Способ обработки прискважинной зоны пласта

 

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для восстановления коллекторских свойств прискважинной зоны продуктивного пласта, в частности карбонатсодержащего пласта. Обеспечивает повышение проницаемости пласта и экологическую безопасность. Сущность изобретения: в скважину подают концентрированный водный раствор хлорида аммония. Спускают в перфорированную зону продуктивного пласта источник тепловой энергии и осуществляют температурное воздействие на прискважинную зону продуктивного пласта. В качестве источника тепловой энергии используют источник, который при сжигании воздействует на прискважинную зону пласта высокотемпературными продуктами горения и обеспечивает разогрев в скважине, при котором происходит термическое разложение хлорида аммония с образованием соляной кислоты для обработки прискважинной зоны пласта и аммиака для газодинамического воздействия на эту зону. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта, в частности карбонатсодержащего пласта.

Известны способы обработки прискважинной зоны продуктивного пласта как химически активными жидкостями, так и термогазохимические. Одним из известных является способ, основанный на солянокислотной обработке прискважинной зоны продуктивного пласта [1]. Применение чистой соляной кислоты очень ограничено вследствие высокой агрессивности последней по отношению к металлоконструкциям и загрязнения окружающей среды.

Известен способ обработки призабойной зоны, основанный на сжигании в интервале продуктивного пласта высокоэнергетических термогазохимических источников продолжительного действия в комплексе с имплозионным воздействием. В результате отработки термогазохимического источника происходит размягчение асфальтосмолистых и парафинистых кольматирующих элементов, снижение их вязкости [2].

Известен способ термокислотной обработки призабойной зоны пласта, заключающийся в закачке в скважину буферной жидкости, в подаче в призабойную зону жидкости-носителя в виде водного раствора формальдегида, содержащего порошок магния, и химического реагента, в качестве которого используют водный раствор хлорида аммония. В качестве теплового источника используется магний, который, вступая в реакцию химического взаимодействия формальдегида с хлоридом аммония, повышает температуру смеси в скважине [3].

Способ позволяет повысить эффективность обработки призабойной зоны, снизить коррозию скважинного оборудования от воздействия на него химреагентами.

Однако фактор теплового воздействия на пласт малоэффективен, поскольку большая часть тепловой энергии расходуется на теплоотдачу окружающей жидкости, обсадной колонне и цементному камню, что приводит к недостаточному растворению карбонатных пластов, а также к низкой проницаемости пласта. Кроме того, применение формальдегида делает использование способа весьма опасным с экологической точки зрения.

Сущность изобретения. Изобретение направлено на создание экологически чистого способа обработки прискважинной зоны продуктивного пласта, позволяющего повысить его проницаемость и интенсифицировать добычу нефти.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в том, что под воздействием высокой температуры продуктов сгорания порохового заряда в интервале прискважинной зоны продуктивного пласта заранее закаченный в него концентрированный водный раствор хлорида аммония разлагается с образованием хлористого водорода и аммиака. При соединении хлористого водорода с водой получается водный раствор соляной кислоты с концентрацией, достаточной, чтобы при обработке им пласта произошло частичное растворение карбонатных пород, обеспечивающее повышение проницаемости пласта. В свою очередь, аммиак проникает в породу и за счет пульсации газового пузыря происходит дополнительная очистка фильтрационной зоны пласта, в случае соединения с нефтью аммиак снижает ее вязкость, что приводит к интенсификации добычи нефти. Закачиваемый водный раствор хлорида аммония технологически и экологически безопасен, что позволит при использовании данного способа не разрушать окружающую среду.

Данный технический результат достигается путем подачи в скважину концентрированного водного раствора хлорида аммония, спуска в перфорированную зону продуктивного пласта источника тепловой энергии, который при сжигании его воздействует на прискважинную зону продуктивного пласта высокотемпературными продуктами горения, обеспечивая разогрев в скважине, при котором происходит термическое разложение хлорида аммония с образованием соляной кислоты и аммиака. В качестве источника тепловой энергии используют пороховой или термитный заряд. Для обработки объектов, заполненных скважинной жидкостью повышенной плотности, в вводимый концентрированный водный раствор хлорида аммония вводят растворимые в воде хлориды металлов с плотностью не менее 1,2 г/см³.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью агрегата закачивают через насосно-компрессорные трубы (НКТ) в обрабатываемый интервал прискважинной зоны продуктивного пласта концентрированный (15-40%) водный раствор хлорида аммония. После этого спускают источник тепловой энергии в виде порохового заряда и по команде с земной поверхности его поджигают. В результате сгорания пороховых зарядов возникает мощное тепловое воздействие на скважинную жидкость, при котором происходит термическое разложение хлорида аммония с образованием основных газов: хлористый водород и аммиак. Хлористый водород сразу растворяется в воде, образуя соляную кислоту концентрации, достаточной для растворения карбонатных пород. В свою очередь, аммиак производит газодинамическое воздействие на фильтрационную зону пласта и флюиды.

