Способ термохимической обработки пласта

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к методам повышения продуктивности скважин и нефтеотдачи пласта. Цель - более полное использование кислорода, исключение прорыва воздуха за пределы обрабатываемой Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к методам повышения продуктивности скважин и нефтеотдачи пласта. Известно техническое решение (Способ обработки призабойной зоны скважины), согласно которому с целью повышения эффективности процесса обработки путем глубокого прогрева пласта и ускорения процесса, закачку магния и кислоты производят одновременно-раздельно. При этом взаимодействие магния с соляной кислотой происходит в скважине ниже башмака насосно-компрессорных труб, а в пласт поступает смесь закачиваемых реагентов, зоны пласта и повышение эффективности процесса. Для этого подачу воздуха осуществляют путем аэрации раствора соляной кислоты при периодическом смешивании в стволе скважины аэрированного раствора соляной кислоты с жидкими углеводородами или суспензией алюминия или магния, причем по мере увеличения объема закачки раствора соляной кислоты степень аэрации постепенно увеличивают до состояния перехода на чистый воздух. Кроме того, периодическое смешивание аэрированного раствора соляной кислоты с жидким углеводородом или суспензией алюминия или магния осуществляют выше кровли обрабатываемого пласта с использованием внутрискважиннрго эжектора, причем аэрированный раствор соляной кислоты подают на сопло эжектора-смесителя, а углеводородную жидкость или суспензию - в камеру низкого давления эжектора, а образующуюся смесь направляют в пространство под пакером, установленным выше кровли пласта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил. частично прореагировавшая в скважине. За счет этого забой скважины смывается горячими продуктами реагирования и более полно используются реагенты. Недостатком данного способа является небольшая глубина тепловой обработки и, т.е. продвижение в пласт нагретых в результате экзотермической реакции продуктов реагирования сопровождается потерями тепла. Вследствие этого наиболее интенсивно нагревается участок пласта, находящийся непосредственно у скважины, и в значительно меньшей степени - удаленные от скважины участки породы. ел с VI ю Јь 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е21 В 43/27, 43/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4866278/03 (22) 09.07.90 (46) 07.02.93. Бюл, М 5 (71) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный. институт нефтяной промышленности (72) А.К.Шевченко, И.А,Молчан, Н.А.Афанасьев, В.С.Сухинин, P.À.Ãèëÿçoâ; А.В.Малышев и В.А,Олейников (73) А.К.Шевченко, И.А.Молчан, Н.А,Афанасьев, В.С,Сухинин, P.À.Ãèëÿçîâ, А.В.Малышев и В,А.Олейников (56) Авторское свидетельство СССР

М 783464 кл. Е 21 В 43/27, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 1574799, кл. Е 21 В 43/27, 1987. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ПЛАСТА (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к методам повышения продуктивности скважин и нефтеотдачи пласта. Цель — более полное использование кислорода, исключение прорыва воздуха за пределы обрабатываемой

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к методам повышения продуктивности скважин и нефтеотдачи пласта, Известно техническое решение (Способ обработки призабойной зоны скважины), согласно которому с целью повышения эффективности процесса обработки путем глубокого nporpeea пласта и ускорения процесса, закачку магния и кислоты производят одновременно-раздельно. При этом взаимодействие магния с соляной кислотой происходит в скважине ниже башмака насосно-компрессорных труб, а в пласт поступает смесь закачиваемых реагентов,,, Я2,„, 1794181 А3 зоны пласта и повышение эффективности процесса..Для этого подачу воздуха осуществляют путем аэрации раствора соляной кислоты при периодическом смешивании в стволе скважины аэрированного раствора соляной кислоты с жидкими углеводородами или суспензией алюминия или магния, причем по мере увеличения объема закачки раствора соляной кислоты степень аэрации постепенно увеличивают до состояния перехода на чистый воздух. Кроме того, периодическое смешивание аэрированного раствора соляной кислоты с жидким углеводородом или суспензией алюминия или магния осуществляют выше кровли обрабатываемого пласта с использованием внутрискважинного эжектора, причем аэрированный раствор соляной кислоты подают на сопло эжектора-смесителя, à углеводородную жидкость или суспензию — в камеру низкого давления эжектора, а образующуюся смесь направляют в пространство под пакером,.установленным выше кровли пласта. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил. частично прореагировавшая в скважине. За счет этого забой скважины смывается горячими продуктами реагирования и более полно используются реагенты.

