способ термохимической обработки продуктивного пласта
Классы МПК: | E21B43/248 с использованием взрывчатых веществ |
Автор(ы): | Александров Е.Н. (RU), Пелых Н.М. (RU) |
Патентообладатель(и): | Александров Евгений Николаевич (RU), Пелых Николай Михайлович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-01-21 публикация патента:
10.08.2004 |
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам термохимического воздействия на продуктивную зону пласта, и позволяет повысить эффективность процесса, глубину обработки, снизить расход реагентов и массу заряда. Способ термохимической обработки продуктивного пласта включает закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава ГОС, содержащего аммиачную селитру, мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту и воду, введение в зону расположения ГОС инициатора горения, спрессованного в виде таблеток, и дополнительно порохового заряда из твердотопливного материала, изготовленного из баллиститного пороха или из баллиститного переделочного артиллерийского пороха, или из смесевого топлива, содержащего в качестве окислителя перхлорат аммония, с последующим освоением пласта, при этом заряд вводят в зону обработки пласта либо после закачки ГОС и введения в него инициатора горения, либо до закачки ГОС и введения в него инициатора горения, либо одновременно с инициатором горения. В качестве последнего используют, по крайней мере, один из ряда: гидрид кальция, гидрид магния, гидрид бария, гидрид титана, алюминий, при содержании последнего в смеси указанных гидридов 10-50 мас.%, инициатор горения вводят в количестве не более 5,0% от массы ГОС. Причем ГОС содержит, мас.%: аммиачная селитра 30-50, мочевина 10-30, азотная кислота 4,0-6,0, уксусная кислота 4,0-6,0 и вода - до 100. В состав ГОС может быть введено не более 10 мас.% соляной кислоты, а при одновременном введении инициатора горения и заряда последний располагают либо выше, либо ниже, либо между таблетками инициатора. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула изобретения
1. Способ термохимической обработки продуктивного пласта, включающий закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава ГОС, содержащего аммиачную селитру, мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту и воду, введение в зону расположения ГОС инициатора горения, спрессованного в виде таблеток, с последующим освоением пласта, отличающийся тем, что в зону обработки пласта дополнительно вводят пороховой заряд из твердотопливного материала, изготовленный из баллиститного пороха или из баллиститного переделочного артиллерийского пороха, или из смесевого твердого топлива, содержащего в качестве окислителя перхлорат аммония, кристаллы которого скреплены горючими компонентами в виде каучукоподобного связующего, при этом заряд вводят либо после закачки ГОС и введения в него инициатора горения, либо до закачки ГОС и введения инициатора горения, либо одновременно с введением инициатора горения, в качестве которого используют, по крайней мере, один из ряда: гидрид кальция, гидрид магния, гидрид бария, гидрид титана, алюминий, при содержании последнего в смеси указанных гидридов 10-50 мас.%, при этом инициатор горения вводят в количестве не более 5,0% от массы ГОС.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ГОС содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: аммиачная селитра 30-50, мочевина 10-30, азотная кислота 4,0-6,0, уксусная кислота 4,0-6,0 и вода до 100.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в ГОС дополнительно вводят не более 10 мас.% соляной кислоты.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при одновременном введении инициатора горения и заряда, последний располагают либо выше, либо ниже, либо между таблетками инициатора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам термохимической обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) путем комплексного воздействия на пласт горюче-окислительного состава (ГОС), инициатора горения и порохового заряда, и может использоваться для повышения проницаемости и восстановления пласта при добыче нефти, газа и газового конденсата, а также для очистки прискважинной зоны пласта от асфальто- и смолопарафиновых отложений, песчано-глинистых частиц, снижения вязкости нефти и т.п.Известен способ термохимической обработки пласта, включающий закачку в продуктивную зону горюче-окислительного состава, содержащего водный раствор нитрата аммония (аммиачной селитры) и/или гидроортофосфата аммония, введение в зону расположения ГОС инициатора горения, в качестве которого используют заряд взрывчатого вещества (ВВ) (RU №2064576 С1, Е 21 В 43/24, 1996). Достаточно длительное время обработки (до 130 с), использование ВВ и сложная организация работ ограничивают широкие возможности использования известного способа.Известен способ обработки продуктивного пласта (RU №2103493 С1, Е 21 В 43/25, 1998), сущность которого заключается в следующем.В интервале продуктивного пласта сжигают пороховой заряд из твердотопливного материала с мелом в качестве наполнителя и стабилизатора горения. Накопление давления пороховых газов осуществляют в полости центрального кругового канала. В нем длина и диаметр связаны соотношением 20-40:1 с содержанием наполнителем-стабилизатором (НС) горения к общей массе центрального круглого канала не более 1,5%. В полости центрального канала, в котором длина и диаметр связаны соотношением 40-120:1, содержание (НС) не более 0,6%. Давление пороховых газов из полости центрального канала передают в пласт в виде импульсов давления через радиальные каналы и торцевые поверхности. В результате сжигания в полости центрального круглого канала осуществляется термогазохимическое, барическое, виброволновое воздействие на пласт.