СПОСОБ КИСЛОТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА Российский патент 2023 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к способам интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов путем обработки призабойной зоны пласта кислотными составами и может быть использовано для увеличения притока пластовой нефти в скважины, с помощью которых ведется разработка нефтенасыщенных карбонатных пластов.

В нефтедобыче всегда актуальной стоит задача адресной доставки реагента в заданную зону пласта, скважины, трубопровода и емкостного оборудования. Должна при этом выполняться основная задача - доведение реагента до этой проблемной зоны в товарном виде без перемешивания с флюидами: нефтью, водой и газами. Это касается и доставки в скважину и призабойную зону пласта соляной или иной кислоты - раствор соляной кислоты должен быть доставлен в необходимую зону без снижения исходной концентрации из-за смешивания со скважинной водой или водными растворами.

Известен способ подачи реагента в заданную зону скважины по патенту РФ на изобретение №2260677 (опубл. 20.09.2005), по которому химический реагент закачивается с устья скважины по реагентной (капиллярной) трубке, расположенной снаружи колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). Трубка имеет диаметр в пределах 5-6 мм и имеет малую пропускную способность по жидкостям любого вида из-за больших потерь давления на трение. Использовать способ для разовой закачки в пласт соляной кислоты значительного объема невозможно из-за продолжительности этого процесса в несколько суток вследствие малого расхода реагента по такой трубке.

Технологии закачки в карбонатные пласты или в коллекторы с карбонатными включениями раствора соляной кислоты в классическом виде описаны во многих учебных пособиях и монографиях, в частности в справочнике авторов: Ибрагимов Г.З., Хисамутдинов Н.И. Справочное пособие по применению химических реагентов в добыче нефти. - М: Недра, 1983. - 312 с. На стр. 17 указывается то, что для организации повышенного давления на забое скважины используется пакер, герметизирующий кольцевое пространство между колонной НКТ и обсадной колонной. Пакер защищает обсадную колонну не только от воздействия высокого давления, но и контакта обсадной колонны с соляной кислотой, имеющей высокую коррозионную активность.

Движение соляной кислоты высокой концентрации по колонне НКТ с целью ее доставки в продуктивный нефтяной пласт вызывает повышенную коррозию стальных труб, что значительно снижает срок их безопасной эксплуатации. Как правило, нефтяники для закачки в пласт используют кислоту 12-15% концентрации, но в некоторых условиях необходим раствор с повышенным содержанием хлористого водорода - в пределах 20-24%.

Повышенная пластовая температура ускоряет скорость химической реакции соляной кислоты с карбонатной породой, поэтому для снижения этой скорости и более глубокого проникновения не прореагировавшей кислоты в пласт нефтяники используют соляную кислоту повышенной концентрации. В такой кислоте определенная ее часть находится в недиссоциированном виде, поэтому и скорость реакции такой кислоты с горной породой будет ниже, чем у менее концентрированной кислоты (Учебное пособие, стр. 14: Кислотные обработки пластов и методики использования кислотных составов / М.А. Силин, Л.А. Магадова, В.А. Цыганков и др. - М: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2011. - 142 с). Авторы пособия рекомендуют для доведения кислоты в отдаленную от скважины зону пласта и повышения проницаемости пласта использовать соляную кислоту 24% концентрации.

Необходимость применения соляной кислоты повышенной концентрации вступает в противоречие с сохранностью подземного оборудования скважины.

Технической проблемой является исключение движения кислоты высокой концентрации по внутренней поверхности колонны нагнетательных труб с целью доставки кислоты в пласт без проявления коррозионных явлений скважинного оборудования (колонны насосно-компрессорных труб).

Технический результат по изобретению заключается в обеспечении более глубокого проникновения кислоты в пласт, имеющий повышенную температуру среды, с одновременным сохранением колонны НКТ в сохранности.