Состояние системы NK₄Cl + H₂O вследствие явлений электролитической диссоциации и гидролиза можно описать уравнением NH₄Cl + 2H₂O ⇄ NH₄OH + H₃O⁺ + Cl^-.

Повышение температуры системы сдвигает равновесие вправо, но если нагрев жидкости идет только за счет пластовой температуры, сдвиг незначителен и раствор ведет себя как слабая соляная кислота.

Действие раствора на породы прискважинной зоны продуктивного пласта при невысоких температурах определяется вялотекущими параллельными реакциями перехода нерастворимых в воде карбонатов в водорастворимые хлориды и бикарбонаты: CaCO₃ + 2NH₄Cl + H₂O ⇄ CaCl₂ + 2NH₄OH + CO₂; 2CaCO₃ + 8NH₄Cl + 2H₂O ⇄ CaCl₂ + Ca(HCO₃)₂ + 2NH₄OH; а алюминатов в хлориды: Ca(AlO₂)₂ + 8NH₄Cl + 4H₂О ⇄ CaCl₂ + 2AlCl₃ + 8NH₄OH При мощном тепловом воздействии в результате сгорания пороховых зарядов разогрев скважинной жидкости значителен и возникают условия не только для активизации указанных реакций, но и дополнительного смещения равновесия реакций NH₄Cl с карбонатами, так как при температурах порядка сотен градусов двуокись углерода выходит из ассоциативной связи с водой, а такая температура для CO₂ сверхкритична. Замеры температуры при тепловых воздействиях на пласт показывают, что при применении пороховых зарядов в скважине реально достижимы разогревы 600 - 700^oC. В зоне сильных разогревов высока вероятность диссоциации хлорида аммония по типу реакций с переносом протона NH₄Cl --- > NH₃ газ + HCl газ Газообразный хлористый водород частично реагирует непосредственно с породой прискважинной зоны продуктивного пласта CaCl₃ + 2HCl ---> Ca²⁺ + 2Cl^- + H₂O + CO₂, а частично растворяется в воде с образованием соляной кислоты
HCl + H₂O ⇄ H₃O⁺ + Cl^-
и соляная кислота разлагает компоненты породы по типу реакций
2H₃O + CaCO₃ --- Ca^2a + 3H₂O + CO₂
Насыщенный раствор хлорида аммония при температуре 20^oC содержит 37,3% NH₄Cl, то есть при полной диссоциации соли эта система содержит 24% соляной кислоты. При кислотной обработке прискважинной зоны продуктивных пластов, в частности карбонатсодержащих, обычно используется 10-20%-ная соляная кислота и по предлагаемому способу становится реальным достижение эффекта воздействия аналогично эффекту солянокислотной обработки. Для обработки объектов, заполненных скважинной жидкостью повышенной плотности, возможно увеличение удельного веса химически активной жидкости введением в раствор хлорида аммония водорастворимых хлоридов металлов (NaCl, CaCl₂, MgCl₂).

Составляющие технологической цепочки просты, хорошо отработаны и широко используются на промыслах.

Источники информации
1. Овнатанов Г. Т. Вскрытие и обработка пласта. - М.: Недра, 1970 с. 164-168, 228-240.

2. Научно-технический вестник "Каротажник", Тверь, изд. АИС, N 40, 1997, с. 81-85.

3. Авт. св. N 1668645, МКИ E 21 В 43/27, 1991, БИ N 29.

Формула изобретения

1. Способ обработки прискважинной зоны пласта, заключающийся в подаче в скважину концентрированного водного раствора хлорида аммония, спуске в перфорированную зону продуктивного пласта источника тепловой энергии и последующее температурное воздействие на прискважинную зону продуктивного пласта, отличающийся тем, что в качестве источника тепловой энергии используют источник, который при сжигании воздействует на прискважинную зону продуктивного пласта высокотемпературными продуктами горения и обеспечивает разогрев в скважине, при котором происходит термическое разложение хлорида аммония с образованием соляной кислоты для обработки прискважинной зоны продуктивного пласта и аммиака для газодинамического воздействия на эту зону.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника тепловой энергии используют пороховой или термитный заряд.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в концентрированный водный раствор хлорида аммония вводят растворимые в воде хлориды металлов с плотностью не менее 1,2 г/см³.