Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта

 

Изобретение относятся к нефтедобывающей промышленности. Изобретение позволяет увеличить эффктивность процесса освоения новых скважин и возбуждения использованных, снизить время обработки и повысить проницаемость пласта. Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта включает закачку в зону обработки пласта горючеокислительного состава (ГОС), содержащего мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту, перманганат калия, карборан, аммиачную селитру и воду, введение в зону расположения горючеокислительного состава инициатора горения, содержащего 10-30 мас.% алюминия и 70-90 мас.% оксида хрома VI в количестве не более 10% от массы компонентов горючеокислительного состава с последующим освоением скважины, при этом ГОС содержит компоненты преимущественно в следующем соотношении, 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, аммиачная селитра до 100, а в качестве карборана используют преимущественно изопропилметакарборан. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам термохимического воздействия на призабойную зону пласта, и может быть использовано для улучшения проницаемости и восстановления продуктивного пласта при добыче нефти, газа и газового конденсата.

Известен способ для термохимической обработки прискважинной зоны нефтяного пласта, включающий последовательную закачку в зону пласта горючеокислительного состава (ГОС), содержащего кислородсодержащее органическое соединение или их смесь, водный раствор нитрита натрия, затем закачку в зону расположения ГОС соляной кислоты [1] . После закачки в пласт реагентов в прискважинной зоне происходит внутрипластовое горение, при этом индукционный период внутрипластовой экзотермической реакции составляет более 100 минут, а общее время обработки скважины достигает 400 минут, что является основным ограничением для широкого использования способа обработки глубинных скважин.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ термохимической обработки пласта, включающий закачку в зону продуктивного пласта горючеокислительного состава, содержащего водный раствор нитрата аммония (аммиачной селитры), хлористого аммония и/или гидроортофосфата аммония, введение в зону расположения горючеокислительного состава инициатора горения, в качестве которого используют пороховой заряд взрывчатого вещества (ВВ) [2]. Достаточно длительное время обработки (~130 с), использование ВВ и довольно сложная организация способа ограничивают возможности его использования.

Задачей изобретения является создание нового способа термохимической обработки призабойной зоны пласта, позволяющего: повысить эффективность обработки за счет увеличения удельного теплового эффекта и общего количества тепла, выделяющегося при сгорании компонентов; повысить безопасность процесса; снизить время внутрипластовой экзотермической реакции; повысить проницаемость пласта за счет образования в нем магистральных трещин; повысить продуктивность скважин.

Задача достигается тем, что способ термохимической обработки призабойной зоны пласта включает закачку в зону обработки пласта горючеокислительного состава, содержащего мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту, перманганат калия, карборан, аммиачную селитру и воду, введение в зону расположения горючеокислительного состава инициатора горения, содержащего 10-30 мас. % алюминия и 70-90 мас.% оксида хрома VI в количестве не более 10 % от массы компонентов горючеокислительного состава с последующим освоением скважины, при этом ГОС содержит компоненты преимущественно при следующем соотношении, 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 Аммиачная селитра - До 100 а в качестве карборана используют преимущественно изопропилметакарборан.

ГОС готовят на поверхности, смешивая компоненты в следующей последовательности: вода, мочевина, селитра, концентрированная 54-68 %-ная азотная кислота, уксусная кислота 80-98 %-ной концентрации, перманганат калия, карборан. При добавлении азотной кислоты в состав мочевина образует с ней комплекс азотнокислой мочевины, при этом азотная кислота утрачивает свои кислотные и коррозионные свойства и не взаимодействует с материалом нефтедобывающего оборудования.

Перманганат калия пассивирует поверхность используемого оборудования, а также повышает теплосодержание состава. Карборан понижает вязкость ГОС, что делает его эффективным для использования при пониженных температурах в северных районах. Кроме того, карборан усиливает горючесть состава и способствует цепному взаимодействию компонентов. Уксусная кислота стабилизирует компоненты состава.

