Способ комплексного селективного воздействия на нефтяной пласт и устройство для его осуществления

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны пласта с трудноизвлекаемыми запасами нефти. Комплексное селективное воздействие на нефтяной пласт включает доставку теплогазогенератора, работающего на жидком химическом реагенте с экзотермической реакцией разложения при контакте с катализатором, в интервал обработки пласта, инициирование реакции катализатором, воздействие на стенки скважины истекающим из отверстий корпуса высокотемпературным газом. Теплогазогенератор размещают между двумя пакерами одинаковой конструкции на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), приводимыми в рабочее положение созданием весовой нагрузки. Используют НКТ, снабженные воздушной имплозионной камерой с атмосферным давлением, грязесборной емкостью и якорем механического действия, присоединенным к нижнему пакеру. Ствол нижнего пакера заглушен заглушкой. В верхнем контейнере теплогазогенератора размещен жидкий химический реагент, в нижнем - жидкий катализатор. Крышка верхнего контейнера ограничена толкателем, фиксированным срезаемым штифтом. Нижний контейнер образован нижним толкателем с выступом-иглой, перегородкой-днищем и цилиндром. Нижний толкатель жестко закреплен штифтом и выполнен из упругодеформируемого материала. Верхний контейнер выполнен из разрушаемого под механическим воздействием материала. Верхний пакер взаимодействует с толкателем, а нижний - с перегородкой-днищем. Инициирование экзотермической реакции осуществляют с предварительным разрушением перегородки-днища механическим воздействием штоками стволов пакеров в завершающей операции приведения последних в рабочее положение. Далее извлекают продукты очистки и отбирают их в имплозионную камеру и грязесборную емкость. Нижний конец верхнего пакера снабжен гидравлическим реле. Повышается эффективность воздействия на пласт, упрощается конструкция, повышается безопасность использования. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при обработке призабойной зоны пласта с трудноизвлекаемыми запасами нефти с целью восстановления пропускной способности фильтра и увеличения производительности скважины.

Известен способ обработки пристенной зоны интервала продуктивного пласта [1] высокотемпературным газом, выделяющимся при сжигании порохового заряда электровоспламенителем путем подачи электрического тока геофизическим кабелем, спускаемым в скважину, и периодическим многократным созданием кратковременных депрессий и репрессий с помощью забойного пульсатора (типа пластоиспытателя) горячей газожидкостной смесью.

Недостатком способа является то, что для его осуществления требуется сложное оборудование, подвод электрического тока к термогазогенератору с пороховым зарядом по геофизическому электрическому кабелю для поджига, имеется опасность в аварийных ситуациях срабатывания терогазогенератора в невостребованном интервале скважины.

Известен также способ восстановления коллекторских свойств нефтяного пласта [2] в пристенной зоне скважины путем очистки от парафина и асфальтено-смолистых отложений высокотемпературным газом, тем самым восстанавливая пропускную способность фильтра и, следовательно, увеличивая производительность скважины.

Способ предусматривает доставку в обрабатываемый интервал продуктивного пласта теплогазогенератора, работающего на жидком химическом реагенте (однокомпонентное топливо) с экзотермической реакцией разложения, например, в качестве которого используют концентрированную перекись водорода Н₂О₂, окись этилена или гидразин, при контакте с катализатором, возбуждение (инициирование) реакции разложения в реакторе катализатором и воздействие на стенки скважины высокотемпературным парогазом, выделившимся в результате реакции, через отверстия в корпусе реактора.

Известный способ по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Не умоляя достоинства известного способа, отметим, что высокотемпературный парогаз, истекающий через отверстия реактора, удаляя со стенок скважины асфальтено-смолопарафинистые отложения, разбавляется одновременно и скважинной жидкостью, чаще всего пластовой водой, которая обычно обладая большой плотностью, чем нефть, занимает призабойную зону, включая и интервал продуктивного пласта. Нагретая жидкость с продуктами очистки замещается более холодными слоями воды, находящимися выше. Вскоре температура на забое стабилизируется до первоначальной величины. Поскольку откачка жидкости с загрязнениями не предусмотрена, повторное налипание продуктов очистки к стенкам скважинного фильтра не исключается, сводя на нет проводимое мероприятие.

