СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ Российский патент 2010 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения или восстановления производительности скважин путем обработки призабойной зоны с применением устройств, содержащих газогенерирующий при сгорании композиционный материал.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композицией, сгорание и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки, раскрытие воздушной камеры и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта [Патент РФ №2138630, кл. Е21В 43/25, опубл. 27.09.99, Бюлл. №27].

Недостатком известного способа является невысокая эффективность обработки призабойной зоны пласта, сложенного из карбонатных пород. Ввиду химической инертности по отношению к породе пласта образующихся при горении газов, последние не способны воздействовать на скелет породы и увеличивать пористость карбонатного коллектора.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей композицией, сгорание в приемной камере газогенерирующей композиции, выделяющей при термодеструкции плавиковую и соляную кислоты, и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки, осуществление технологической выдержки для более глубокого реагирования плавиковой и соляной кислот с породой, раскрытие через заданный промежуток времени воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем и вынос загрязнений из призабойной зоны (см Патент РФ №2173775, кл. Е21В 43/27, опубл. 20.09.2001, Бюлл. №26).

В качестве газогенерирующей композиции используют смесь, включающую, мас.%:

Нитрат аммония 30-35 Бифторид аммония 45-50 Хлорид аммония 17-22 или состава, мас.%:   Нитрат аммония 40-50 Полифторхлорэтилен 45-50 Эпоксидный компаунд 5-10

Срабатывание воспламенителя сгораемой диафрагмы воздушной камеры в этом способе выполняют от электрического импульса, подаваемого с устья скважины по кабель-тросу или от спирально расположенного в пространстве между сгораемой диафрагмой и верхним торцом газогенерирующей композиции в приемной камере огнепроводного шнура, один конец которого подсоединен к воспламенителю сгораемой диафрагмы, другой конец - к торцу газогенерирующей композиции, от которой воспламеняется огнепроводный шнур.

Преимуществом известного способа является то, что в качестве газогенерирующей композиции используется смесь, выделяющая при термодеструкции плавиковую и соляную кислоты, способные химически взаимодействовать со скелетом породы и тем самым увеличить пористость и коллекторские свойства терригенного пласта. Способ позволяет, кроме того, осуществлять перед раскрытием воздушной камеры технологическую выдержку, за счет которой происходит более глубокое реагирование кислот с породой.

Недостатком этого способа является низкая эффективность обработки призабойной зоны пласта, сложенного из карбонатных пород, т.к. предлагаемые в качестве газогенерирующих композиций смеси выделяют при термодеструкции смесь плавиковой и соляной кислот, пригодных только для обработки терригенных коллекторов с незначительной, менее 0,5%, карбонатностью. Кроме того, содержание соляной кислоты (0,1 кг/кг), выделяемой совместно с плавиковой кислотой при термодеструкции газогенерирующей композиции по этому способу, недостаточно не только для обработки карбонатного коллектора, но и для эффективной обработки терригенной породы, т.к. при малом содержании соляной кислоты образующийся в результате реагирования плавиковой кислоты с терригенной породой гидрат окиси кремния превращается в гель, сводящий на нет эффект обработки [см.напр., З.И.Ибрагимов, Н.И.Хисамутдинов. Справочное пособие по применению реагентов в добыче нефти. - М.: «Недра», 1983, С.18].

Известен способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композицией из смеси, выделяющей при термодеструкции соляную кислоту, сгорание газогенерирующей композиции и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки, осуществление технологической выдержки для более глубокого реагирования соляной кислоты с породой, раскрытие через заданный промежуток времени воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта. Отличительной особенностью способа является то, что в качестве газогенерирующей композиции используют смесь, каждый из компонентов которой при термодеструкции выделяет соляную кислоту, при этом смесь включает, мас.%: перхлорат аммония 45-40 и поливинилхлорид 55-60 [см. Патент РФ №2234599, кл. Е21В 43/27, опубл. 20.08.2004, Бюлл. №23].