Технический результат достигается тем, что в способе кислотной обработки призабойной зоны продуктивного пласта с использованием пакера для герметизации кольцевого пространства между колонной насосно-компрессорных труб НКТ и обсадной колонной, согласно изобретению в нижней части колонны НКТ размещают реагентный контейнер, заполненный раствором соляной кислоты 22-25%-ной концентрации, выполненный из НКТ из нержавеющей стали или труб, покрытых изнутри защитным материалом - гуммированной резиной, максимально допустимого диаметра для используемой обсадной колонны, большего, чем диаметр НКТ в верхней части колонны НКТ, и имеющий два обратных клапана, расположенных сверху на входе и снизу на выходе из реагентного контейнера, над реагентными контейнером в колонне НКТ располагают перепускной клапан в виде седловины из цилиндрической втулки с конической воронкой со сквозными периферийными отверстиями, а выход из указанного перепускного клапана выполнен в виде отвода и направлен в пространство между колонной НКТ и обсадной колонной, собранную конструкцию спускают в скважину так, чтобы нижняя часть реагентного контейнера оказалась напротив верхних перфорационных отверстий обсадной колонны в зоне продуктивного пласта, а перепускной клапан в виде седловины оказался на вертикальном участке скважины, на первом этапе с устья скважины подают кислотный состав, содержащий 12-15% соляной кислоты, который проходит через седловину перепускного клапана и отвод в межтрубное пространство, обтекает снаружи реагентный контейнер и под перепадом давления, создаваемым на устье скважины насосным агрегатом, закачивается в пласт, на втором этапе с устья скважины через лубрикатор бросают в колонну НКТ металлический шар, входящий в состав перепускного клапана, обеспечивая перекрытие отверстия в седловине перепускного клапана и отвода в пространство между колонной НКТ и обсадной колонной, в колонну НКТ насосным агрегатом закачивают инертную к кислоте жидкость, которая движется через периферийные отверстия конической воронки и два открытых клапана реагентного контейнера под действием перепала давления, созданного с устья скважины в колонну НКТ, чтобы полностью вытеснить раствор соляной кислоты 22-25%-ной концентрации из реагентного контейнера в продуктивный пласт.

На фиг. 1 представлена схема, на фиг. 2 - разрез А-А. На фиг. 1-2 условными позициями изображены: 1 - обсадная скважины, 2 - колонна НКТ, 3 - пакер, 4 - перепускной клапан в виде седловины из цилиндрической втулки с конической воронкой, 5 - отвод из перепускного клапана 4 в межтрубное пространство скважины, 6 - контейнер для раствора соляной кислоты 22-25%-ной концентрации, 7 - верхний клапан контейнера, 8 - нижний клапан контейнера, 9 - шар для закрытия центрального отверстия клапана 4, 10 - лубрикатор, 11 - передвижной насосный агрегат, 12 - кислотовоз с емкостью, гуммированной изнутри резиной, 13 - периферийные отверстия конической воронки перепускного клапана 4 (приведено на разрезе воронки А-А).

Контейнер 6 с обратными клапанами в верхней и нижней частей выполняют из труб с максимально допустимым диаметром для данной обсадной колонны. Например, для колонны с внешним диаметром 146 мм подойдут трубы с внешним диаметром 114 мм и внутренним диаметром 100 мм. Трубы для контейнера должны быть выполнены из нержавеющей стали или покрыты изнутри защитным материалом (гуммированной резиной).

Клапаны 7 и 8 в составе контейнера 6 являются стандартными обратными клапанами и способны пропускать жидкость только сверху вниз по вертикали скважины. Собственно сам клапан тарельчатого типа для осевой центровки в корпусе клапана и исключения обратного движения жидкости снизу вверх имеет пружину для прижатия клапана к входному отверстию с определенным усилием.

Перепускной клапан 4, расположенный над контейнером в нижней части колонны насосно-компрессорных труб снабжен седловиной и шаром для его перекрытия, а также конусной воронкой на входе в седловину, имеющей периферийные сквозные отверстия в сторону контейнера. Центральное отверстие клапана от седловины снабжено отводом в 90° в сторону пространства между обсадной колонной и колонной НКТ.

Способ осуществляют выполнением следующей последовательности операций.

