способ обработки пласта
Классы МПК: | E21B43/263 с применением взрывчатых веществ |
Автор(ы): | Крощенко В.Д., Михайлов А.А., Санасарян Н.С., Челышев В.П., Шкиткин Б.В., Улунцев Ю.Г. |
Патентообладатель(и): | Малаховское отделение ВНИИНефтепромгеофизики |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-12-08 публикация патента:
27.07.1996 |
Использование: для воздействия на продуктивный пласт давлением газообразных продуктов взрыва. Сущность изобретения: в горючеокислительном составе (ГОС) на различных глубинах располагают заряды из взрывчатого материала. Каждый заряд в отдельности обеспечивает начальные трещины. Инициирование трещин производят последовательно. В скважине поддерживают необходимое эффективное давление в течение всего времени горения ГОС. Расстояние между зарядами и время задержки инициирования выбирают из определенных соотношений, учитывающих свойства ГОС и условия в скважине. В качестве ГОС применяют водный раствор нитрата аммония и гидроортофосфата аммония (NH4)2HPO4. Последний вводят в состав индивидуально или в виде смесей с нитратом аммония, и/или смесей с нитратом калия, и/или смесей c дигидрофосфатом аммония. 4 з. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Способ обработки пласта, включающий размещение в интервале продуктивного пласта скважины жидкого горюче-окислительного состава, установку в нем воспламенительных устройств и их последовательное инициирование, отличающееся тем, что воспламенительные устройства размещают на расстоянии одно от другого и определяемом из выражения![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064576/2064576-5t.gif)
где L расстояние между воспламенительными устройствами, м;
U1 скорость горения состава при давлении, равном P1, м/с;
Vв скорость распространения воспламенения в составе, м/с;
Po гидростатическое давление, МПа;
D внутренний диаметр обсадной колонны, м. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что последовательное инициирование воспламенительных устройств производят с задержкой по времени, определяемой из выражения
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064015/964.gif)
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят инициирование только нижнего воспламенительного устройства. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве горюче-окислительного состава применяют водный раствор нитрата аммония и хлористого аммония. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве горюче-окислительного состава применяют водный раствор нитрата аммония и гидроортофосфата аммония (NH4)2HPO4.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а конкретнее к способам воздействия на пласт давлением газообразных продуктов взрыва с целью улучшения гидродинамической связи скважины с пластом. Известен способ обработки пласта [1] включающий воздействие на пласт давления газов, которые образуются при сгорании в скважине порохового заряда, размещенного против продуктивного пласта. Недостатком способа является малое время эффективного воздействия на пласт. Известен также способ обработки пласта [2] принятый нами за прототип, включающий размещение жидкого взрывчатого вещества в интервале продуктивного пласта, установку в нем нескольких детонационных устройств и последовательное их инициирование. Недостатком этого способа является сложность технологии, заключающейся в последовательной подаче жидкого взрывчатого вещества и детонационных устройств в зону обработки, малое время воздействия на пласт, создание высоких давлений из-за применения взрывчатого вещества, способного к детонации. Последний недостаток ограничивает применение данного способа, так как при обработке больших интервалов приведет к разрушению обсадной колонны. Целью предложенного способа является повышение эффективности обработки пласта путем создания режима циклического воздействия на пласт и увеличения общего времени эффективного воздействия. Эта цель достигается расположением зарядов взрывчатого вещества в горючеокислительном составе (ГОС) на различных глубинах. При горении ГОС давление в скважине возрастает до тех пор, пока фронт горения не достигнет боковой поверхности обсадной колонны. После этого горение ГОС распространяется вдоль колонны, а давление в скважине начинает падать. В этот момент времени производится инициирование следующего заряда и т. д. Таким образом, каждый заряд создает в скважине давление, принимающее два максимальных значения, одно при горении самого заряда, а другое от сжигания ГОС, расположенного над ним. Если в качестве зарядов использовать пороховые заряды ПГД БК, то их длину можно подбирать в соответствии с рекомендациями, которые даны в инструкции по их применению [4]Определим эффективную длину ГОС, расположенного над зарядом. Осциллограммы зависимости давления от времени Р(t), полученные при сжигании ГОС в скважине, показывают, что максимальное давление в скважине по мере увеличения длины сжигаемого ГОС линейно увеличивается, затем остается без изменения. Это объясняется тем, что ГОС через определенное время начинает гореть только по торцу. Эффективная длина ГОС приближенно равна:
L = Vв
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064006/183.gif)
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064015/964.gif)
где Vв скорость распространения воспламенения ГОС вверх по скважине;
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064015/964.gif)
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064576/2064576-2t.gif)
где Ucp, Pcp среднее значение скорости горения ГОС и давления;
U1 скорость горения при давлении Р=P1;
D диаметр скважины, то
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064576/2064576-3t.gif)
