Способ повышения продуктивности нефтяной скважины

 

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения притоков нефти в скважину из нефтеносного пласта. Основная задача изобретения - повышение нефтеотдачи пласта за счет восстановления и увеличения гидравлической связи скважины с пластом путем обработки прискважинной зоны термохимической реакцией смеси углеродосодержащего и кислородосодержащего вещества. Способ повышения продуктивности нефтяной скважины включает загрузку смеси углеродосодержащего и кислородосодержащего вещества в скважину на уровне интервала перфорации, инициирование реакции окисления смеси (горение) и после ее окончания, при восстановлении гидродинамической связи скважины с пластом проводят аналогичную обработку прискважинной зоны насыщенным раствором селитры. При отсутствии гидродинамической связи с пластом, до очередной загрузки смеси, дополнительно в скважине осуществляют нарезку щелей на интервале перфорации, затем загружают в скважину указанную выше смесь и разжигают ее. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано при обработке прискважинной зоны нефтеносного пласта, особенно в области оторочек. Известны способы воздействия на прискважинную зону: обработкой растворителями, в том числе поверхностно-активными веществами, кальматирующих асфальто-смолистых отложений; кислотными ваннами для удаления железистых соединений на фильтре и в профильтровой зоне и т.п. (Методическое руководство по освоению и повышению производительности скважин в карбонатных коллекторах. М. ВНИМИ, 1980, с. 112).

Эти способы характеризуются низкой эффективностью вследствие разрушения, кроме асфальто-смолистого и железистого цемента, и самих фильтрующих каналов при сохранении высоких значений опорных нагрузок. Кроме того, после ремонта или иных операций, сопровождающихся глушением скважины, интервалы перфорации оказываются заполненными (закальматизрованными) глинистыми веществами из бурового ("глушильного") раствора, то есть когда отсутствует гидродинамическая связь с пластом, эффективно применять вышеперечисленные способы не удается.

Известен способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающий последовательную закачку в призабойную зону пласта суспензии алюминия в углеродной жидкости и раствора соляной кислоты, причем между порциями указанных компонентов вводят порции воздуха (Доклад об отечественных и зарубежных достижениях в области науки, техники и производства и рекомендаций по их использованию в газовой промышленности, т. 1, под ред. М.Х. Халлыева, РАО "Газпром", ИРИ газовой промышленности, М. 1994, разд. III, с. 12). Однако этот способ невозможно реализовать при потере гидродинамической связи скважины с пластом, а также на больших глубинах из-за сложности закачки воздуха в пласт.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому изобретению является способ повышения продуктивности нефтяной скважины, описанный в авт. св. СССР N 972060, кл. E 21 B 43-24, 1982, включающий обработку перфорированного интервала прискважинной (призабойной) зоны нефтеносного пласта раствором селитры и соляной кислоты с последующей инициацией окислительной реакции с помощью воздействия на раствор селитры электрическим током. Однако при реализации этот способ оказывается также недостаточно эффективным, когда после ремонта или "задавливания" скважины гидравлическая связь скважины с нефтяным пластом потеряна из-за разрушения в результате окислительной реакции селитры и самих фильтрующих каналов.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности нефтеотдачи скважины путем восстановления нефтепритоков из нефтяных оторочек в условиях потери гидравливлической связи с пластом, без образования магистральных проницаемых трещин в области водонефтяного и газонефтяного контактов. Для обработки перфорированного интервала прискважинной зоны кристаллизирующимся раствором селитры в скважину загружают смесь угдеродосодержащего и кислородосодержащего веществ до уровня не выше верхней границы интервала перфорации скважины, определяют температуру смеси и уровень искусственного забоя. После этого инициируют реакцию окисления (производят розжиг) смеси, и после ее окончания, если гидродинамическая связь скважины с нефтеносным пластом восстанавливается, то проводят обработку прискважинной зоны раствором селитры и инициируют реакцию ее окисления с асфальтосмолистыми веществами, закупоривающими фильтрационные каналы. А если гидродинамическая связь все же отсутствует, то указанные выше операции повторяют снова.

О том, что реакция горения смеси закончена, судят по восстановлению температуры в скважине на уровне загрузки смеси до исходной, но не ниже 60^oC, а также по восстановлению уровня искусственного забоя до первоначального или ниже него.

Для приготовления смеси в качестве кислородосодержащего вещества используют кристаллическую селитру, а в качестве углеродосодержащего размельченный уголь в соотношении 1 1 до 1 2 соответственно.

Можно также в качестве углеродосодержащего использовать нефть или конденсат, а в качестве кислородосодержащего концентрированный раствор перекиси водорода в количестве от 10 до 50% от объема углеродосодержащего вещества.

