Способ нагрева раствора соляной кислоты для закачки в скважину и пласт Российский патент 2024 года по МПК E21B43/27 

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

В Восточной Сибири находятся залежи нефти (холодные коллекторы), где пластовая температура равна 12-15 градусам. При прокачке кислоты через зону породы вечной мерзлоты до глубин 500-600 м да еще и в зимнее время на забой скважины раствор соляной кислоты (РСК) поступает с низкой температурой близкой к 0°С. Такая кислота закачивается под давлением в продуктивный карбонатный пласт с низкой температурой. В этой ситуации реакционная способность кислоты очень низкая, в частности, растворение кальцита в составе пласта может растянуться на многие часы. Промывка забоя скважины после такой соляно-кислотной обработки пласта и инициализации притока жидкости из пласта в скважину показывают то, что РСК возвращается на устье скважины почти с исходной концентрацией хлористого водорода даже после 12 часовой выдержки скважины на реакцию.

Для ускорения реакции раствора соляной кислоты с карбонатной породой необходимо поднять температуру РСК до необходимого значения, которое определяется заблаговременно в лабораторных условиях.

Описанная техническая проблема может быть решена по патенту РФ на изобретение №2793999 «Способ кислотной обработки призабойной зоны пласта» (опубл. 12.04.2023, бюл. №11). Соляная кислота 22-25% концентрации на устье скважины отбирается передвижным насосным агрегатом типа ЦА-320 из емкости кислотовоза и подается в трубный контейнер с двумя обратными клапанами, находящимися в верхней и нижней части контейнера. В такой контейнер с внутренней поверхностью из гуммированной резины с теплоизолирующими свойствами можно закачать соляную кислоту повышенной температуры и доставить для последующей закачки в зону продуктивного пласта. Для больше-объемных кислотных обработок пласта, когда в пласт необходимо закачать 100-150 м³ раствора кислоты повышенной температуры, способ контейнерной доставки реагента не пригоден из-за того, что размеры и объем контейнера будут сопоставимы с параметрами скважины в пределах обсадной колонны и глубин до 1500-2000 м.

На 17 странице книги Ибрагимова Г.З., Хисамутдинова Н.И. Справочное пособие по применению химических реагентов в добыче нефти. - М: Недра, 1983. - 312 с. приведен способ повышения температуры раствора соляной кислоты непосредственно в зоне перфорационных отверстий обсадной колонны скважины путем применения реакционного наконечника, заполненного магнием. Для растворения раствором соляной кислоты одного килограмма магния с выделением тепловой энергии необходимо использовать 18,6 литра раствора 15% концентрации соляной кислоты.

Такая технология имеет следующий недостаток - для закачки 150 м³ РСК необходимо использовать несколько тонны магния, которые надо расположить в стальном контейнере из НКТ повышенного диаметра внутри скважины. Длина контейнера будет равна десяткам и сотням метров, поэтому раствор соляной кислоты, проходя вертикально через такую длинную колонну с магнием за длительный промежуток времени (несколько минут) полностью прореагирует с этим металлом и потеряет свою растворяющую способность по отношению к карбонатной породе.

Известно техническое решение по нагреву органического растворителя в приустьевой зоне скважины с асфальтосмолопарафиновыми отложениями (АСПО) по источнику: стр. 382 книги Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 653 с. Растворитель АСПО нагревают до 60-70°С в теплообменнике с помощью водяного пара, который генерирует передвижная установка типа ППУ. Недостатками такого способа нагрева раствора соляной кислоты являются следующие положения:

- с помощью ППУ обеспечивается малый расход РСК высокой температуры из-за того, что теплообменные процессы через стальную поверхность змеевика происходят за определенный промежуток времени;

- для прогрева раствора кислоты необходима передвижная парогенерирующая установка.

Технической проблемой является обеспечение нагрева и доставки в продуктивный карбонатный пласт с пониженной температурой раствора соляной кислоты с заданной температурой и значительного объема (150 м³ и более).

Технический результат по изобретению заключается в обеспечении нагрева РСК до оптимальной температуры для осуществления необходимой реакции раствора соляной кислоты с карбонатными соединениями с низкой температурой. В конечном счете, результатом явится улучшение фильтрационно-емкостных характеристик карбонатного коллектора, повышения дебита добывающей скважины или приемистости нагнетательной скважины.

