Способ термохимической обработки пласта

 

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..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s Е 21 В 43/27

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОО (;Ь

ОО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874546/03 (22) 09,0?,90 . (46) 23,05.93, Бюл, N- 19 . (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) Я.Б.Тарко, В,B.Áàíòóø, P.Ê.Ðaïèé, В.П.Патрай и Н,Е, Поединчук (56) Справочная книга по добыче нефти/Под ред. Ш,К,Гиматуринова, М.; Недра, 1974, с.461-469.

Авторское свидетельство СССР

N 1297539, кл. Е 21 В 43/27, 1986.

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

Поставленная цель достигается тем, что в качестве реагейтов используют хлорид, или нитрат, или сульфат гидразина или гидроксиламина 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: (ИНзОН)С1+ NaNOg NaCI+

+ И20 + 2Н20 + 229,76 (кДж), (1) (NzHr )SOp + 2Na NOz Nag SQ< +

+ Й2 + N>0 + ЗН20 + 495,39 (кДж), (2) где (МНзОН)С1 — хлорид гидроксиламина; (Nz Нв)304 — сул ьфат гидразина;

„, Ы„„1816854 А i (54) СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА (57) 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 происходит с выделением тепла. 2 табл, Кдй02 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„ц.), Указанные реагенты не растворяются в углеводородных жидкостях, не диссоциируют в них и, следовательно, не реагируют между собой в таком виде.

1816854

На 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

Ai p% + Mb + МНрО где 0 — количество тепла, полученное в результате реакции;

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

МА — масса реагента А;

Мь — масса реагента Б;

Мн2о — 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 черезвычайно высокой растворимостью в воде, Так, при 20 С растворимость нитрита натрия составляет 82,9 r на 100 r 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 r 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 стехиометрическом соотношении, Соотношения всех комбинаций реагентов по массе, обеспечивающие их стехиометрическое взаимодействие, представлены в табл. 1.

Сравнение 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 1 м воды (пластовой или нагнетаемой в скважину) 552,9 кг сульфата

30 зом

35 для обработки количества тепла, а также

50

5

25 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 следуюшем соотношении:

1 мз формалина — 0,684 м аммиака;

Концентрация товарного формалина

37%, плотность 1110 кг/м .

Концентрация товарного аммиака 25%, плотность 907 кг/м .

С учетом этого масса смеси двух полученных растворов составит 1730,4 кг, В расчете также на 1000 кг такой смеси в результате реакции будет выделено 480,78

МДж тепла, а расчетный прирост температуры составит порядка 115ОС, Таким образом, по предлагаемому способу в расчете на единицу массы раствора 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 обра1. Определяют количество воды, содержащееся на забое скважины или в пласте.

2. Рассчитывают количество и соотношение реагентов, исходя из необходимого количество воды, необходимое для их растворения.

3. На поверхности скважины готовят смесь двух реагентов на углеводородной 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 нагнетают недостающий объем воды.

5. Оставляют скважину на 30 — 60 мин для растворения, взаимодействия реагентов и теплового воздействия на породы пласта, 6. Производят освоение скважины и пуск ее в эксплуатацию, В качестве жидкости-носителя солей гидразина, гидроксиламина и нитритов может быть использована любая углеводородная 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 воэ1816854 мо>кностями пескосмесительных агрегатов, применяемых для закачки суспензии в пласт.

Рекомендуется использовать концентрации реагентов в нефти, аналогичные при- 5 меняемым для подачи песка при гидравлическом разрыве пласта(см. табл. 2; по рекомендациям ТатНИПИнефть), Пример, Способ реализуют в скважине, термогидродинамические исследования 10 которой показали необходимость воздействия на призабойную зону пласта количеством тепла в 9500 МДж.

Количество воды, содержащееся в обрабатываемой зоне пласта, составляет, со- 15 гласно исследованиям, 6 мз.

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

Применяют реагенты; нитрит натрия и сульфат гидразина.