Недостатком данного способа является небольшая глубина тепловой обработки и, т.е. продвижение в пласт нагретых в результате экзотермической реакции продуктов реагирования сопровождается потерями тепла. Вследствие. этого наиболее интенсивно нагревается участок пласта, находящийся непосредственно у скважины, и в значительно меньшей степени — удален н ые от скважины участки породы.

1794181

Известно также техническое решение воздух и соляную кислоту(аэрированный со(Способ термохимической обработки приза- лянокислотный раствор), кислород будет бойной зоны пласта), согласно которому присутствовать в том же объекте породы, в термическое воздействие на пласт осущест- котором происходит реакция алюминия (или вляют с использованием тепла, получаемо- 5 магния) с соляной кислотой, сопровождаюго в пласте при окислительных реакциях щаяся выделением тепла и повышением алюминия (или магния) с соляной кислотой, температуры; при этом благодаря отмечена углеводородов с воздухом, причем указан- ному повышению температуры в этом объеные компоненты вводят в пласт последова- ме породы ускоряется реакция окисления тельно в виде оторочек, в качестве буфера 1О углеводородов (а также выделившегося вомежду отсрочками-суспензией алюминия дорода) кислородом, содержащимся в аэри(магния) и соляной кислотой используют рованномсолянокислотном растворе. воздух; порция воздуха заканчивается так- Положительным моментом при подаче же для продавки в пласт соляной кислоты. аэрированного раствора соляной кислоты

Недостатком данной технологии явля- "5 является и то, что подвижность пузырьков ется то, что в трещинах и высокопроницае- воздуха, поступившего вместе с раствором мых пропластках смешивание суспензии соляной кислот в трещины или поры высоко-. алюминия (магния) с соляной кислотой бу- проницаемых пропластков — намного ниже, дет недостаточноэффективным, вследствие чем подвижность воздуха, поступившего в чего использоваться реагенты (алюминий, 2О пласт ввиде воздушной оторочки(как в промагний, соляная кислота) будут не полно- тотипе),поэтомуприменениепредлагаемой стью. Кроме того, возможен прорыв возду- технологии позволяет предотвратить проха, нагнетаемого между оторочками рывы воздуха за пределы обрабатываемой реагентов(суспензиейирастворомсоляной зоны, что существенно, особенно для трекислоты) за пределы обрабатываемой зоны, 5 щиноватых и неоднородных по проницаеи как следствие — не полное использование мости пластов. Прорывы воздуха за кислорода воздуха в пределах обрабатыва- пределы обрабатываемой зоны наиболее емой зоны пласта, поэтому существует опасны в начальный моментосуществления опасность прорыва воздуха и образования процесса, когда температура в пределах обвзрывоопасной смеси газов в соседних до- ЗО рабаты ваемой зоны еще не возросла до знабывающих скважинах. чения, необходимого для протекания

Целью изобретения является более по- окислительных реакций кислорода воздуха лное использование кислорода, исключение с углеводородами. Поэтому в начальный мопрорыва воздуха за пределы обрабатывае- мент подается в пласт раствор соляной кисмой зоны пласта и повышение эффектив- 5 лоты с минимальным содержанием Boýäóxà, ности процесса за счет активизации и постепенно, по мере возрастания объема окислительных процессов втрещинах и вы- . закачанного раствора соляной кислоты, а сокопроницаемых пропластках. следовательно, и увеличения температуры в