Технический результат достигается тем, что в способе нагрева раствора соляной кислоты для закачки в скважину и пласт, заключающийся в прокачивании раствора соляной кислоты (РСК) через контейнер, заполненный магнием, согласно изобретению на устье скважины располагают батарею из нескольких контейнеров с магнием, имеющих по концам шаровые задвижки высокого давления и соединенных параллельно между собой в одну нагнетательную линию между насосным агрегатом и скважиной. Закачку РСК в скважину производят через один контейнер при закрытых остальных контейнерах. После снижения температуры раствора соляной кислоты ниже допустимой величины контейнер с отработанным магнием закрывают с обеих сторон и открывают на прокачивание кислоты следующий контейнер, затем заполняют магнием отработанный контейнер, готовя его к очередному подключению в единую линию для прокачки через него кислоты. Закачку горячего раствора соляной кислоты производят в необходимом объеме путем последовательного по времени ввода в реакцию с раствором соляной кислоты контейнеров с магнием, причем колонну нагнетательных труб составляют из труб марки ТЛТ - трубы лифтовые теплоизолированные.

По изобретению предлагается заменить одноразовое прохождение раствора соляной кислоты большого объема сквозь линейный контейнер большой длины с большим количеством магния на последовательное по времени прохождение РСК через одноразмерные, одинаковые по загруженности магнием контейнеры одинаковой длины, например по 5 или 10 м.

Такие контейнеры располагают параллельно друг к другу на рабочей площадке в приустьевой зоне скважины. Через контейнер пропускают одну порцию РСК так, чтобы температура кислотного раствора на выходе контейнера была не ниже допустимой величины. Вторую порцию РСК пропускают через следующий контейнер с магнием. Наличие по концам контейнеров двух шаровых задвижек высокого давления дает возможность почти мгновенного переключения потока холодного раствора соляной кислоты из одного контейнера в следующий. Благодаря этому общий поток холодного раствора соляной кислоты условно дробится на порции, каждая из которых последовательно нагревается в отдельном контейнере с магнием до необходимой температуры. Порции раствора соляной кислоты с повышенной температурой поступают под давлением на устье скважины последовательно как один единый поток кислотного состава.

Объем порции РСК на один контейнер с магнием определяется по результату лабораторных исследований или по источнику: стр. 18 ранее упомянутой книги: Ибрагимов Г.З., Хисамутдинов Н.И. Справочное пособие по применению химических реагентов в добыче нефти. - М: Недра, 1983. - 312 с. Например, для нагрева до 75°С 80 литров раствора соляной кислоты с остаточной после контейнера 11,4% концентрацией хлористого водорода необходимо ввести в реакцию 1 кг магния. Если в контейнер погрузить 100 кг магния, то через него можно пропустить и нагреть 8 м³ раствора соляной кислоты. Для нагрева 80 м³ РСК потребуются 10 контейнеров с магнием.

Для снижения теплопотерь при движении горячего раствора соляной кислоты колонна нагнетательных труб собирается из труб марки ТЛТ - трубы лифтовые теплоизолированные, коэффициент теплопроводности, которых в сотни раз ниже, чем у обычных стальных труб.

Для реализации заявленного способа нагрева большого объема кислоты в приустьевой зоне комплектуется оборудование, схематично приведенное на чертеже, где позициями обозначены: 1 - обсадная колонна, 2 - колонна теплоизолированных труб марки ТЛТ, 3 - пакер, 4 - карбонатный пласт с низкой температурой, 5 - емкость с раствором соляной кислоты, 6 - насосный агрегат типа ЦА-320, 7, 8, 9 - однотипные контейнеры с магнием, 10 - шаровые задвижки высокого давления с быстроразъемными соединениями, 11 - датчик температуры (термометр), 12 - обратный клапан, 13 - единая нагнетательная линия, 14 - задвижки.

Способ осуществляют последовательным выполнением следующих процедур.

1. В обсадную колонну 1 скважины спускают на заданную глубину трубы лифтовые теплоизолированные 2, пакером 3 герметизируют межтрубное пространство над продуктивным карбонатным коллектором 4.

2. В приустьевой зоне скважины монтируют батарею из нескольких контейнеров с магнием, параллельно соединенных в одну линию нагнетания 13. Для упрощения схемы на чертеже изображены лишь три контейнера с магнием 7, 8 и 9. Их число может быть большим в зависимости от потребного объема раствора соляной кислоты с повышенной температурой.

