Способ термохимической обработки пласта Советский патент 1993 года по МПК E21B43/27 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам обработки призабойной зоны пласта. Целью изобретения является повышение эффективности обработки за счет увели- чения удельного теплового эффекта и общего количества тепла.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве реагентов используют хлорид, или нитрат, или сульфат гидразина или гмд- роксиламина и нитрит натрия или калия.

В основу предлагаемого способа положено экзотермическое взаимодействие минеральных солей гидразина или гидроксиламина (хлориды, нитраты, сульфаты) с нитритом натрия или калия, которое осуществляют на забое скважины или в трещинах пласта:

(МНзОН)С + NaN02 NaCI + + №0 +2Н20 +229,76 (кДж),) (№Не)504 + 2NaM02 - NaaSO + + N2 + N20 + ЗН20 + 495,39 (кДж), (2) где (МНзОН)С - хлорид гидроксиламина; (NzHe)S04 - сульфат гидразина;

NaNOa - нитрит натрия.

В расчете на 1 кг нитрита натрия по уравнению (1) тепловой эффект составляет 3329,9 кДж, по уравнению (2) - 3589,8 кДж.

В расчете на 1 кг хлорида гидроксиламина тепловой эффект составляет 3305,9 кДж, а на 1 кг сульфата гидразина - 3810,7 кДж.

Для других комбинаций предлагаемых реагентов (всего возможно 12 комбинаций) тепловые эффекты реакций и удельные тепловые эффекты в расчете на 1 кг реагента приведены в табл. 1.

Оба реагента, дающие экзотермическую реакцию на забое скважины или в пласте, закачивают совместно, в виде их суспензии на углеводородной жидкости (обезвоженная нефть, газовый конденсат и т.д.).

Указанные реагенты не растворяются в углеводородных жидкостях, не диссоциируют в них и, следовательно, не реагируют между собой в таком виде.

(Л

С

00

-

о

00

Ј

iJbt

AtНа забое скважины или в пласте реагенты переходят из углеводородной фазы в водную, растворяются в ней, подвергаясь диссоциации на ионы, и вступают в экзотермическую реакцию с выделением тепла.

Прирост температуры, полученный в результате реакции водного раствора, определяют по формуле теплового баланса

Q. 1Г7МГ+ МБ + МН2о где Q - количество тепла, полученное в результате реакции;

С - теплоемкость полученного раствора, равная 4,19 кДж/кг-К;

Мд - масса реагента А;

МБ - масса реагента Б;

Мнао - суммарная масса воды,

По способу-прототипу аммиак и формалин закачивают одновременно-раздельно в виде водных растворов. Их совместная закачка по одному каналу невозможна.

Минеральные соли гидроксиламина и гидразина и нитрита натрия и калия обладают чрезвычайно высокой растворимостью в воде,

Так, при 20°С растворимость нитрита натрия составляет 82,9 г на 100 г воды, растворимость нитрита калия - 306,7 г на 100 г воды. Наименее растворимый из солей гидразина и гидроксиламина сульфат гидразина имеет растворимость при 20°С 184,3 г на 100 г воды.

С повышением температуры их растворимость реагентов еще более возрастает.

Такая высокая растворимость реагентов позволяет создавать на забое скважины при небольшом количестве воды растворы высоких концентраций, что будет значительно снижать гидрофилизацию пород и обеспечивать высокие приросты температур в призабойной зоне скважин и в пласте.

Для полного взаимодействия реагентов и обеспечения максимального теплового эффекта реагенты берут в стехиометриче- ском соотношении.

Соотношения всех комбинаций реагентов по массе, обеспечивающие их стехио- метрическоевзаимодействие, представлены в табл. 1.

Сра внение тепловых эффектов и приростов температур по предлагаемому способу и по прототипу дает следующие результаты.

Чтобы получить в призабойной зоне раствор, состоящий из смеси двух реагентов, например натрия и сульфата гидразина, максимальной, с учетом их растворимости в воде, концентрации, необходимо растворить в расчете на 1м3 воды (пластовой или нагнетаемой в скважину) 552,9 кг сульфата

гидразина и 580.3 кг нитрита натрия, В результате будет получен раствор общей массой 2133,2 кг.

В расчете на 1000 кг такого раствора в результате реакции между двумя реагентами будет выделено 976,6 МДж тепла,

Прирост температуры раствора, рассчитанный по формуле теплового баланса, составит порядка 233°С.

По прототипу формалин и аммиак вступают в реакцию в следующем соотношении: 1 м3 формалина - 0,684 м аммиака;

Концентрация товарного формалина 37%, плотность 1110 кг/м3. 5Концентрация товарного аммиака 25%, плотность 907 кг/м3.

С учетом этого масса смеси двух полученных растворов составит 1730,4 кг.

В расчете также на 1000 кг такой смеси 0 в результате реакции будет выделено 480,78 МДж тепла, а расчетный прирост температуры составит порядка 115°С.

Таким образом, по предлагаемому способу в расчете на единицу массы раствора 5 реагентов получают более чем в два раза (976,6/480,78 2,03 и 233/115 2,03) больший тепловой эффект и прирост температуры, чем по прототипу.

Способ осуществляют следующим обра- 0 зом,

1. Определяют количество воды, содержащееся на забое скважины или в пласте.

2. Рассчитывают количество и соотношение реагентов, исходя из необходимого 5 для обработки количества тепла, а также количество воды, необходимое для их растворения.

3. На поверхности скважины готовят смесь двух реагентов на углеводородной 0 жидкости и насосным агрегатом закачивают ее в скважину и далее в пласт,

4. При недостаточном для растворения всей массы реагентов количестве воды на забое скважины или в пласте в скважину 5 нагнетают недостающий объем воды.

