СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИНОВАТОГО КОЛЛЕКТОРА Российский патент 2015 года по МПК E21B43/247 E21B43/26 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам повышения извлечения и объема хранения минерального сырья.

Известен способ разрыва пласта давлением газов, образующихся при сгорании пороховых зарядов с целью восстановления и повышения фильтрационных свойств прискваженной зоны (патент США 3422760, кл. 102-21.6 1969).

Недостатком способа является ограниченный объем образовавшихся газов ввиду невысокой линейной плотности зарядов (около 10 кг/мм) и кратковременность воздействия на массив, что предопределяет локальный характер развития трещин вокруг скважины.

Известен также способ разрыва пласта давлением, образующимся при горении жидкого горюче-окислительного состава, который активируется активатором, составляющим с ним самовоспламеняющуюся породу (патент РФ 2178073, Е21В 43/263).

Недостатком способа является пологий фронт нарастания давления с малой амплитудой и снижение температуры воздействия газов при горении водного раствора аммиачной селитры, поскольку часть тепловой энергии тратится на испарение воды, что уменьшает ширину раскрытия трещин и требует фиксации разрывов от смыкания.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ взрывания, при котором азотную кислоту в район образования трещиноватого коллектора доставляют через насосно-компрессорные трубы или в герметических контейнерах. Скважину выдерживают в течение нескольких часов для реакции кислоты с породой. Азотная кислота, взаимодействуя с карбонатными породами, насыщенными нефтью, переходит в нитрат с образованием в нефтегазоносном пласте смесевого ВВ (патент SU 1832897 F42D 1/00).

Недостатком способа является то, что при обработке азотной кислотой щелочных и щелочноземельных пород, не содержащих горючих компонентов, смесевых ВВ не образуется. В нефтегазосодержащих пластах термическое разложение селитр при взрыве заряда ВВ, помещенного в скважину, происходит в зоне, которая обычно составляет 2-3 радиуса заряда, где температуры, возникающие при динамическом сжатии среды, превышают температуру разложения образовавшихся селитр.

В зоне трещинообразования термического разложения солей не происходит, т.к. они вкраплены в пустую породу, поглощающую тепло и играющую роль флегматизатора.

Техническим результатом является увеличение зоны трещинообразования и ее проницаемости, повышение извлечения объема минерального сырья, повышение безопасности процессов за счет исключения взрывчатых веществ, снижение себестоимости процесса, снижение плотности массива, возможность данным способом обводнения массива для вытеснения газа и нефти и для подземного выщелачивания, строительства газонефтехранилищ и т.д.

Технический результат достигается тем, что массив, содержащий щелочные и щелочноземельные породы, нейтрализуют азотной кислотой до образования солей нитратов, которые переводят в газообразное состояние в зоне их образования температурой, обеспечивающей термическое разложение солей азотной кислоты со щелочными и щелочноземельными породами, образуя нитраты натрия, калия, кальция.

Соли этих нитратов не горят, но при тепловом воздействии, превышающем температуру их разложения, переходят из твердого в газообразное состояние. Соответственно, объемный вес породы уменьшается.

Отличительным признаком предлагаемого способа образования трещиноватого коллектора является то, что после нейтрализации щелочных и щелочноземельных пород образуются соли нитратов, разлагающиеся до газообразного состояния тепловым воздействием, превышающим температуру разложения солей.

Заявленное техническое решение отвечает критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Тепловое воздействие может осуществляться от любого термического источника порохового генератора давления, железоалюминиевой смеси (термит), горючеокислительного состава и т.д., температура газов которых превышает температуру разложения селитр. Для кальциевой, натриевой и калиевой селитры температура разложения составит соответственно 500, 350 и 335 градусов Цельсия. При этом выделяется значительное количество газа (порядка 750 л на 1 кг). Спуск термического источника в зону создания трещиноватого коллектора осуществляют на кабеле. Если в зоне образования трещиноватого коллектора есть даже небольшое количество горючих компонентов (нефть, газовый конденсат, сера, сланец и т.д.) или их дополнительно подают в скважину, то происходит их горение, т.к. селитры обладают положительным родным балансом. Дополнительное количество газов еще расширяет образовавшиеся трещины, значительно увеличивая площадь трещиноватого коллектора. Для того чтобы еще более расширить площадь трещиноватого коллектора и его проницаемость, процессы нитрации массива и термического разложения образовавшихся селитр повторяют многократно.

Фиксации трещин разрыва не требуется. Это позволяет также снизить плотность массива.

Предложенный способ образования трещиноватого коллектора позволяет не только повысить нефтегазоотдачу скважин, использовать его для обводнения массива для вытеснения газа и нефти, но и для подземного выщелачивания, строительства газонефтехранилищ и т.д.

Пример осуществления способа. Готовили два одинаковых керна из продуктивного пласта нефтяного месторождения. Одну скважину радиусом 5 мм и глубиной 60 мм, пробуренную в керне диаметром 40 мм, высотой 80 мм с содержанием СаО 50 % заливали 20г азотной кислоты. другую скважину не заливали и использовали в качестве контрольного образца. После нейтрализации породы в первом керне оба керна помещали в муфельную печь и нагревали до температуры 750 градусов С.

Результаты испытаний показали, что первый керн за счет перехода солей нитратов из твердого состояния в газообразное потерял сплошность и был разрушен на глубину 60 мм. Целостность другого керна осталась неизменной. Это свидетельствует, что при температурном воздействии, превышающем разложение солей нитратов, они переходят в газообразное состояние, и образующиеся газы изменяют сплошность и проницаемость пласта.

Способ относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам повышения нефтегазоотдачи скважин. Технический результат - увеличение зоны трещиноватого коллектора и его проницаемости. Способ образования трещиноватого коллектора давлением газообразных продуктов включает размещение в районе перфорации скважин окислительного состава и горючего, инициирование его горения и фиксации разрыва от смыкания, причем с целью увеличения проницаемости пласта и призабойной зоны, содержащей щелочные и щелочноземельные породы, их нейтрализуют азотной кислотой до образования солей нитратов с выдерживанием в течение нескольких часов для реакции кислоты с породой, в качестве горючего используют горючие компоненты породы или горючее, дополнительно подаваемое в скважину, и осуществляют разложение солей нитратов и горючего до газообразного состояния тепловым источником, подаваемым в скважину: пороховым генератором давления или железоалюминиевой смесью (термит), или горюче-окислительным составом.

Способ образования трещиноватого коллектора давлением газообразных продуктов, включающий размещение в районе перфорации скважин окислительного состава и горючего, инициирование его горения и фиксации разрыва от смыкания, отличающийся тем, что с целью увеличения проницаемости пласта и призабойной зоны, содержащей щелочные и щелочноземельные породы, их нейтрализуют азотной кислотой до образования солей нитратов с выдерживанием в течение нескольких часов для реакции кислоты с породой, в качестве горючего используют горючие компоненты породы или горючее, дополнительно подаваемое в скважину, и осуществляют разложение солей нитратов и горючего до газообразного состояния тепловым источником, подаваемым в скважину: пороховым генератором давления или железоалюминиевой смесью (термит), или горюче-окислительным составом.