Известный способ относится к серии способов виброволнового воздействия на продуктивный слой пласта пороховыми зарядами, что позволяет почти в два раза повысить дебит скважины.Основным недостатком известного способа является достаточно высокий расход заряда, длительный период индукции, т.е. после инициирования заряда только через 30 минут в обрабатываемой зоне пласта поднимаются давление и температура, которые способствуют проницаемости пласта и притоку нефти на поверхность, а также невысокая глубина обработки пласта, которая не превышает 10 м.Наиболее близким аналогом к заявляемому выбран способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающий закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава, содержащего исходные компоненты, мас.%: мочевина 18-30; азотная кислота 4,0-6,0; уксусная кислота 4,5-5,5; перманганат калия 0,01-0,02; карборан 0,3-3,0; вода 13-18 и аммиачная селитра 38-60, затем введение в зону расположения горюче-окислительного состава не более 8% от массы: ГОС инициатора горения, спрессованного в таблетки и содержащего 10-30 мас.% алюминия и 70-90 мас.% оксида хрома VI и последующее освоение скважины (RU №2126084, Е 21 В 43/24, 1999). Способ обладает достаточно высокой эффективностью, однако использование в составе ГОС карборанов удорожает процесс и требует осторожного с ними обращения. Кроме того, глубина обработки пласта не превышает 10 м.Технической задачей изобретения является создание способа комплексного воздействия на продуктивный пласт горюче-окислительного состава, инициатора горения и порохового заряда, повышение глубины обработки при увеличении эффективности процесса.Поставленная техническая задача достигается тем, что способ термохимической обработки продуктивного пласта включает закачку в зону обработки пласта горюче-окислительного состава, содержащего аммиачную селитру, мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту и воду, введение в зону расположения горюче-окислительного состава, спрессованного в виде таблеток инициатора горения и дополнительно - пороховой заряд из твердотопливного материала, изготовленный из баллиститного пороха или из баллиститного переделочного артиллерийского пороха, или из смесевого топлива, содержащего в качестве окислителя перхлорат аммония, при этом заряд вводят либо после закачки горюче-окислительного состава и введения в него инициатора горения, либо до закачки горюче-окислительного состава и введения инициатора, либо в зону расположения горюче-окислительного состава одновременно с инициатором горения, в качестве которого используют по крайней мере один из ряда: гидрид кальция, гидрид магния, гидрид бария, гидрид титана, алюминий, при содержании последнего в смеси указанных гидридов 10-50 мас.%, при этом инициатор горения вводят в количестве не более 5,0% от массы горюче-окислительного состава. Горюче-окислительный состав содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: аммиачная селитра 30-50; мочевина 10-30; азотная кислота 4,0-6,0; уксусная кислота 4,0-6,0 и вода - до 100. В состав горюче-окислительного состава может быть введено не более 10 мас.% соляной кислоты, а при одновременном использовании инициатора горения и заряда последний располагают либо выше, либо ниже, либо между таблетками инициатора.Инициатор горения представляет собой спрессованные таблетки (блоки) из порошков указанных гидридов, или смеси гидридов или смеси гидридов и алюминия, которые готовят заранее из порошков и покрывают влагостойким материалом-парафином или канифолью.Соотношение компонентов инициатора в части гидридов может меняться от 1 до 99%, но преимущественное их соотношение в смеси составляет 50 на 50, если два гидрида и в равных количествах, если более двух гидридов.В качестве порохового заряда из твердотопливного материала был использован заряд в виде цилиндрической шашки с каналом, изготовленный из баллиститного пороха (патент RU №2103493 С1), или из баллиститного переделочного артиллерийского пороха, или из смесевого твердого топлива, содержащий в качестве окислителя водорастворимые соли хлорной кислоты, преимущественно перхлорат аммония, кристаллы которого скреплены горючими компонентами в виде каучукоподобного связующего. Могут также использоваться заряды из других видов топлив, имеющих склонность к вибрационному горению.В таблице представлены составы ГОС, инициатора горения соответственно для каждого состава ГОС, которые использовались для отработки предлагаемого способа.Количество инициатора для первого состава ГОС составляет 4%, а заряд вводят после закачки ГОС в зону обработки и введения в него инициатора горения; для второго состава 5%, а заряд вводят в зону обработки до закачки в нее ГОС и введения инициатора горения; для третьего состава 3%, а заряд вводят в зону расположения ГОС одновременно с инициатором горения, при этом заряд располагают выше или ниже инициатора горения; для четвертого состава 2%, а заряд вводят в зону расположения ГОС одновременно с инициатором горения, при этом заряд располагают между таблетками инициатора горения.