Согласно [3] для эффективной обработки пласта максимальное давление Рм должно превышать значение 0,8
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064006/183.gif)
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064006/183.gif)
гидростатическое давление), поэтому приняв среднее значение давления:
Pср=(Pм+Po)/2,
изменяющимся в пределах от 1,5
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064006/183.gif)
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064006/183.gif)
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064006/183.gif)
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064006/183.gif)
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064576/2064576-4t.gif)
После сгорания ГОС длиной L давление в скважине начнет падать, поэтому через время:
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064015/964.gif)
необходимо произвести инициирование следующего заряда и т.д. Таким образом, для поддержания в скважине необходимого эффективного давления в течение всего времени горения ГОС необходимо производить последовательное инициирование зарядов через интервалы времени, равные
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064015/964.gif)
1) водные растворы нитрата аммония и хлористого аммония;
2) водные растворы нитрата аммония и гидроортофосфата аммония (NH4)2HPO4. При этом гидроортофосфат аммония может вводиться в состав смеси как индивидуально, так и в виде смесей с нитратом аммония и/или нитратом калия, и/или дигидроортофосфатом аммония (NH4)H2PO4, например, в виде азотфосфоросодержащих продуктов, производимых в Российской Федерации в больших количествах под названиями: аммофос, нитроаммофос, нитродиаммофос, нитрофоска. В таблице приведены сравнительные теплогазовые характеристики ряда композиций ГОС. Примечание: теплота сгорания и объемы газов рассчитаны с использованием данных по походным веществам и продуктам реакции, приведенных в справочниках [5, 6, 7] применительно к следующим реакциям сгорания составов:
NH4Clk+NaNO2(k)_
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064015/8594.gif)
1,5NH4NO3(k)+NH4Cl(k)_
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064015/8594.gif)
3NH4NO3(k)+(NH4)2HPO4_
![способ обработки пласта, патент № 2064576](/images/patents/408/2064015/8594.gif)
Индекс "k" oзначает "конденсированный продукт", без индекса газы. Оба вещества, входящие в состав-аналог, а именно азотистокислый натрий NаNО2 и хлористый аммоний NH4Cl, являются ядовитыми. Поэтому к cущественным достоинствам предлагаемых горючеокислительных составов по сравнению с аналогом следует отнести их значительно меньшую токсичность. Примеры горючеокислительных составов:
Пример 1. В металлическом сосуде при температуре 70oС смешивают 30 мас. ч. воды, 56 мас. ч. нитрата аммония и 14 мас. ч. нитродиаммофоса. Получается жидкий горючеокислительный состав с плотностью 1300-1310 кг/м3. Пример 2. В стеклянной колбе при температуре 60oС смешивают воду, нитрат аммония и нитроаммофосфат в весовом соотношении 3:5:2. Получается жидкий горючеокислительный состав с плотностью 1290-1300 кг/м3. Пример 3. В стеклянной, фарфоровой или металлической емкости при температуре 40oС смешивают 35 мас. ч. воды, 45 мас. ч. аммония и 20 мас. ч. хлористого аммония. Получается жидкий горючеокислительный состав. Пример реализации предлагаемого способа. Ниже приведены результаты численного моделирования по сжиганию ГОС в скважине N 368 (куст 26) Средне-Асомкинского месторождения НГДУ "Юганскнефть",
Характеристики скважины:
Наружный диаметр обсадной колонны 146 мм
Искусственный забой 3137 м
Пласт ЮС перфорирован в интервале (всего 180 отв от ПКС-80) 3110-3119 м
Температура пластовая 98oС
В мернике агрегата ЦА 320 при 60-70oС было приготовлено 1500 кг жидкого ГОС, включавшего 450 кг воды, 750 кг нитрата аммония и 300 кг нитроаммофосфата. Полученный ГОС представлял маловязкую жидкость с плотностью 1300 кг/м3 и был закачан на глубину 3044-3137 м под столб находившейся сверху скважинной жидкости с плотностью 1150 кг/м3. На глубину 3114 м и 3079 м, т. е. в зону расположения ГОС были опущены два заряда генератора ПГД.БК 100 м массой 70 кг каждый (заряд выбран согласно [3]) и произведено воспламенение нижнего заряда. Максимальное давление при сгорании порохового заряда (1-й цикл) составило 69 МПа (см. чертеж). Во втором цикле максимальное давление оказалось равным соответственно 66 и 71 МПа. Общая продолжительность импульсного воздействия составила 130, что значительно превышает длительность воздействия от сгорания только ПГД.БК (0,6 с). Сопоставительный анализ признаков предложенного решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими новыми признаками:
заряды из взрывчатого материала, способные каждый в отдельности обеспечить начальные трещины в пласте, располагаются на различных глубинах, выбираемых по определенному соотношению;
инициирование зарядов производится с определенной задержкой по времени;
предлагаются новые горючеокислительные составы, при горении которых благодаря высокой скорости газовыделения поддерживается эффективное давление в течение всего времени горения. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент США N 3422760, кл. 102-21.6, 1969. 2. Патент США N 3718088, кл. Е 21 B 43/26, 1973. 3. Инструкция по применению пороховых генераторов давления ПГД. БК в скважинах, ВИЭМС, М. 1989. 4. Под ред. В.П. Глушко и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание в четырех томах, М. Недра, 1978-1982. 5. Краткая химическая энциклопедия, т.т. 1-5, М. Советская энциклопедия. 6. В.И. Перельман. Краткий справочник химика, М.-Л. 1954.
Класс E21B43/263 с применением взрывчатых веществ