Поставленная цель достигается тем, что обрабатываемой зоне, увеличивают степень подачувоэдуха впластосуществляютп ем 4о аэрации солянокислотного раствора по пеаэрации раствора соляной кислоты при пе- реходу на чистый воздух, Поступление по риодическом смешивании в стволе Сква- затрубному пространству скважины суспенжины подаваемого с поверхности зии алюминия (магния) в углеводородной аэрированного раствора соляной кислоты с жидкости и перемешивание ее с аэрированжидкими углеводородами или суспензией "5 ной соляной кислотой позволяет повысить алюминия (магния), причем степень аэра- температуру подаваемой в трещины смеси ции раствора соляной кислоты увеличивают (за счет реагирования алюминия или магния по мере увеличения объема закачанного в с соляной кислотой и кислорода с углеводопласт солянокислотного раствора до состо- родами); при периодической подаче в пласт яния перехода на чистый воздух. 50 полученной смеси в трещинах и высокопроСущественным отличием данного спо- ницаемых пропластках образуются "пробсоба является то, что воздух вводят в пласт . ки" из горячих продуктов окислительных вместе с раствором соляной кислоты с по- реакций, полученных при смешении аэриростепенным доведением степени аэрации до ванного раствора соляной кислоты с суспенперехода на чистый воздух. За счет этого 55 зией алюминия (или магния); свободный улучшаются условия окисления углеводоро- кислород в этих "пробках" будет расходован дов и полнее используется кислород возду- на окисление углеводородов. Если начнется ха, т,к. при подаче в пласт вслед за прорыв воздуха через горячие "пробки", то оторочкой суспензии алюминия (или маг- содержащийся в нем кислород будет расхония) оторочки, содержащей одновременно дован надополнительноеокислениеуглево179418 1 подаче суспензии алюминия — по затрубному пространству, и аэрированной соляной кислоты — по колонне лифтовых труб, на забое скважины эти потоки перемешиваются, причем поступивший на забой воздух, поднимаясь вдоль интервала перфорации, будет увлекать вверх капли соляной кислоты, интервала перфорации, будет увлекать вверх капли соляной кислоты, за счет чего лучшатся условия ее смешения с оседающими по затрубному пространству частицаи алюминия. В процессе закачки эриреванной кислоты периодически в зарубное пространство скважины вводят угеводородную жидкость и суспензию люминия на основе этой жидкости и подют образующуюся после смешения реагенов в скважине двух (или трех-) фазную месь в пласт, Пример 2. Спускают в скважину до ровли продуктивного пласта пакер 16 и усанавливают над ним скважинный эжектормеситель 17, имеющий гидравлическую вязь (в обход пакера) затрубного надпакерого пространства с подпакерным интерваом ствола скважины, Готовится суспензия з порошка алюминия (или магния) в углевоородной жидкости. Подключаются насосые агрегаты 6 и 7 — один к затрубному ространству, второй — к внутренней полоти колонны лифтовых труб, к этой же линии ерез смесительное устройство 8 подключатся воздушный компрессор 10. Закачивают пласт по затрубному пространству расчетый объем суспензии алюминия (или магия) на основе углеводородной жидкости. атем по колонне ХКТ закачивают буферый объем воды и раствор соляной кислоты, мешанный с воздухом, при этом степень эрации по мере увеличения объема закачки величивает от 0 до перехода на чистый возух. В процессе закачки аэрированной кисоты периодически в затрубное ространство скважины вводят углеводоодную жидкость или суспвнзию алюминия ли магния) на основе углеводородной жидсти, и подают образующуюся в скважинам эжекторе-смесителе смесь в пласт. осле закачки расчетных объемов всех комонентов, скважину заполняют водой и зарывают для завершения химических акций и "термопропиткин пОроды. Через

5 суток скважину осваивают и вводят в сплуатацию, при этом следят за содержаем кислорода в попутном газе, Последовательность расположения оточек закачиваемых в пласт компонентов иг. 1 и 2) здесь:

I — суспензия алюминия в углеводородй жидкости; дородов, т.е. в результате периодического смешивания их аэрированного раствора соляной кислоты с суспензией алюминия или магния предотвращается прорыв. кислорода за пределы обрабатываемой эоны, что отве- 5 чает поставленной в изобретении цели.

При применении для смешивания закачиваемых реагентов скважийного зжекторасмесителя, аэрированный раствор соляной кислоты предлагается подавать по колонне 10 у

HKT на сопло эжектора-смесителя, а углеводородную жидкость или суспензию алюми- м ния (магния) — по затрубному пространству а скважины, соединенному каналом с низконапорной камерой эжектора-смесителя. Та- 15 л кое решение обосновано тем, что для а смешения необходимо, чтобы на входе в а сопло эжектора-смесителя давление было т выше, чем в низконапорной камере; это с обеспечивается при подаче раствора соля- 20 ной кислоты по НКТ, т.е, в них возможно к создавать давление более высокое, чем в т затрубном пространстве скважины, обычно с лимитируемое прочностью труб обсадной с колонны, 25 н

На фиг. 1, 2 представлены схемы реали- л зации предлагаемого способа.термохими- и ческой обработки пласта. д

Пример 1. В скважину 1 .спускают н колонну лифтовых труб 2 и устанавливают 30 и ее башмак у подошвы обрабатываемого с пласта 3. При помощи отводов 4 и 5 к сква- ч жине присоединяют насосные агрегаты 6 и е . 7. К линии от насосного агрегата 6 через в смесительное устройство 8 присоединяют 35 н трубопроводом 9 воздушный компрессор н

10, Устанавливают емкости для нефти 11, 3 воды 12 и раствора соляной кислоты 13 и н обязывают их с насосными агрегатами 6 и 7. с

