горения после сгорания основной части свода топлива с центрального канала и от пазов встречаются раньше, чем с канала и от наружных цилиндрических поверхностей из-за разной толщины свода топлива. При этом образуются не соединяемые друг с другом остаточные фрагменты заряда, нарушается целостность заряда и исчезает его канал. Это приводит к резкому уменьшению результирующей (по всем поверхностям) площади горения и происходит существенное падение максимального давления в скважине. Эффективность термогазохимического воздействия на продуктивный пласт, однозначно связанного с этим давлением, уменьшается. Одновременно ослабевает и виброволновое воздействие на ПЗНП, которое имеет место только при наличии цилиндрического канала в заряде, т.е. при отсутствии фрагментов.

Таким образом, расположение пазов в теле цилиндрического заряда, вызывающего его разносводность при горении заряда, в целом снижает эффективность обработки ПЗНП. Однако ее можно увеличить, если добиться такой конструктивной доработки газогенератора, при которой ликвидируются остаточные фрагменты заряда и произойдет одновременная встреча фронтов горения с центрального канала и со всей наружной поверхности, включая и пазы.

Цель изобретения - повышение эффективности стимулирования скважины за счет усиления комплексного термогазохимического, барического и виброволнового воздействий на ПЗНП путем использования порохового заряда без остаточных догорающих фрагментов топлива. Цель достигается тем, что в известном способе стимуляции нефтегазовых скважин газогенератором, содержащим цилиндрический бескорпусный заряд из твердотопливного материала с центральным круглым каналом, соединенным с геофизическим кабелем, осуществляют термогазохимическое, барическое и виброволновое воздействия на продуктивный пласт путем сжигания в интервале пласта этого заряда с одновременным накоплением давления пороховых газов полости его центрального канала с последующей передачей энергии горения в пласт. Новым является то, что повышение притоков нефти осуществляют за счет использования заряда с выступающими на противоположных цилиндрических поверхностях заряда сегментами параллельно оси его центрального канала с выполненными в них продольными пазами, причем расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической шашки, а отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6÷9)÷1.

Способ реализуют следующим образом. В качестве заряда используют ПГДА. Цилиндрический канальный заряд этого газогенератора с радиальными сквозными каналами имеет выступающие на наружной цилиндрической поверхности сегменты с пазами для каната. Толщина свода заряда от канала до цилиндрической наружной поверхности заряда и от канала заряда до паза является одинаковой. При этом отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет 8:1.

ПГДА опускают в скважину с помощью устройства для сборки на требуемую глубину в подлежащий обработке интервал продуктивного пласта. После опускания заряда производят его воспламенение с последующим всесторонним горением заряда. В результате происходит проникновение давления пороховых газов из полости его центрального канала в пласт через радиальные сквозные каналы и торцы заряда, а также с других поверхностей. По мере разгара канала заряда происходит встреча фронтов горения с канала заряда и со всей наружной поверхности, включая и поверхность пазов. Остаточных догорающих фрагментов при этом не остается (в отличие от прототипа).

Расчеты показали, что использование способа обработки скважины зарядом ПГДА такой формы (по отношению к способу-прототипу, в котором используют цилиндрические заряды с пазами для каната без выступающих сегментов) позволяют поднять общий уровень давления в скважинах создаваемого горением заряда газогенератора приблизительно на 25% и увеличить продолжительность виброволнового воздействия на ПЗНП. Повышенное давление на фоне более продолждительного виброволнового воздействия способствует более глубокому проникновению продуктов сгорания в пласт, увеличению прогрева ПЗНП, а также более интенсивной встряске пород и воздействия на жидкие ингредиенты, благоприятные для увеличения притоков нефти.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволит очистить ПЗНП на большем расстоянии от нее и увеличить эффективность обработок в целом.

Способ может быть совмещен с другими технологиями обработки скважин. Он может применяться в различных нефтедобывающих регионах.

Источники информации

1. Бойко B.C. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. - М.: Недра, 1990, с.208-209.

2. Пат. РФ №2091570, МКИ 6 Е 21 В 43/27, 1996.

3. Пат. РФ №2147335, МКИ Е 21 В 43/117, 1999.

4. Пат. РФ №2183741, МКИ Е 21 В 43/263, 2001.

5. Пат. РФ №2119045, МКИ 6 Е 21 В 43/117, 1998.

6. Пат. США №5295545, МКИ 6 Е 21 В 43/263, 1994.

7. Пат. РФ №2103493, МКИ 6 Е 21 В 43/25, 43/263, 1996 - "Способ обработки продуктивного пласта" - прототип.

8. Пат. РФ №2071556, МКИ 6 Е 21 В 43/26, 1994.

Способ используют в нефтяной промышленности. Обеспечивает повышение эффективности стимулирования скважины за счет усиления коплексного термогазохимического, барического и виброволнового воздействия на призабойную зону нефтяного пласта за счет использования порохового заряда без остаточных догорающих фрагментов топлива. Сущность изобретения: способ включает термогазохимическое барическое и виброволновое воздействие на продуктивный пласт с помощью газогенератора. Он имеет цилиндрический бескорпусный заряд с центральным круглым каналом из твердотопливного материала и соединен с геофизическим кабелем. Воздействие осуществляют путем сжигания в интервале продуктивного пласта этого заряда с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости его центрального канала с последующей передачей энергии горения в продуктивный пласт. Согласно изобретению для избавления от остаточных фрагментов заряда в конце его горения используют заряд с выступающими на противоположных сторонах цилиндрической поверхности сегментами, параллельными оси его центрального канала с выполненными в них продольными пазами. При этом расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки. Отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6÷9)÷1.

Способ стимуляции нефтегазовых скважин, включающий термогазохимическое барическое и виброволновое воздействие на продуктивный пласт с помощью газогенератора, имеющего цилиндрический бескорпусный заряд с центральным круглым каналом из твердотопливного материала и соединенного с геофизическим кабелем, путем сжигания в интервале продуктивного пласта этого заряда с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости его центрального канала с последующей передачей энергии горения в продуктивный пласт, отличающийся тем, что для избавления от остаточных фрагментов заряда в конце его горения используют заряд с выступающими на противоположных сторонах цилиндрической поверхности сегментами, параллельными оси его центрального канала с выполненными в них продольными пазами, причем расстояние между пазами равно наружному диаметру цилиндрической части шашки, а отношение длины окружности шашки к основанию каждого из выступающих сегментов составляет (6-9)÷1.