Недостатком способа является низкая эффективность обработки призабойной зоны пласта из карбонатной породы вследствие недостаточного содержания (0,47 кг на один кг композиции) соляной кислоты, выделяемой при сгорании используемой для этой цели смеси из газогенерирующей композиции, а также из-за неполноты ее сгорания, приводящей, как показали стендовые испытания, имитирующие скважинные условия, к образованию до 15-20% мас. шлаков, способных забивать поры и каналы пласта. Это связано, очевидно, с тем, что технический поливинилхлорид марки ПВХ (ГОСТ 14932-78), выпускаемый промышленностью, содержит, кроме основного компонента, стабилизаторы химической и термической стойкости, противостарители, а также пигменты, наполнители и другие добавки. Используемый в способе газогенерирующий материал, кроме того, является взрывчатым веществом (смесь на основе перхлората аммония и горючего относится к классу опасности 1.3 - «взрывчатые материалы пожароопасные, не взрывающиеся массой» ГОСТ 19433-88) и представляет опасность в технологиях его изготовления и применения.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композиции из смеси, выделяющей при термодеструкции соляную кислоту, сгорание газогенерирующей композиции и образование нагретых газообразных продуктов при повышении давления в интервале обработки, осуществление технологической выдержки для более глубокого реагирования соляной кислоты с породой, раскрытие через заданный промежуток времени воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта. Отличительная особенность способа-прототипа состоит в том, что в качестве газогенерирующей при сгорании композиции с выделением соляной кислоты используют смесь нитрата аммония марки Б и гексахлорбензола при следующем их соотношении, мас.%:

Нитрат аммония марки Б 34-35 Гексахлорбензол 66-65

[см. Решение о выдаче патента от 13 июля 2007 г. по заявке №2006100641/03 (000710) от 10.01.2006 г.]

Недостатком способа-прототипа является низкая эффективность обработки призабойной зоны пласта из карбонатной породы вследствие недостаточного содержания (0,49 кг на один кг композиции) соляной кислоты, выделяемой при сгорании используемой для этой цели смеси из газогенерирующей композиции. Другим недостатком способа-прототипа является то, что снаряженный в приемную камеру из пластмассовой трубы материал из газо-генерирующей при сгорании композиции из смеси нитрата аммония (34-35 мас.%) и гексахлорбензола (66-68 мас.%) имеет прочность на сжатие, составляющая 18-20 МПа, что приводит при давлениях в забое скважины, превышающих 22-23 МПа (с учетом повышения прочности за счет наличия пластмассовой трубы), к растрескиванию материала композиции. При давлениях в забое скважины, превышающих 23 МПа, как показали стендовые и скважинные испытания, из-за растрескивания материала композиции, снаряженного в пластмассовую (ПВХ) трубу, резко возрастает его скорость горения и давление в забое скважины, что приводит соответственно к преждевременному, по сравнению со штатным, сгоранию материала композиции. В результате существенно уменьшается время воздействия нагретых газообразных продуктов горения на интервал обработки пласта и снижается эффективность обработки.

В предлагаемом изобретении решается задача повышения эффективности обработки призабойной зоны пласта, сложенного из карбонатной породы, путем устранения указанных недостатков - повышение содержания соляной кислоты, выделяемой при сгорании материала газогенерирующей композиции, и повышение прочности на сжатие этого материала в скважинных условиях.

Задача решается тем, что в способе обработки призабойной скважины, включающей доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей композиции из смеси, выделяющей при термодеструкции соляную кислоту, сгорание газогенерирующей композиции и образование нагретых газообразных продуктов при повышении давления в интервале обработки, осуществление технологической выдержки для более глубокого реагирования соляной кислоты с породой, раскрытие через заданный промежуток времени воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта, согласно изобретению в качестве газогенерирующей при сгорании композиции с выделением соляной кислоты используют смесь нитрата аммония марки Б, гексахлорэтана и поливинилхлоридной смолы хлорированной марки ПСХ-ЛС при следующем их соотношении, мас.%:

Нитрат аммония марки Б 32-33 Гексахлорэтан 58-57 Поливинилхлоридная смола   хлорированная марки ПСХ-ЛС 10

при этом материал из этой смеси композиции выполняют с прочностью на сжатие не менее 30 МПа.