На выкидах из насосных агрегатов и воз- 40 а душного компрессора устанавливают об- у ратные клапаны 14, а на устье скважины д манометры 15. Доставляют к месту работ л емкость 16 с алюминиевой пудрой. Приго- п товление суспензии алюминия в углеводо- 45 р родной жидкости осуществляют путем (и перемешивания данных компонентов в бун- ко кере насосного агрегата 7. Закачивают на- н сосным агрегатом 7 в пласт по затрубному П пространству расчетный объем суспензии 50 и алюминия на основе углеводородной жид- к кости, после:чего по колонне лифтовых труб ре йасосным агрегатом 6 закачивают в пласт 3буферный объем воды и аэрированный рас- эк твор соляной .кислоты, приготовляемый в 55 ни смесительном устройстве 8, при этом степень аэрации по мере увеличения объема ро закачки изменением расхода воздуха от (ф компрессора 10 увеличивают от 0 до перехода на чистый воздух. При одновременной но

1794181

П вЂ” вода; . III — аэрированная соляная кислота;

IY — воздух;

Y — аэрированная углеводородная жидкость; 5

YI — смесь суспензии алюминия в углеводородной жидкости с аэрированной соляНОЙ киспотОЙ;

А — пузырьки воздуха;

 — частицы алюминия. 10

В процессе продвижения по пласту на определенном расстоянии от скважины оторочка III (соляная кислота) проникает через оторочку П (вода) и смешивается с оторочкой

I (суспензия алюминия в углеводородной 15 жидкости), вследствие чего на расчетном удалении от скважины начнутся окислительные экзотермические реакции алюминия с соляной кислотой и кислорода воздуха с углеводородами. Окислительные реакции с 20 выделением тепла будут иметь место также в отсрочках IY, Y, Yi. После закачки в пласт расчетных объемов всех компонентов, сква жину заполняют водой и закрывают для за- . вершения химических реакций и 25

"термопропитки" породы. Через 3-5 суток скважину осваивают и вводят в эксплуатацию.

Конкретный пример выполнения способа. 30

Исходные данные: глубина кровли пласта, 650 м; толшина обрабатываемого интервала, 3,0 м; 35 начальное пластовое давление, 6,5 МПа; текущее пластовое давление, 6,0 МПа; пластовая температу- 40 ра ТО=25 С(298К); пористость пласта, 0,12; нефтенасыщен ность, 0,65; фодонасыщенность, 0,35 проницаемость 80.10 мкм; 45 плотность нефти 869 кг/м; вязкость нефти; ,и=8,2 мПа с, приТ=250С,,и =-4 мПа с, при Т 50 С, р=2,3мПа с,приТ=70 С, 50

Коэффициент продуктивности скважины в начальный период эксплуатации

0,47 Т/сут МПа; текущий коэффициент продуктивности скважины 0,2 Т/сут.МПа. рабочая депрессия на пласт 5 МПа, 55 .Внутренний диаметр скважины 150 мм. диаметр лифтовых труб 62 мм.

Применяемое оборудование дпя воздействия на пласт; компрессорная установка КПУ-16/250(или СД-9/101), установка насосная АКПП-500.

Воздействие на пласт осуществляется по следующей технологии.

Готовятся суспензия алюминия и ðàñтвор соляной кислоты. Концентрация алюминия в суспензии принята равной 15 мас., а концентрация раствора соляной кислоты 20 мас. . Должно быть приготовлено 6000 кг суспензии, содержащей 900 кг алюминия и 5100 кг легкой нефти, а также

24000 кг кислотного раствора, содержащего

4800 кг соляной кислоты (в пересчете на

100%). При указанной выше концентрации реагентов и подаче потоков суспензии и кислотного раствора при соотношении массовых расходов 1:4, при смешении может быть получена температура продуктов реакции, равная 180 С. Воздействие на пласт

Осуществляется по следующей технологии: закачивают в затрубное пространство 1000 кг суспензии и продавливают в пласт легкой нефтью; затем закрывают задвижку на.затрубном пространстве и подают в НКТ 1м воды и азрированную соляную кислоту в количестве 4000 кг, увеличивая степень аэрации от 0 до перехода на чистый воздух.