3. Шаровые задвижки 10 на контейнере 7 открыты, на других двух: 8 и 9 закрыты. Задвижки 14 единой нагнетательной линии 13 открыты.

4. Насосный агрегат 6 забирает из емкости 5 раствор соляной кислоты и под давлением через контейнер с магнием 7, датчик температуры 11 и обратный клапан 12 закачивает в колонну нагнетательных труб 2 марки ТЛТ.

5. При снижении температуры ниже заданной величины за несколько секунд открывают задвижки 10 на контейнере 8 и сразу после этого закрывают аналогичные задвижки на контейнере 7. Следующая порция РСК начинает нагреваться в контейнере 8. В это время контейнер 7 демонтируют и из него выгружают остатки магния, не вступившего в реакцию с кислотой. Контейнер 7 промывают, загружают новой порцией магния и монтируют в общую линию закачки реагента 13 (батарею).

6. В это время контейнер 9 ждет своего времени введения в действие, играет роль запасного контейнера.

По вышеописанной ротации контейнеров можно закачать в скважину и продуктивный пласт необходимое количество раствора соляной кислоты с заданной устьевой температурой.

По мнению заявителей, новизна и существенное отличие предложенного способа от известных состоит в том, что химическую реакцию магния с раствором соляной кислоты осуществляют не во внутрискважинных условиях, а в приустьевой зоне скважины путем последовательного введения в реакцию содержимого контейнеров с расчетным количеством магния и раствора кислоты. Такая технология реализуется с помощью батареи параллельно соединенных в линию закачки контейнеров с магнием и укомплектованных по концам шаровыми задвижками высокого давления.

Предложенный способ позволяет достичь желаемого технического результата - на устье скважины выполняется нагрев необходимого объема раствора соляной кислоты, который далее закачивается в холодные карбонатные коллекторы по теплоизолированным трубам.

Изобретение относится к способам интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов с низкой температурой путем обработки призабойной зоны пласта раствором соляной кислоты (РСК) с повышенной температурой. Техническим результатом является улучшение фильтрационно-емкостных характеристик карбонатного коллектора за счет обеспечения подачи в пласт раствора соляной кислоты с необходимой температурой. Заявлен способ нагрева раствора соляной кислоты для закачки в скважину и пласт, заключающийся в прокачивании раствора соляной кислоты (РСК) через контейнер, заполненный магнием. При этом на устье скважины располагают батарею из нескольких контейнеров с магнием, имеющих по концам шаровые задвижки высокого давления и соединенных параллельно между собой в одну нагнетательную линию между насосным агрегатом и скважиной. Закачку РСК в скважину производят через один контейнер при закрытых остальных контейнерах. После снижения температуры раствора соляной кислоты ниже допустимой величины контейнер с отработанным магнием закрывают с обеих сторон и открывают на прокачивание кислоты следующий контейнер, в это время заполняют магнием отработанный контейнер. Закачку горячего раствора соляной кислоты производят в необходимом объеме путем последовательного по времени ввода в реакцию с раствором соляной кислоты контейнеров с магнием. При этом колонну нагнетательных труб составляют из труб марки ТЛТ - трубы лифтовые теплоизолированные. 1 ил.

Способ нагрева раствора соляной кислоты для закачки в скважину и пласт, заключающийся в прокачивании раствора соляной кислоты (РСК) через контейнер, заполненный магнием, отличающийся тем, что на устье скважины располагают батарею из нескольких контейнеров с магнием, имеющих по концам шаровые задвижки высокого давления и соединенных параллельно между собой в одну нагнетательную линию между насосным агрегатом и скважиной, закачку РСК в скважину производят через один контейнер при закрытых остальных контейнерах, после снижения температуры раствора соляной кислоты ниже допустимой величины контейнер с отработанным магнием закрывают с обеих сторон и открывают на прокачивание кислоты следующий контейнер, в это время заполняют магнием отработанный контейнер, закачку горячего раствора соляной кислоты производят в необходимом объеме путем последовательного по времени ввода в реакцию с раствором соляной кислоты контейнеров с магнием, причем колонну нагнетательных труб составляют из труб марки ТЛТ - трубы лифтовые теплоизолированные.