При отсутствии гидродинамической связи с пластом до очередной загрузки смеси дополнительно определяют параметры зоны опорных нагрузок в прискважинной области с помощью геофизических методов и при распространении ее на расстояние, большее чем 2 диаметра скважины, в скважине осуществляют нарезку щелей на интервале перфорации, затем загружают в скважину указанную выше смесь и разжигают ее.

Перед инициированием розжига (окислительной реакции) смеси поверх нее помещают небольшое количество перманганата калия в количестве не более 0,5% от объема смеси.

Эффективность способа достигается комплексным воздействием на прискважинную зону (коллектор) нефтеносного пласта высокой температуры (до 800-900^oC), которая получается в процессе горения, химически активных веществ (NO₂, N₂O, O₂, CO₂, N), выделяющихся при реакции окисления аммиачной селитры, например, углеродом, а также углеводородов, содержащихся в нефти и конденсате.

Большая часть этих химически активных веществ выделяется в газообразной форме, т. е. в виде пузырьков газа, поднимающихся по эксплуатационной колонне, что делает организуемый процесс сходным с процессом аэрирования.

При разработке нефтеносного пласта поток флюида выталкивается в перфорированную часть скважины под действием пластового давления P_пл, которое в обычных условиях должно быть больше давления жидкости в скважине . Закупорка фильтрационных каналов прискважинной зоны асфальтосмолистыми веществами (асфальтенами, парафинами и т.п.) приводит к сокращению и полному прекращению притока флюида в скважину. После проведения реакции окисления (горения) смеси кислородосодержащего и углеродосодержащего вещества за счет снижения удельного веса заполняющей скважину жидкости (нефти или конденсата) из-за наполнения ее пузырьками газообразных продуктов реакции давление в скважине значительно снижается (). Как следствие, градиент давления между пластовым давлением флюида P_пл и давлением в скважине увеличивается, т. е. удается создать условие , что приводит к миграции флюида к скважине через зону кольматации. При этом зона кольматации также подвергается воздействию химически активных компонентов реакции и высокой температуры, что обеспечивает выплавление парафинов, асфальтенов, перевод других засоряющих каналы веществ в подвижное состояние и вынос их к устью скважины. То есть, кроме градиента давления, увеличивается проницаемость коллектора из-за микротрещин, образующихся при термической реакции в прискважинной зоне, и соответственно, снижается вязкость дренируемого флюида. Это и приводит к восстановлению гидродинамической связи скважины с нефтеносным пластом и повышению притока флюида в скважину.

На фиг. 1 схематически показана скважина в массиве горных пород, пересекающая нефтеносный пласт; на фиг. 2 поперечный разрез скважины А-А с диаграммой перераспределения нормальных напряжений в зоне опорных нагрузок до нарезки щелей (I) и после (II); на фиг. 3 диаграмма распределения давлений до (I) и после (II) окислительной реакции селитры.

Способ осуществляют следующим образом.

В скважину 1, оборудованную насосно-компрессорными трубами (НКТ) 3, вскрывающую нефтеносный пласт 2 и перфорированную на интервале 4, загружают смесь 5 кислородосодержащего и углеродосодержащего веществ таким образом, чтобы верхний уровень загруженной смеси 5 располагался не выше верхнего уровня 6 отверстий интервала 4 перфорации. Кислородосодержащее и углеродосодержащее вещества для смеси 5 смешивают в соотношении 1 (1-2) соответственно. В качестве кислородсодержащего вещества может быть использована кристаллическая селитра, а в качестве углеродосодержащего размельченный древесный уголь, сульфоуголь и т.п. Указанные компоненты смешивают, например, в цементировочном агрегате, добавляя для связки небольшое количество нефти или конденсата, и закачивают в скважину 1 через НКТ 3. Вес смеси 5 рассчитывают, исходя из объема скважины от искусственного забоя 7, положение которого предварительно определяют, до верхнего уровня 6 отверстий перфорации и удельного веса смеси. В качестве углеродосодержащего вещества могут быть также использованы нефть или конденсат, тогда в качестве кислородосодержащего используют концентрированный раствор перекиси водорода в количестве от 10 до 50% от объема углеродосодержащего вещества в зависимости от концентрации. Затем измеряют температуру смеси 5 в скважине (например, термометром ТЭГ) и осуществляют инициирование окислительной реакции, для чего известными способами повышают температуру на уровне загруженной смеси, например, с помощью реакции магния с соляной кислотой.

Для снижения температуры начала окислительной реакции поверх смеси 5 насыпают перманганат калия 8 в количестве не более 0,5% от общего объема. При этом образуется дополнительное количество кислорода и снижается точка начала окислительной реакции. Объем используемого перманганата калия определен экспериментально. Время окончания реакции и оценку эффективности ее проведения определяют комплексом исследований скважины, в которые включают периодический замер температуры в скважине 1 (через 6-12 ч) и положение искусственного забоя 7.

