Способ обработки призабойной зоны продуктивного пласта скважины

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам обработки призабойной зоны продуктивного пласта. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: в скважину, заполненную жидкостью, опускают на кабель-тросе устройство, содержащее твердотопливный заряд. Заряд состоит из набора медленносгораемых и быстросгораемых газогенерирующих твердотопливных шашек и генерирует при горении хлористый водород. Термобарохимически воздействуют на продуктивный пласт. Согласно изобретению обработку пласта производят поэтапно: сначала ведут глубокий прогрев пласта при помощи горения термостойких медленносгораемых высококалорийных твердотопливных шашек. Затем ведут кислотную обработку пласта при помощи горения термостойких быстросгораемых твердотопливных шашек, генерирующих хлористый водород. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам обработки призабойной зоны продуктивного пласта.

Известны способы обработки продуктивного пласта химически активными жидкостями, в первую очередь путем закачки в скважину соляной кислоты. Однако кислотные обработки продуктивного пласта наряду с высоким эффектом обработки обладают существенными отрицательными побочными эффектами -коррозией элементов конструкции скважины, загрязнением окружающей среды и высокой стоимостью обработки (Патенты RU №2039227 С1, Е 21 В 43/27, RU №2065950 Cl, E 21 В 43/27, RU №2070963 Cl, Е 21 В 43/27, RU №2101481 Cl, Е 21 В 43/27, RU №2101483 Cl, Е 21 В 43/27, RU №2114292 Cl, E 21 В 43/27, RU №2135762 Cl, E 21 В 43/27, RU №2172401 С2, E 21 В 43/27, RU №2172823 Cl, E 21 В 43/27, “Нефтепромысловое дело” №10, 1977, с.26-28).

Известен способ обработки прискважинной зоны пласта, заключающийся в подаче в скважину концентрированного водного раствора NH₄Cl, спуске и сжигании в перфорированной зоне продуктивного пласта порохового или термитного заряда, воздействующего высокотемпературными продуктами горения на прискважинную зону и обеспечивающего разогрев в скважине, при котором происходит термическое разложение хлорида аммония NH₄Cl с образованием соляной кислоты НС1 для химической обработки и аммиака NH₃ для газодинамического воздействия на эту зону (патент RU №2177543 С1, Е 21 В 43/27).

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому способу обработки призабойной зоны продуктивного пласта скважины является способ обработки призабойной зоны соляной кислотой, образующейся непосредственно в интервале продуктивного пласта из продуктов сгорания заряда из смесевого твердого топлива (патент RU №2176728 С1, Е 21 В 43/25, 43/27).

Однако данный способ обработки обладает рядом существенных недостатков:

- малоэффективен, т.к. вследствие низкой проницаемости пласта низкодебитных скважин газообразные продукты сгорания заряда лишь частично проникают в пласт, оставаясь в большей части в скважине, снижая тем самым эффект обработки;

- ограничено время пребывания заряда в скважине вследствие растворимости в скважинной воде окислителя топлива (перхлората аммония), что приводит к отказу воспламенения заряда;

- за время работы заряда, исчисляемое 1-2 секундами, воздействие высокой температуры продуктов его сгорания не может вызвать глубокий прогрев пласта, т.е. привести к снижению вязкости нефтяных флюидов, повысить их подвижность, повысить проницаемость пласта и тем самым обеспечить продвижение газообразного хлористого водорода в глубь пласта.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности способа обработки, расширение температурно-временного диапазона его применения, повышение надежности работы заряда.

Предлагаемый способ предусматривает термобарохимическую обработку пласта скважин, при которой в скважину, заполненную жидкостью, опускают на кабель-тросе устройство, содержащее твердотопливный заряд, состоящий из набора медленносгораемых и быстросгораемых газогенерирующих твердотопливных шашек и генерирующий при горении хлористый водород, при этом обработку пласта производят поэтапно: сначала ведут глубокий прогрев пласта при помощи горения термостойких медленносгораемых высококалорийных твердотопливных шашек, затем - кислотную обработку пласта при помощи горения термостойких быстросгораемых твердотопливных шашек, генерирующих хлористый водород. Время сгорания медленносгораемых шашек назначают из условий максимального прогрева пласта, а время сгорания быстросгораемых шашек - из условий назначения оптимального градиента нарастания давления в зоне обработки.

Данный технический результат обеспечивается:

- комплексным воздействием на пласт, осуществляемым последовательной работой двух частей твердотопливного заряда. При этом часть заряда, работающая первой, обеспечивает прогрев обрабатываемой зоны пласта на максимально возможную глубину. Вторая часть заряда завершает процесс прогрева, обеспечивает образование необходимого количества соляной кислоты и создает импульс давления, достаточный для продавливания ее в пласт. Наличие в продуктах сгорания топлива высокого содержания НСl обеспечивает дополнительную химическую активность образующихся газов как агентов химической очистки структуры нефтяного пласта;

- расширением температурного диапазона применения до 150°С в связи с тем, что использован термостойкий твердотопливный заряд;

- многократным увеличением времени работы заряда, осуществляющего прогрев пласта (до 30 минут вместо 2 секунд);

- повышением надежности работы заряда благодаря использованию гидроизоляционного покрытия на кислотообразующей части заряда;

- низкой стоимостью данного способа обработки, обеспечивающегося его простотой.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа обработки продуктивного пласта скважин

В интервал обработки продуктивного пласта 6 опускают на кабель-тросе 2 устройство, содержащее твердотопливный заряд, состоящий из набора цилиндрических канальных шашек, устанавливаемых вертикально друг на друга с опорой на торцевые поверхности и соединенных по торцам с помощью сгораемых полимерных муфт 5. Твердотопливный заряд выполнен комбинированным: в верхней части устанавливают медленносгораемые шашки торцевого горения 3 из газогенерирующего топлива с высокой (до 2000С) температурой горения. Для их воспламенения на верхнем торце заряда установлен воспламенитель 1. В нижней части заряда устанавливают быстросгораемые шашки 4 из топлива, выделяющего при сгорании газообразный хлористый водород.