Для осуществления способа используют известное устройство [см. напр. патент РФ 32173775, МПК Е21В 43/27 от 20.09.2001, Бюл. №26], включающее воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму с воспламенителем и приемную камеру из пластмассового корпуса с размещенной в ней газогенерирующей композицией. Между сгораемой диафрагмой и газогенерирующей композицией выполнена полость с технологическими окошками для проникновения скважинной жидкости в воздушную камеру. Выполняют доставку в забой на кабель-тросе устройства, сгорание газогенерирующей композиции и образование нагретых газов при повышенном давлении в интервале обработки. Перед раскрытием воздушной камеры осуществляют технологическую выдержку для более полного расплавления кальматирующих отложений и более глубокой реакции соляной кислоты, выделяющейся при деструкции газогенерирующей композиции, с карбонатной породой.

Длительность технологической выдержки обеспечивают своевременной подачей электрического импульса с устья скважины по кабель-тросу к воспламенителю сгораемой диафрагмы. Последняя сгорает и раскрывает воздушную камеру. За счет потока жидкости в воздушную камеру на забое создается резкое снижение давление. Загрязнения в виде отложений и продуктов реакции соляной кислоты с породой более полно выносятся из призабойной зоны пласта. Затем выполняют операцию извлечения устройства из скважины. В предлагаемой газогенеоирующей композиции, включающей, мас.%:

Нитрат аммония марки Б 32-33 Гексахлорэтан 58-57 Поливинилхлоридная смола   хлорированная марки ПСХ-ЛС 10

используется смесь, где нитрат аммония, NH₄NO₃, является окислителем, в качестве которого применяется гранулированный нитрат аммония (аммиачная селитра) марки Б (ГОСТ2-85) сельскохозяйственного назначения. Гексахлорэтан, С₂С₁₆, ГОСТ 9991-74, в смеси является образователем соляной кислоты и выполняет одновременную роль горючего и окислителя. Гексахлорэтан содержит необходимого для образования соляной кислоты 90 мас.% хлора, т.е. лучшим по сравнению с этим показателем, чем у гексахлорбензола (75 мас.% хлора) по способу-прототипу. С другой стороны, хотя материал смеси нитрата аммония с гексахлорэтаном обладает большей прочностью на сжатие, равной 22-23 МПа, чем материал смеси нитрата аммония с гексахлорбензолом (18-20 МПа) по способу-прототипу, однако, не вполне достаточной для эффективного применения его в скважинах с давлением в забое более 23 МПа.

Экспериментально установлено, что при введении в предлагаемую смесь добавки поливинилхлоридной смолы хлорированной марки ПСХ-ЛС в количестве 10 мас.% прочность на сжатие материала смеси существенно повышается и составляет 31-32 МПа. Поливинилхлоридная смола хлорированная, (C₂H₃Cl)₃Cl, ОСТ 6-01-37-88, также является образователем соляной кислоты и выполняет одновременную роль горючего и окислителя. Эта смесь содержит 64 мас.% хлора по сравнению с 75 мас.% хлора у гексахлорбензола по способу-прототипу, но предлагаемая в изобретении газогенерирующая композиция за счет преимущественного содержания более эффективного гексахлорэтана в оптимальном соотношении окислителя и горючих компонентов обеспечивает наибольшее выделение соляной кислоты в количестве 0,59 кг при сгорании 1 кг смеси. Этот показатель на 0,10 кг больше, чем при использовании газогенерирующей композиции по способу-прототипу. Предлагаемая композиция не является взрывчатым материалом и по степени опасности относится к классу 4.1 - легковоспламеняющиеся твердые вещества (ГОСТ 19433-88).

Способ обработки призабойной зоны скважины с использованием газогенерирующей при сгорании предлагаемой композиции обеспечивает, таким образом, более высокие показатели по выделению соляной кислоты (на 20%) и прочности на сжатие (на 60%) в скважинных условиях по сравнению с этими показателями по способу-прототипу, что повышает эффективность и успешность применения способа.