Реакцию считают законченной при восстановлении температуры до исходной (но не ниже 60^oC, когда происходит отверждение расплавленных парафинов в прискважинной зоне) и при положении искусственного забоя на уровне, а в отдельных случаях ниже уровня, который был до загрузки смеси.

Если после окончания реакции окисления смеси 5 гидродинамическая связь скважины 1 с пластом 2 восстанавливается, о чем можно судить, например, по увеличению значения пластового давления P_пл, то приступают к обработке прискважинной зоны кристаллизующимся раствором селитры и инициированию ее окислительной реакции для увеличения интенсивности притока флюида в скважину.

При отсутствии гидродинамической связи скважины с пластом (отсутствии существенного роста упомянутых показателей) операции по загрузке в скважину смеси 5 и ее розжигу (окисление) повторяют 2-3 раза. Если и в этом случае не удается восстановить гидродинамическую связь с пластом, то с помощью геофизических исследований, например, гамма-гамма каротажа, определяют область 9 распространения опорных нагрузок (фиг. 2), которая характеризуется низкой проницаемостью, высокой плотностью пород. В таких условиях она обычно превышает по радиусу расстояние 2d, где d диаметр скважины 1, но меньше чем зона кольматации 10 (Методические указания по щелевой разгрузке прискважинной зоны. Л. ВНИМИ, 1987, стр. 8-15). Затем осуществляют повторную перфорацию интервала 4 образованием продольных щелей 11 методом пескоструйной перфорации, а потом повторяют операции по загрузке смеси 5 и инициированию окислительной реакции. Нарезка продольных щелей 11 оказывает разгружающее действие на горные породы, слагающие прискважинную зону в области 9 опорных нагрузок (см. диаграмму напряжений на фиг. 2). При этом проницаемость этих пород увеличивается, после чего с помощью горения смеси 5 (термогазодинамической обработки прискважинной зоны) добиваются развития дополнительных микротрещин в породах этой области и, тем самым, в зоне 10 кольматации, увеличения пористость пород, что приводит к восстановлению гидродинамической связи скважины с пластом.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом и другими аналогичными способами позволяет повысить эффективность эксплуатации нефтяных скважин путем восстановления и увеличения ее продуктивности, особенно в области нефтяных оторочек, когда можно получить дополнительное количество флюида, при этом образование глубоких проницаемых трещин до водо- и газосодержащих пластов не происходит.

Кроме того, при осуществлении способа химически активные газообразные вещества образуются и вступают в реакцию непосредственно в зоне, где необходимо их воздействие, и до устья скважины их активные производные (кислоты, соли) не доходят, то есть коррозирование и загрязнение окружающей среды отсутствует.

Формула изобретения

1. Способ повышения продуктивности нефтяной скважины, включающий обработку перфорированного интервала прискважинной зоны нефтеносного пласта раствором селитры и инициацию окислительной реакции, отличающийся тем, что до обработки в скважину загружают смесь углеродосодержащего и кислородосодержащего вещества до уровня не выше верхней границы интервала перфорации скважины, определяют температуру смеси и уровень искусственного забоя, затем инициируют реакцию окисления смеси и после ее окончания при восстановлении гидродинамической связи скважины с пластом проводят обработку прискважинной зоны кристаллизующимся раствором селитры, а при отсутствии гидродинамической связи подготовительные операции повторяют до ее восстановления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что об окончании реакции окисления смеси судят по восстановлению температуры в скважине до исходной, но не ниже 60^oС, и восстановлению уровня искусственного забоя не выше первоначального.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислородосодержащего вещества используют кристаллическую селитру, а в качестве углеродосодержащего размельченный уголь в соотношении 1 (1 2) соответственно.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродосодержащего вещества используют нефть или конденсат, а в качестве кислородосодержащего - концентрированный раствор перекиси водорода в количестве 10 50% от объема углеродосодержащего вещества.

5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что при отсутствии гидродинамической связи с пластом до очередной загрузки смеси дополнительно определяют параметры зоны опорных нагрузок в прискважинной зоне с помощью геофизических методов и при распространении ее на расстояние более чем 2d, где d диаметр скважины, м, осуществляют нарезку щелей на интервале перфорации скважины, после чего производят очередную загрузку смеси в скважину.

6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что перед инициированием окислительной реакции смеси поверх последней помещают перманганат калия в количестве не более 0,5% от объема смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.05.2005        БИ: 13/2005

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр (ВНИМИ)

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью "БЕРЕГ-Сервис"

Договор № РД0072234 зарегистрирован 10.11.2010

Извещение опубликовано: 20.12.2010        БИ: 35/2010

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

---