Задачей настоящего изобретения является создание способа обработки призабойной зоны пласта продуктивного пласта повышенной эффективностью с использованием более простых технических средств.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим доставку теплогазогенератора, работающего на жидком химическом реагенте с экзотермической реакцией разложения при контакте с катализатором, в интервал обработки пласта, инициирование экзотермической реакции жидкого химического реагента, например перекиси водорода (Н₂О₂), катализатором, воздействие на стенки скважины с асфальтено-смолопарафиновыми отложениями истекающим из отверстия корпуса выделившимся высокотемпературным газом.

Новым является то, что теплогазогенератор размещают между двумя пакерами одинаковой конструкции на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), приводимыми в рабочее положение созданием осевой нагрузки весом колонны НКТ, для доставки теплогазогенератора в интервал обработки пласта используют НКТ, снабженные воздушной имплозионной камерой с атмосферным давлением, грязесборной емкостью и якорем механического действия, присоединенным к нижнему пакеру, ствол которого заглушен заглушкой, инициирование экзотермической реакции жидкого химического реагента, например перекиси водорода Н₂O₂, катализатором с предварительным разрушением перегородки-днища, разделяющей контейнер с жидким реагентом, например перекисью водорода Н₂О₂, от катализатора, механическим воздействием штоками стволов пакеров в завершающей операции приведения последних в рабочее положение, извлекают продукты очистки из пласта и его призабойной зоны и отбирают их в имплозионную камеру с атмосферным давлением и грязесборную емкость, при этом для инициирования экзотермической реакции используют жидкий катализатор, причем доставку теплогазогенератора осуществляют в компоновке с испытателем пласта для создания депрессии и репрессии на пласт.

Известно устройство для очистки труб (см. [2]), включающее спускаемый в скважину на штанге или тросе теплогазогенератор, внутри корпуса которого в контейнере размещен жидкий реагент экзотермического разложения, под воздействием катализатора который поступает к последнему через запорно-регулирующий клапан, реактор с катализатором, в котором выполнены отверстия для выхода высокотемпературной газовой смеси - продукта разложения, а также систему других клапанов.

Недостатком известного устройства является то, что его изготовление вызывает ряд технологических трудностей с обеспечением надежности в работе. Кроме того, в нем не предусмотрены технологические операции по отбору и подъему на поверхность продуктов обработки стенок скважины, что резко снижает эффективность обработки, сводя на нет проводимые мероприятия.

Известно также устройство для воздействия на пласт (см. [1]), содержащее термогазогенератор, размещенный в трубчатом корпусе с отверстиями, воздушную имплозионную камеру с атмосферным давлением, испытатель пласта (пульсатор) для создания репрессии и депрессии на пласт, запорный и циркуляционный клапаны, якорь, грязесборник и пакер, разобщающий кровельные части продуктивного пласта.

Указанное устройство по технической сущности более близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.

В этом устройстве недостатки, присущие аналогу в [2], устранены. Однако оно сложно по конструктивному исполнению. Требует наличия двух якорей, спуска в полость НКТ геофизического кабеля со стандартной электроконтактной розеткой и грузом для подачи электрического тока для воспламенения порохового заряда в термогазогенераторе и тем самым образования высокотемпературного газа. Следовательно, это требует вызова геофизической партии. Кроме того, использование пороховых зарядов в качестве источника высокотемпературного газа требует соблюдения техники безопасности при транспортировании его к месту назначения и спуске его в скважину. Устройство также не исключает опасность воспламенения заряда в невостребованном интервале скважины, что связано с возможными осложнениями, требующими для их устранения затрат труда и времени.

Задачей настоящего изобретения, подлежащего защите охранным документом, является создание устройства, в котором устранены перечисленные недостатки, присущие прототипу.

Поставленная задача решается описываемым устройством, включающим теплогазогенератор, размещенный в трубчатом корпусе с отверстиями, воздушную имплозионную камеру с атмосферным давлением, испытатель пласта для создания репрессии и депрессии на пласт, запорный и циркуляционный клапаны, якорь и пакер, разобщающий кровельную часть продуцированного пласта.