С устья скважины через кабель-трос 2 подают электрический импульс на воспламенитель 1. При этом для обеспечения более глубокого прогрева призабойной зоны продуктивного пласта 6 первыми сжигают медленносгораемые шашки 3. Шашки 3 изготавливают из термостойкого высококалорийного топлива, имеющего малую зависимость скорости горения от давления. Скорость горения топлива медленносгораемых шашек 3 выбрана наименьшей, а длина медленносгораемой части заряда - наибольшей, чтобы обеспечить наибольшее время его горения. При горении медленносгораемой части заряда фронт пламени, перемещаясь сверху вниз по всему интервалу перфорации, обеспечивает длительное высокотемпературное воздействие на продуктивный пласт 6, при этом время сгорания медленносгораемых шашек 3 определяется исходя из условий максимального прогрева пласта и составляет от 15 до 30 минут. Газообразные продукты сгорания создают в зоне обработки избыточное давление, способствующее теплопередаче в глубь продуктивного пласта 6. Медленносгораемая часть заряда в конце своего горения воспламеняет быстросгораемую часть. Быстросгораемые шашки 4 сжигают в предельно короткое время, которое определяется исходя из условий обеспечения безопасного для конструкции скважины градиента нарастания давления и зависит от проницаемости пласта, скорости горения топлива и регулируется изменением горящей поверхности заряда S=f(). Время горения составляет от 0,5 секунд до 2 секунд.

Благодаря скоротечности сгорания быстросгораемых шашек 4 образующийся объем газообразных продуктов не может мгновенно покинуть зону обработки, а столб скважинной жидкости, находящийся над устройством, благодаря своей инерционности не может мгновенно прийти в движение и в силу этого некоторое время, исчисляемое секундами, выполняет роль пакера. По этим причинам в зоне обработки создается избыточное давление, величину которого можно регулировать в широком диапазоне путем изменения веса быстросгораемых шашек 4 и их количества.

Высокое избыточное давление, действуя на предварительно прогретый работой медленносгораемых шашек 3 продуктивный пласт 6, способствует более глубокому внедрению в продуктивный пласт 6 продуктов сгорания быстросгораемых шашек 4, в составе которых не менее 20% НСl. Хлористый водород, взаимодействуя с пластовой водой, образует соляную кислоту непосредственно в продуктивном пласте 6. Газообразные продукты сгорания, расширяясь, приводят в движение столб скважинной жидкости, поднимая его на определенную высоту. Давление в зоне обработки падает. Происходит депрессия на пласт. Столб жидкости возвращается в исходное положение, сжимая газ. Происходит репрессия на пласт. Таким образом происходят затухающие колебания столба скважинной жидкости, оказывая репрессионно-депрессионное воздействие на продуктивный пласт, способствуя более глубокому продвижению газообразных продуктов, имеющих высокую температуру, в продуктивный пласт 6.

Так действует механизм глубокого прогрева продуктивного пласта 6. Глубокий прогрев обеспечивает снижение вязкости нефтяных флюидов, т.е. повышает их подвижность, а репрессионно-депрессионное воздействие ослабляет их адгезионную связь с породой пласта. Одновременно производится кислотная обработка пласта, эффективность которой повышается благодаря высокой температуре продуктов сгорания заряда. Новизна предлагаемого способа обработки призабойной зоны продуктивного пласта скважины заключается:

- в поэтапной последовательной обработке пласта, когда на первом этапе обеспечивается прогрев обрабатываемой зоны на максимально возможную глубину, а на втором этапе - внедрение за счет высокого давления образующейся при работе заряда соляной кислоты в предварительно прогретый пласт.

Формула изобретения

1. Способ обработки призабойной зоны продуктивного пласта скважины, включающий термобарохимическое воздействие на продуктивный пласт, при котором в скважину, заполненную жидкостью, опускают на кабель-тросе устройство, содержащее твердотопливный заряд, состоящий из набора медленносгораемых и быстросгораемых газогенерирующих твердотопливных шашек, и генерирующий при горении хлористый водород, отличающийся тем, что обработку пласта производят поэтапно: сначала ведут глубокий прогрев пласта при помощи горения термостойких медленносгораемых высококалорийных твердотопливных шашек, затем - кислотную обработку пласта при помощи горения термостойких быстросгораемых твердотопливных шашек, генерирующих хлористый водород.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время сгорания медленносгораемых шашек назначают из условий максимального прогрева пласта, а время сгорания быстросгораемых шашек - из условий назначения оптимального градиента нарастания давления в зоне обработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1