Для удобства пользования таблицей в ее нижней части указаны способы введения заряда по примерам.Для первого примера в ПЗП закачивают через колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) необходимое для данной скважины количество ГОС (состав 1). Затем вводят в зону расположения ГОС инициатор горения - гидрид кальция в количестве 4% от массы ГОС. В зоне обработки происходит взаимодействие компонентов ГОС и инициатора, что приводит к термохимическому воздействию на пласт, повышению температуры и давления. Обработка ПЗП до введения заряда подготавливает пласт для проникновения в него продуктов сгорания заряда. Затем в зону обработки пласта вводят заряд из смесевого твердого топлива, содержащего в качестве окислителя перхлорат аммония, кристаллы которого скреплены горючими компонентами в виде каучукоподобного связующего. Элементы заряда из смесевого твердого топлива защищены специальным покрытием, предотвращающим контакт кристаллов перхлората аммония с жидкими компонентами.После начала экзотермической реакции, вызванной контактом ГОС, и инициатора, возникшим, например, за счет разрыва таблеток инициатора детонирующим шнуром, начинается разогрев смеси, происходит воспламенение зарядов твердого топлива и их горение в вибрационном режиме.При этом осуществляется термогазохимическое и виброволновое воздействия на ПЗП и ускоряется сам процесс горения ГОС. В продуктах сгорания зарядов образуется соляная кислота, которая воздействует на ПЗП в виде парогазовой смеси. Высокотемпературная кислотная обработка ПЗП, происходящая при вибрационном горении зарядов, создает дополнительное воздействие на пласт, повышает глубину обработки до 30 м, полностью освобождает зону обработки пласта от асфальто- и смолопарафиновых отложений, песчано-глинистых частиц, снижает вязкость нефти.За счет совокупного действия вышеуказанных факторов происходит интенсивное газовыделение, дополнительное образование трещин. В этом случае возможно снижение массы заряда и ГОС.Аналогичная картина наблюдается при использовании составов ГОС и инициатора по примеру 2. В этом случае вначале в ПЗП вводят пороховой заряд из твердотопливного материала, изготовленный из баллиститного пороха (RU №2103493 С1), инициируют его горение.За счет выделения продуктов горения заряда и виброволнового воздействия его на зону обработки произойдет подготовка ПЗП. Затем закачивают ГОС (состав 2), вводят инициатор горения (смесь гидрида титана и гидрида магния). В результате такой обработки увеличивается количество трещин, повышается гидропроницаемость ПЗП, это приводит к проникновению ГОС на более дальние расстояния от скважины. Эффектность обработки в этом случае возрастает, масса ГОС может быть снижена до 20%, увеличивается глубина обработки пласта до 25 м, повышается отдача нефти.При одновременном использовании зарядов с инициатором (примеры 3 и 4), которые вводят в зону расположения ГОС, способ осуществляют следующим образом.В ПЗП закачивают через НКТ необходимое для данной скважины количество ГОС. В зону расположения ГОС вводят необходимое количество инициатора горения, который располагают либо выше заряда, либо ниже его (пример 3), либо в промежутках между зарядами (пример 4), при этом элементы заряда выполнены из баллиститного переделочного артиллерийского пороха.В этом случае уменьшается время общей обработки пласта, снижается масса заряда, увеличивается глубина обработки пласта до 20 м, повышается отдача флюида.Таким образом, в конечном итоге все виды комплексного воздействия на продуктивный пласт в соответствии с заявленной совокупностью признаков приводят к образованию и фиксации трещин в пласте, появлению новых магистральных трещин, снижению вязкости флюидов, увеличению гидропроницаемости пласта, полному удалению асфальто- и смолопарафиновых отложений, песчано-глинистых частиц, увеличению дебита нефти не менее чем в 2 раза, повышению глубины обработки пласта до 30 м, снижению расхода массы ГОС и заряда на 20-30%.Предлагаемый новый способ имеет ряд еще дополнительных преимуществ.Во-первых, заявленная совокупность признаков позволяет регулировать время протекания экзотермических реакций, в результате чего воздействие на ПЗП осуществляется при более высоких температурах и давлениях. Это усиливает эффект обработки. Во-вторых, использование зарядов, горящих в вибрационном режиме, позволяет осуществлять виброволновое воздействие на ПЗП. Такое воздействие в дополнение к обычному термогазохимическому воздействию более эффективно.Предлагаемая новая технология может быть использована в любых регионах добычи нефти и газа (в том числе и для глубинных скважин) для возбуждения использованных и освоения новых скважин.Способы введения заряда по примерам1. Заряд вводят после закачки ГОС в зону обработки и введения в него инициатора горения.2. Заряд вводят в зону обработки до закачки в нее ГОС и введения инициатора горения.3. Заряд вводят в зону расположения ГОС одновременно с инициатором горения, при этом заряд располагают выше или ниже инициатора горения.4. Заряд вводят в зону расположения ГОС одновременно с инициатором горения, при этом заряд располагают между таблетками инициатора.![способ термохимической обработки продуктивного пласта, патент № 2233976](/images/patents/235/2233976/2233976-1t.gif)
Класс E21B43/248 с использованием взрывчатых веществ