Новым является то, что оно снабжено дополнительным пакером, разобщающим подошвенную часть продуктивного пласта и соединенным с корпусом теплогазогенератора, причем стволы обоих пакеров снабжены штоками, обращенными друг к другу и взаимодействующими в завершающей операции приведения пакеров в рабочее положение: верхний - с зафиксированным срезаемым штифтом толкателем, для разрушения крышки контейнера с жидким химическим реагентом, а нижний - с перегородкой-днищем с помощью выступа-иглы нижнего толкателя, причем нижний конец верхнего пакера снабжен гидравлическим реле, срабатывающим при достижении максимальной величины давления в замкнутом пространстве между пакерами в конце процесса экзотермической реакции, а в качестве грязесборной емкости служит ствол нижнего пакера и якоря.

Предварительные патентные исследования, проведенные по патентному фонду института ТатНИПИнефть, а также по научно-технической литературе, показали, что технические решения аналогичного назначения, как у предложенного, с получением такого положительного эффекта не обнаружены. Следовательно, по мнению авторов, заявляемый объект удовлетворяет критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображена общая компоновка устройства для осуществления способа комплексного селективного воздействия на нефтяной пласт, спущенного в скважину после срабатывания якоря, но уплотнительные элементы пакеров при этом только частично заняли рабочее положение, в частичном разрезе.

На фиг.2 изображен теплогазогенератор, размещенный между двумя пакерами, внутри которого размещены контейнеры для жидкого химреагента с экзотермической реакцией и жидкого катализатора, которые разделены разрушаемой перегородкой-днищем контейнера для жидкого химреагента, процесс приведения уплотнительного элемента пакеров в рабочее положение, в частичном разрезе.

Устройство для осуществления комплексного селективного воздействия на нефтяной пласт содержит теплогазогенератор (см. фиг.2), в корпусе которого выполнены отверстия 2 для выхода струи высокотемпературной парогазовой смеси.

Внутри термогазогенератора размещены два контейнера, в верхнем 3 из которых размещен жидкий химреагент с экзотермической реакцией разложения, в качестве которого могут быть использованы реагенты на основе перекиси водорода, окиси этилена или гидразина, а в нижнем 4 - жидкий катализатор, в качестве которого могут быть использованы водные растворы соли переходных металлов, например водные растворы перманганата натрия - NaMnO₄, перманганата кальция - CaMnO₄, хлорида меди - CaCl₂ или хлорида железа - FeCl₃ и т.д.

Контейнер 3 для жидкого химреагента выполнен из разрушаемого материала под механическим воздействием. Его крышка 5 ограничена толкателем 6, фиксированным срезаемым штифтом 7. А нижний контейнер 4 образован нижним толкателем 8 с выступом-иглой 9, перегородкой-днищем 10 контейнера 3 и цилиндром 11. Нижний толкатель 8 жестко закреплен штифтом 12 и выполнен из упругодеформируемого материала. Термогазогенератор установлен между двумя пакерами 13 и 14 одинаковой конструкции, приводимыми в рабочее положение созданием осевой нагрузки весом насосно-компрессорных труб 15 (НКТ), на которых спускают устройство в сборе, и предназначенными для разобщения интервала продуктивного пласта 16 (см. фиг.1). Стволы обоих пакеров снабжены штоками 17 и 18, обращенными друг к другу и взаимодействующими в завершающей операции приведения пакеров в рабочее положение: верхний - с толкателем 6 для разрушения крышки 5 контейнера 3 с жидким химическим реагентом, а нижний - с перегородкой-днищем 10 с помощью выступа-иглы 9 нижнего толкателя 8. К нижнему пакеру 14 присоединен якорь 19 механического действия, ствол 20 которого герметично заглушен заглушкой 21. Устройство содержит также воздушную имплозионную камеру 22 с атмосферным давлением и представляет собой полость НКТ, запорный клапан 23 типа КЗУ-95, циркуляционный клапан 24, впускной клапан 25. Пакер 13, запорный клапан 23, циркуляционный клапан 24, впускной клапан 25 являются составными элементами серийно выпускаемого испытателя пласта типа ИПГ-95 для создания кратковременных депрессий и репрессий на пласт. Нижний конец верхнего пакера 13 снабжен гидравлическим реле 26, срабатывающим при достижении максимальной величины давления в замкнутом пространстве между пакерами в конце процесса экзотермической реакции. Ствол якоря в нижней части снабжен контроллером 27 для регистрации гидродинамических параметров пласта. В качестве грязесборной емкости служит ствол нижнего пакера 14 и якоря 19.

Процесс реализации способа приведен в описании работы устройства для осуществления способа.

Устройство работает следующим образом.