Инициатор горения готовят смешиванием порошков алюминия и оксида хрома VI с последующим прессованием приготовленной смеси в таблетки и покрытием их парафином или канифолью.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Закачивают необходимое количество ГОС через насосно-компрессорную трубу (НКТ) в призабойную зону пласта. Концентрация компонентов ГОС, указанная в формуле, является преимущественной, но в зависимости от глубины обрабатываемых скважин, от горно-геологических условий, сложности составов асфальтеносмолистых отложений, степени карбонатности породы, вязкости нефти и т.д. соотношение компонентов может быть несколько изменено в ту или другую сторону. Сразу же вводят в зону расположения ГОС необходимое количество инициатора горения. Количество инициатора горения зависит от сложности обрабатываемой скважины и по расчетным данным составляет не более 10% от массы ГОС. При контакте компонентов ГОС и инициатора горения в обсадной трубе начинается экзотермическая реакция взаимодействия компонентов, переходящая в режим цепного горения.

Алюминий, входящий в состав инициатора горения, вначале вступает во взаимодействие с водой с выделением водорода, 15148 кДж/кг тепла и повышением температуры до ~2000 К. Затем алюминий реагирует с оксидом хрома с выделением тепла более 20000 кДж/кг и повышением температуры более 2500 К.

Тепловыделение реакций алюминия с водой и оксидом хрома инициирует процессы разложения азотнокислой мочевины, горение мочевины и аммиачной селитры с выделением кислорода, азота и диоксида углерода. Кислород проникает в объем пласта и выжигает в порах и трещинах асфальтеносмолистые отложения с интенсивным выделением оксидов углерода, азота и паров воды.

Процесс взаимодействия компонентов носит цепной характер, переходящий в горение. Карборан и перманганат усиливают процесс горения, тепло- и газовыделение.

Процесс взаимодействия компонентов ГОС и инициатора горения проходит в течение не более 20 с, с повышением температуры внутри пласта до ~400^o С и повышением давления от 10 до 60 МПа и выше. Резкое повышение давления при использовании компонентов ГОС способствует образованию и фиксации трещин в пласте, превращая их в магистральные.

В таблице представлены используемые рабочие составы ГОС и инициатора горения, отработанные на модели пласта. Толщина модели пласта 4 м, пластовая температура 20^oC, радиус обработки 1 м.

В объем пористой модели, содержащей в качестве пористой среды кварцевый песок, насыщенный загущенной до 70 % нефтью с асфальтеносмолистыми отложениями, вводят через НКТ необходимое количество ГОС. Модель соединяют с емкостью, содержащей ГОС и из емкости подают необходимое количество ГОС в объем пласта. Затем в зону расположения ГОС вводят инициатор горения. Начало и окончание реакции контролируют по показаниям встроенных в объем пласта термопар. После введения инициатора горения сразу же начинается реакция, температура внутри пласта повышается до 350^oC, давление до 10 МПа, время реакции 5 с. После окончания реакции осуществляют обратный поток нефти при 50^oC и постоянном перепаде давления 0,2 МПа (этап эксплуатации). После обработки составами 1-3 проницаемость модельного пласта полностью восстановилась.

Способ был также опробован при обработке высокоглубинных выработанных скважин (более 2000 м) и показал высокие результаты.

Способ эффективен, безопасен, позволяет снизить время обработки скважин, повысить проницаемость пласта в основном за счет образования магистральных трещин, может быть использован в любых регионах добычи нефти и газа для возбуждения использованных и освоения новых скважин.

Источники информации 1.Патент РФ N 2070283, Е 21 В 43/24, 1996.

2.Патент РФ N 2064576, Е 21 В 43/263, 1996.

Формула изобретения

1. Способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающий закачку в зону обработки пласта горючеокислительного состава, содержащего аммиачную селитру и воду, введение в зону расположения горючеокислительного состава инициатора горения с последующим освоением скважины, отличающийся тем, что горючеокислительный состав дополнительно содержит мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту, перманганат калия и карборан, а инициатор горения, содержащий 10 - 30 мас.% алюминия и 70 - 90 мас.% оксида хрома VI, вводят в зону расположения горючеокислительного состава в количестве не более 10% от массы компонентов горючеокислительного состава.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что горючеокислительный состав содержит компоненты преимущественно при следующем соотношении, 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
Аммиачная селитра - До 100
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве карборана используют преимущественно изопропилметакарборан.

РИСУНКИ

Рисунок 1