После этого в затрубное пространство скважины закачивают суспензию алюминия, в количестве 2000 кг, вытесняя нефть в пласт через эжектор-смеситель, продолжая подавать в него по НКТ воздух. Суспензию алюминия продавливают нефтью, после подхода суспензии к эжектору-смесителю подают в НКТ аэрированный раствор соляной кислоты, продолжая закачку в затрубное пространство нефти, обеспечивают процесс смешения суспензии алюминия с аэрированной кислотой; при этом соотношение скоростей подачи суспензии по затрубному пространству на эжектор-смеситель и раствора соляной кислоты в НКТ должно быть 1:4. При таком соотношении расходов в результате экзотермической реакции темпера гура смеси (после завершения реакции алюминия и соляной кислоты будет равна 180 С, что достаточно дпя протекания реакции низкотемпературного окисления углеводородов нефти кислородом. Затем продавливают в пласт 1000 кг суспензии на основе алюминия и легкой нефти без подачи раствора соляной кислоты на НКТ, а затем подают в пласт

4000 кг аэрированного раствора соляной кислоты, постепенно увеличивая степень аэрации до перехода на чистый воздух. Оставшуюся суспенэию, в количестве 2000 кг подают в затрубное пространство и вытесняют нефтью при одновременной подаче по

НКТ аэрированного раствора соляной кис10

i 794181 лоты в количестве 8000 кг, увеличивая степень аэрации до перехода на чистый воздух в конце вытеснения суспензии иэ затрубного пространства скважины через эжекторсмеситель; скорость вытеснения суспензии 5 из затрубного пространства и скорость подачи соляной кислоты должны поддерживаться при соотношении 1: 4, Общее количество закачанного воздуха на всех этапах обработки должно составить 8000 мз. 10

Продолжительность выдержки скважины на термопропитку 72 ч. Согласно расчетам, после завершения окислительных процессов температура в трещинах в радиусе 6 м увеличится с 25 до 130 С, а после перераспре- 15 деления температуры по объему среднее значение температуры породы в интервале (по толщине) 3 м станет равным 70 С.

Вследствие этого в зоне обработки в радиусе 6 м будет снижена вязкость нефти, 20 расплавятся твердые углеводороды (смолы, 25

Формула изобретения

1, Способ термохимической обработки пласта, включающий закачку в пласт ñóñпензии алюминия или магния, раствора соляной кислоты и воздуха, о т л и ч а ю щ и и - 30 с я тем, что, с целью более полного использования кислорода, исключения прорыва воздуха за и ределы обрабатываемой зоны пласта и повышения эффективности процесса, подачу воздуха осуществляют аэра- 35 цией раствора соляной кислоты при периодическом смешивании его в стволе скважины с жидкими углеводородами и суспензией алюминия или магния, причем по мере увеличения объема закачки раствора 40 соляной кислоты или суспензии алюминия

В емя после об аботки скважин, мес

Показатели

3,2

1,75

4,2

1,0

0,75

1,0

1,5

1,0

0,25

1,0

0,1

1,0

2,2

1,0

3,2

1,0

2,5

232 304

314

Дебит скважины после обработки, т/сут.

Дебит скв, по базовому варианту (без обработки), т/сут, Прирост дебита, т/сут.

Дополнительная добыча нефти за месяц, т

Накопленная дополнительная добыча не ти,т парафины), закупоривающие трещины, что позволит улучшить фильтрационную характеристику прискважинной зоны пласта, Кроме того будут приобщены в разработку недренированные интервалы разреза, повысится коэффициент нефтеизвлечения.

Прогноз изменения дебита скважины во времени после воздействия на пласт и количество дополнительно добытой нефти представлены в таблице.

Затраты материалов на одну скважинообработку; алюминиевая пудра 0,900 т, соляная-кислота (20% мас,) — 24 т, нефть — 15 т, вода — 20 т, сжатый. воздух (Р - 10 МПа)—

8 тыс.м, Предлагаемая технология, как видно из описания, может быть осуществлена с использованием обычно имеющихся на нефтедобывающих предприятиях оборудования и материалов, или магния степень аэрации постепенно увеличивают до перехода на чистый воздух.

2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что периодическое смешивание аэрированного раствора соляной кислоты с жидкими углеводородами или суспенэией алюминия или магния осуществляют выше кровли обрабатываемого пласта в внутрискважинном эжекторе, причем аэрированный раствор соляной кислоты подают на сопло эжектора, а углеводородную жидкость или суспензию алюминия или магния — в камеру низкого давления эжектора, а образующуюся смесь направляют в пространство под пакером, установленным выше кровли пласта, 1794181.1 794181

Составитель А,Шевченко

Техред M.Moðãåí àë Корректор Т.Вашкович

Редактор С.Кулакова

Заказ 529 Тираж Подписное

ВКИИПИ 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