Порядок проведения работ, 25

1, Определяют необходимое количество первого реагента — сульфата гидразина:

M1 - =—, g где M1 — необходимая масса первого реаген- 30 та, кг;

Q — количество тепла, которое необходимо создать, кДж;

g — удельный тепловой эффект реакции в расчете на 1 xr реагента (табл. 1), 35

9500 10

М1 3810,7 = 2493,0 Kl

2. Определяют необходимое количество второго реагента — нитрита натрия:

М1 М1

М2=

М2 где М2- необходимая масса второго реагента, кг;

M1, M2 — стехиометрические массы 45 первого и второго реагентов соответственно (табл. 1), кг;

2493 138 2646 4

М2 = 130 = 2646,4 кг, 3. Определяют общую массу обоих реа- 50 гентов:

M = M1+ М2 = 2493,0 + 2646,4 =

= 5139,4 кг.

4, Определяют количество нефти, например, вязкостью в 100 МПа с, необходи- 55 мой для приготовления суспензии реагентов (табл, 2):

М 51.39,4. 17 1 мз пк<>нц 300

5. Определяют обьем продэвочной жидкости.

Vnp.ж. =- НКТ + экс.к

HHKT ->НКт + 1нл 5экс.к. где Чнкт — объем НКТ. м :

Нэкс.к — объем эксплуатационной колонны а интервале продуктивного пласта, м;

Ннкт — глубина спуска НКТ, м;

h><, — толщина продуктивного пласта, м;

Знкт — площадь сечения НКТ, м ;

Яэкс,к — площадь сечения эксплуатационной колонны, м2, 8экс.к =

62 10 2

=1800 () 3,14+20 . 3 14 (15,2 10 )2 =5,8м2

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

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

Время закачки реагентов составит

11= н 17,1 — — 777,3 с = 13мин

garp 22 10

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

Время закачки продавочной жидкости составит Vn1э.ж. 5,8

ЦЗГР 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 а обрабатываемой зоне в расчете на единицу массы реагентов по сравнению с прототипом, что повышает эффективность обработки, 1816854

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 сква15

Таблица 1

Соотношение реагентов и тепловые эффекты реакций

Тепловой эффект реакции, кДж

Кол-во тепла (кДж) в расчете на 1 кг

Соотношения по массе

Реагент Б

Реагент А реагента Б, г реагента А, r

229,76

3305,9

3500,1

2885,0

3043,3

69,5

3329,9

2861,9

4013,9

243,26

276,96

292,16

69,5

96

85

3437,1

276

3098,4

2671,0

4856,5

4101,1

5528,9

855,15

3263,9

262

908,15

340

262

3466,2

670,19

138,105

6382,8

6639,9

4829,1

5021,5

697,19

762,99

793,39

105

170

138

158

170

158

4667,0

495,39

138

130

3810,7

3954,5

3589,8

519.09

170

130

3024.1

Хлорид гидроксиламина

Хлорид гидроксиламина

Нитрат гидроксил амина

Нитрат гидроксиламина

Сульфат гидроксиламина

Сульфат гидроксиламина

Хлорид гидразина

Хлорид гидразина

Нитрат гидразина

Нитрат гидразина

Сульфат гидразина

Сульфат ги азина

Нитрит натрия

Нитрит калия

Нитрит натрия

Нитрит калия

Нитрит натрия

Нитрит калия

Нитрит натрия

Нитрит калия

Нитрит натрия

Нитрит калия

Нитрит натрия

Нитрит калия жины или в трещины пласта двух реагентов, в виде суспензии на углеводородной жидкости, взаимодействующих между собой с выделениемтепла, отлича ющийся тем, 5 что, с целью повышения эффективности об-. работки за счет увеличения удельного теплового эффекта и общего количества тепла, в качестве реагентов используют хлорид, или нитрат, или сульфат гидразина

10 или гидроксиламина и нитрит натрия или калия.

1аблица l

Рекомендуемые концентрации реагентов в нефти

100-500

500-700

Составитель В.Семенов

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Л.Волкова

Заказ 1711 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина. 101