5. Оставляют скважину на 30-60 мин для растворения, взаимодействия реагентов и теплового воздействия на породы пласта.

0 6. Производят освоение скважины и пуск ее в эксплуатацию.

В качестве жидкости-носителя солей гидразина, гидроксиламина и нитритов может быть использована любая углеводород5 ная жидкость, в которой эти реагенты не растворяются, в том числе и безводная нефть.

Количество нефти, необходимое для приготовления суспензии реагентов, определяется ее вязкостью и техническими возможностями пескосмесителыных агрегатов, применяемых для закачки суспензии в пласт.

Рекомендуется использовать концентрации реагентов в нефти, аналогичные при- меняемым для подачи песка при гидравлическом разрыве пласта (см. табл. 2; по рекомендациям ТатНИПИнефть),

Пример. Способ реализуют в скважине, термогидродинамические исследования которой показали необходимость воздействия на призабойную зону пласта количеством тепла в 9500 МДж.

Количество воды, содержащееся в обрабатываемой зоне пласта, составляет, со-

о

гласно исследованиям, 6 м .

Конструктивные особенности скважины: эксплуатационная колонна 168 мм с внутренним диаметром 152 мм, НКТ 73 мм, внутренний диаметр 62 мм, установленные на глубину 1800 м непосредственно над продуктивным пластом толщиной 20 м.

Применяют реагенты: нитрит натрия и сульфат гидразина.

Порядок проведения работ.

1, Определяют необходимое количество первого реагента - сульфата гидразина:

м Q М,

где Mi- необходимая масса первого реаген- та, кг;

Q - количество тепла, которое необходимо создать, кДж;

g - удельный тепловой эффект реакции в расчете на 1 кг реагента (табл. 1).

Mi

9500 10е

2493,0 кг.

3810,7

2. Определяют необходимое количество второго реагента - нитрита натрия:

Mi Mi

Мг

М2

М2

2493 138 130

2646,4 кг.

где М2 - необходимая масса второго реагента, кг;

МГ, Ма - стехиометрические массы первого и второго реагентов соответственно (табл. 1), кг;

3. Определяют общую массу обоих pea- гентов:

М Mi + М2 - 2493,0 + 2646,4 5139,4 кг.

4. Определяют количество нефти, на- пример, вязкостью в 100 МПа-с, необходи- мой для приготовления суспензии реагентов (табл, 2):

М Пконц

51.39,4.

300

. 17J MJ

5. Определяют обьем продзвочной жидкости:

Vnp.x. VHKT + УЭКС.К НнКТ SHKT + Ппл. Зэкс.к.

где VHKT - объем НКТ. мч :

V3Kc.K - обьем эксплуатационной колонны в интервале продуктивного пласта, м ;

Ннкт - глубина спуска НКТ, м;

hrm- - толщина продуктивного пласта, м;

SHKT - площадь сечения НКТ, м ;

5Экс.к - площадь сечения эксплуатационной колонны, м .

Зэкс.к

-1800 (

f 3,14 +20 .

3.14 (2210 5.8м2

6. Приготавливают на поверхности в специальной емкости суспензию реагентов, смешав в 17,1 м нефти 2493 кг сульфата гидразина и 2646,4 кг нитрита натрия.

7. Закачивают в скважину приготовленный объем суспензии с помощью, например, агрегата 4 АН-700 с диаметром цилиндрических втулок 115 мм с подачей 22 л/с при давлении 20,4 МПа.

Время закачки реагентов составит

ti

VH17,1 . -з

777,3 с 13мин

9агр 22 10

8, Не прекращая процесса нагнетания, закачивают в скважину продавочную жидкость в объеме 5,8 м3, продавливая реагенты в пласт.

Время закачки продавочной жидкости составит

0

5

0

5

Т2

5.8

,-3

22 10 263,6 с 4,4 мин.

9. Прекращают процесс закачки и закрывают скважину для растворения и взаимодействия реагентов и нагрева призабойной зоны пласта на 1 ч.

10. Производят освоение скважины и пуск ее в эксплуатацию.

Обработки призабойной зоны пласта с применением других комбинаций реагентов производятся аналогично.

Таким образом, предлагаемый способ термохимической обработки позволяет получить примерно в два раза больший тепловой эффект и прирост температуры в обрабатываемой зоне в расчете на единицу массы реагентов по сравнению с прототипом, что повышает эффективность обработки.

Способ не требует точных расчетов и строгого соблюдения скорости закачки реагентов.

Дополнительная добыча нефти после освоения и пуска скважины в эксплуатацию после проведения термохимической обработки по предложенному способу оценивается в 1-2 тыс.т. за время действия эффекта.

Формула изобретения

Способ термохимической обработки пласта, включающий закачку на забой сква

жины или в трещины пласта двух реагентов, в виде суспензии на углеводородной жидкости, взаимодействующих между собой с выделением тепла, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки за счет увеличения удельного теплового эффекта и общего количества тепла, в качестве реагентов используют хлорид, или нитрат, или сульфат гидразина или гидроксиламина и нитрит натрия или калия.

Сущность изобретения: на забой скважины или в трещины, пласта закачивают хлорид, или нитрат, или сульфат гидразина или гидроксиламина и нитрит натрия или калия. Реагенты закачивают в виде суспензии на углеводородной основе. Реакция взаимодействия реагентов происходите выделением тепла. 2 табл..

Соотношение реагентов и тепловые эффекты реакций

15

Таблица 1

Рекомендуемые концентрации

реагентов в

нефти

Т з б л и ц я 7