1. Колонну НКТ 2 в нижней части снабжают последовательно сверху вниз: пакером 3, перепускным клапаном 4 в виде седловины без шара и контейнером 6 для кислоты. Количество кислотостойких труб в контейнере определяется необходимым объемом кислоты для обработки продуктивного пласта. Например, для подачи в пласт 0,5 м³ кислотного раствора с концентрацией 24% необходимо в виде контейнера собрать в колонну 7 десятиметровых труб с внутренним диаметром 100 мм общей длиной примерно 70 м.

2. Собранную конструкцию вместе с соляной кислотой 22-25%-ной концентрации в контейнере 6 спускают в скважину так, чтобы нижняя часть контейнера 6 оказалась напротив верхних перфорационных отверстий обсадной колонны в зоне продуктивного пласта. Также необходимо чтобы клапан 4 в виде седловины оказался на вертикальном участке скважины.

3. Пакер 3 раскрывают и тем самым герметизируют кольцевое пространство между колонной НКТ 2 и обсадной колонной 1.

4. На первом - подготовительном этапе проводят стандартную кислотную обработку пласта с целью замещения кислотным составом водонасыщенных зон скважины и призабойной зоны пласта для исключения естественного снижения концентрации раствора соляной кислоты на втором этапе при контакте с водной средой. На первом этапе кислотный состав, содержащий 12-15% соляной кислоты подают с устья скважины с кислотовоза 12 по колонне НКТ насосным агрегатом 11. Кислотный раствор проходит через седловину перепускного клапана 4 и отвод 5 в межтрубное пространство, обтекает снаружи контейнер 6 и под перепадом давления, создаваемым на устье скважины насосным агрегатом 11, закачивается в пласт.

5. На втором этапе обработки пласта необходимо вслед за соляной кислотой малой концентрации подать в пласт кислоту повышенной концентрации. Для этого с устья скважины через лубрикатор 10 бросают в колонну НКТ шар 9, входящий в состав клапана 4. Металлический шар достигает перепускной клапан 4 и перекрывает отверстие в седловине клапана. В колонну НКТ насосным агрегатом 11 закачивают нейтральный к кислоте состав, например, органический растворитель, расчетного объема, так, чтобы полностью вытеснить кислоту повышенной концентрации из контейнера 6 в пласт.

Так как центральное отверстие перепускного клапана 4 закрыто шаром 9, нейтральная жидкость будет двигаться в контейнер 6 через периферийные отверстия 13 конической воронки клапана 4, клапаны 7 и 8 контейнера 6 откроются практически одновременно из-за перепада давления, созданного с устья скважины. Раствор соляной кислоты 24% концентрации будет вытеснен нейтральной жидкостью из контейнера 6 и закачан в продуктивный пласт.

По изобретению достигается технический результат с положительным эффектом - устройство обеспечивает закачку в продуктивный пласт раствора соляной кислоты с концентрацией 22-25% с повышенной коррозионной активностью без ухудшения качества колонны НКТ как элемента подземного оборудования скважины.

По изобретению предложено в качестве средства доставки использовать контейнер с защищенной от кислоты внутренней поверхностью. Также в устройстве предусмотрен перепускной клапан с двумя видами движения жидкости сверху вниз, работа которых регулируются путем сброса с устья скважины шара для перекрытия центрального отверстия клапана 4.