Пример конкретного выполнения способа. Выполняют обработку призабойной зоны в интервале 2891-2895 м с забойном давлением 28,7 МПа нефтедобывающей скважины, пробуренной на нефтяной пласт из карбонатной породы. Для этой цели используют известное устройство, включающее воздушную камеру с атмосферным давлением, сгораемую диафрагму с воспламенителем и приемную камеру из поливинилхлоридного (ПВХ) корпуса с размещенной в ней газогенерирующей композиции из смеси, мас.%:

Нитрат аммония марки Б 32-33 Гексахлорэтан 58-57 Поливинилхлоридная смола   хлорированная марки ПСХ-ЛС 10

материал газогенерирующей смеси композиции в прессованном виде имеет прочность на сжатие, равную 31 МПа.

Между сгораемой диафрагмой и газогенерирующей композицией выполнена полость с технологическими окошками для проникновения скважинной жидкости в воздушную камеру.

Производят доставку в забой на забой на кабель-тросе устройства, сгорание газогенерирующей и образование нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении в интервале обработки. Осуществляют технологическую выдержку в течении 15 мин для более глубокого реагирования соляной кислоты с породой, затем производят раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем. Срабатывание воспламенителя сгораемой диафрагмы воздушной камеры выполняют от электрического импульса, подаваемого по кабель-тросу с устья скважины. Диафрагма сгорает и открывает воздушную камеру. За счет высокоскоростного потока скважинной жидкости в воздушную с атмосферным давлением камеру на забое создается резкое снижение давления в интервале обработки. Загрязнения в виде отложений и продуктов химической реакции соляной кислоты с породой выносятся из призабойной зоны в воздушную камеру.

В результате обработки призабойной зоны пласта, сложенного из карбонатной породы, благодаря более высокому содержанию соляной кислоты, выделяемой при сгорании газогенерирующей композиции, а также благодаря высокой прочности на сжатие материала композиции подтверждена работоспособность устройства в штатном режиме характеристик сгорания материала композиции при этом достигнуто увеличение коллекторских свойств пласта и повышение дебита скважины на 75%.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения или восстановления производительности скважин путем обработки призабойной зоны с применением устройств, содержащих газогенерирующий при сгорании композиционный материал. Технический результат - повышение эффективности обработки призабойной зоны пласта, сложенного из карбонатной породы. В способе обработки призабойной зоны скважины, включающем доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композиции из смеси, выделяющей при термодеструкции соляную кислоту, сгорание газогенерирующей композиции и образование нагретых газообразных продуктов при повышении давления в интервале обработки, осуществление технологической выдержки для более глубокого реагирования соляной кислоты с породой, раскрытие через заданный промежуток времени воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта, в качестве указанной газогенерирующей композиции используют смесь, содержащую, мас.%: нитрат аммония марки Б 32-33, гексахлорэтан 57-58, поливинилхлоридная смола хлорированная марки ПСХ-ЛС 10, при этом материал из этой смеси композиции выполняют с прочностью на сжатие не менее 30 МПа.

Способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры, заканчивающейся приемной камерой с расположенной в ней газогенерирующей при сгорании композиции из смеси, выделяющей при термодеструкции соляную кислоту, сгорание газогенерирующей композиции и образование нагретых газообразных продуктов при повышении давления в интервале обработки, осуществление технологической выдержки для более глубокого реагирования соляной кислоты с породой, раскрытие через заданный промежуток времени воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы с воспламенителем и вынос загрязнений из призабойной зоны пласта, отличающийся тем, что в качестве газогенерирующей при сгорании композиции с выделением соляной кислоты используют смесь нитрата аммония марки Б, гексахлорэтана и поливинилхлоридной смолы хлорированной марки ПСХ-ЛС при следующем их соотношении, мас.%:
Нитрат аммония марки Б 32-33 Гексахлорэтан 57-58 Поливинилхлоридная смола   хлорированная марки ПСХ-ЛС 10