Изобретение относится к способам интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов. Технический результат - более глубокое проникновение кислоты в пласт, имеющий повышенную температуру среды, без проявления коррозионных явлений скважинного оборудования. В способе кислотной обработки призабойной зоны продуктивного пласта с использованием пакера 3 для герметизации кольцевого пространства между колонной насосно-компрессорных труб НКТ 2 и обсадной колонной 1 в нижней части колонны НКТ 2 размещают реагентный контейнер 6, заполненный раствором соляной кислоты 22-25%-ной концентрации, выполненный из НКТ из нержавеющей стали или труб, покрытых изнутри защитным материалом - гуммированной резиной, максимально допустимого диаметра для используемой обсадной колонны 1, большего, чем диаметр НКТ в верхней части колонны НКТ 2, и имеющий два обратных клапана 7 и 8, расположенных сверху на входе и снизу на выходе из реагентного контейнера 6. Над реагентными контейнером 6 в колонне НКТ 2 располагают перепускной клапан 4 в виде седловины из цилиндрической втулки с конической воронкой со сквозными периферийными отверстиями, а выход из указанного перепускного клапана выполнен в виде отвода 5 и направлен в пространство между колонной НКТ 2 и обсадной колонной 1. Собранную конструкцию спускают в скважину так, чтобы нижняя часть реагентного контейнера 6 оказалась напротив верхних перфорационных отверстий обсадной колонны в зоне продуктивного пласта, а перепускной клапан 4 в виде седловины оказался на вертикальном участке скважины. На первом этапе с устья скважины подают кислотный состав, содержащий 12-15% соляной кислоты, который проходит через седловину перепускного клапана 4 и отвод 5 в межтрубное пространство, обтекает снаружи реагентный контейнер 6 и под перепадом давления, создаваемым на устье скважины насосным агрегатом 11, закачивается в пласт. На втором этапе с устья скважины через лубрикатор 10 бросают в колонну НКТ 2 металлический шар 9, входящий в состав перепускного клапана 4, обеспечивая перекрытие отверстия в седловине перепускного клапана 4 и отвода 5 в пространство между колонной НКТ 2 и обсадной колонной 1, в колонну НКТ 2 насосным агрегатом 11 закачивают инертную к кислоте жидкость, которая движется через периферийные отверстия конической воронки и два открытых клапана 7 и 8 реагентного контейнера 6 под действием перепала давления, созданного с устья скважины в колонну НКТ 2, чтобы полностью вытеснить раствор соляной кислоты 22-25%-ной концентрации из реагентного контейнера 6 в продуктивный пласт. 2 ил.

Способ кислотной обработки призабойной зоны продуктивного пласта с использованием пакера для герметизации кольцевого пространства между колонной насосно-компрессорных труб НКТ и обсадной колонной, отличающийся тем, что в нижней части колонны НКТ размещают реагентный контейнер, заполненный раствором соляной кислоты 22-25%-ной концентрации, выполненный из НКТ из нержавеющей стали или труб, покрытых изнутри защитным материалом - гуммированной резиной, максимально допустимого диаметра для используемой обсадной колонны, большего, чем диаметр НКТ в верхней части колонны НКТ, и имеющий два обратных клапана, расположенных сверху на входе и снизу на выходе из реагентного контейнера, над реагентными контейнером в колонне НКТ располагают перепускной клапан в виде седловины из цилиндрической втулки с конической воронкой со сквозными периферийными отверстиями, а выход из указанного перепускного клапана выполнен в виде отвода и направлен в пространство между колонной НКТ и обсадной колонной, собранную конструкцию спускают в скважину так, чтобы нижняя часть реагентного контейнера оказалась напротив верхних перфорационных отверстий обсадной колонны в зоне продуктивного пласта, а перепускной клапан в виде седловины оказался на вертикальном участке скважины, на первом этапе с устья скважины подают кислотный состав, содержащий 12-15% соляной кислоты, который проходит через седловину перепускного клапана и отвод в межтрубное пространство, обтекает снаружи реагентный контейнер и под перепадом давления, создаваемым на устье скважины насосным агрегатом, закачивается в пласт, на втором этапе с устья скважины через лубрикатор бросают в колонну НКТ металлический шар, входящий в состав перепускного клапана, обеспечивая перекрытие отверстия в седловине перепускного клапана и отвода в пространство между колонной НКТ и обсадной колонной, в колонну НКТ насосным агрегатом закачивают инертную к кислоте жидкость, которая движется через периферийные отверстия конической воронки и два открытых клапана реагентного контейнера под действием перепала давления, созданного с устья скважины в колонну НКТ, чтобы полностью вытеснить раствор соляной кислоты 22-25%-ной концентрации из реагентного контейнера в продуктивный пласт.