Его спускают в скважину в собранном виде в интервал обрабатываемого продуктивного пласта, как это изображено на фиг.1, предварительно заполнив контейнеры 3 и 4 жидким химреагентом экзотермической реакции разложения и жидким катализатором, соответственно, и заглушив нижний конец устройства заглушкой 21. Затем поворотом колонны НКТ 15, следовательно, и устройства, исполнительные элементы якоря 19 освобождают от байонетного замка, в результате его шлипсы принимают рабочее положение, т.е. устройство заякоривается. После этого созданием осевой нагрузки весом колонны НКТ уплотнительные элементы пакеров приводят в рабочее положение, происходит разобщение продуктивного пласта от выше и ниже расположенных зон, образуя замкнутое пространство, тем самым создается условие для селективного воздействия на нефтяной пласт. В процессе создания осевой нагрузки весом колонны НКТ уплотнительные элементы сжимаются, при этом одновременно стволы пакеров с присоединенными к ним штоками 17 и 18 начинают перемещаться навстречу друг к другу, т.е. в сторону термогазогенератора. И в завершающей стадии посадки пакеров верхний шток 17 своим создаваемым усилием срезает штифт 7 и верхний толкатель 6 разрушает крышку 5 контейнера 3 с жидким химреагентом.

При этом, в свою очередь, шток 18 ствола нижнего пакера, перемещаясь вверх, создает усилие на толкатель с выступом-иглой 9 и последний своим усилием разрушает перегородку-днище 10 контейнера 3. В результате перемешивания жидкого химреагента с жидким катализатором происходит интенсивная экзотермическая реакция разложения с выделением тепла, пара и газа, давление в термогазогенераторе повышается, вследствие чего разрушаются стенки его цилиндра 11 напротив отверстий 2 корпуса термогазогенератора и струи высокотемпературной парогазовой смеси устремляются к стенкам обрабатываемого пласта. При этом под действием высокотемпературной парогазовой смеси прилипшие к стенкам скважины, т.е. фильтра, асфальто-смолопарафинистые отложения в течение 20-30 минут растапливаются. Давление в интервале обрабатываемого пласта повышается и к концу разложения химреагента (H₂O₂) достигает максимальной величины, при котором срабатывает гидравлическое реле 26, открывается впускной клапан 25 и продукты очистки вместе с пластовой жидкостью устремляются вверх в имплозионную камеру 15. Происходит глубокая депрессия на пласт, что способствует извлечению из пласта попавших туда частично продуктов очистки. Далее с помощью испытателя пласта создают многократно депрессию и репрессию на пласт, что обеспечивает более полное извлечение из пласта и его призабойной зоны продуктов очистки и отбор их в имплозионную камеру и грязесборную емкость, в качестве которой служит ствол нижнего пакера 14 и якоря 19. Для регистрации гидродинамических параметров пласта запорный клапан 23 закрывают с устья бросовым элементом, например ломом. На этом технологическая операция по обработке интервала продуктивного пласта завершается, после подъема всего оборудования на поверхность скважину сдают в эксплуатацию.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем:

Комплексное и селективное воздействие на обрабатываемый пласт повышает эффективность очистки, приводит к восстановлению коллекторских свойств пласта и следовательно значительно повышает добывные возможности скважины при минимальных затратах времени материалов и труда.

Источники информации

1. Патент Р.Ф. № 2109127, 6 Е 21 В 37/02, 37/00, опубл. в Б.И. № 11, 1998 г. «Устройство для очистки труб от парафинобитумных отложений».

2. Патент Р.Ф. № 2162144, 7 Е 21 В 43/25, опубл. в Б.И. № 2, 2001 г. «Способ термобародинамического воздействия на нефтяной пласт и устройство для его осуществления».

1. Способ комплексного селективного воздействия на нефтяной пласт, включающий доставку теплогазогенератора, работающего на жидком химическом реагенте с экзотермической реакцией разложения при контакте с катализатором, в интервал обработки пласта, инициирование экзотермической реакции жидкого химического реагента, например, перекиси водорода H₂O₂ катализатором, воздействие на стенки скважины с асфальтеносмолопарафиновыми отложениями истекающим из отверстий корпуса теплогазогенератора выделившимся высокотемпературным газом, отличающийся тем, что теплогазогенератор размещают между двумя пакерами одинаковой конструкции на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), приводимыми в рабочее положение созданием осевой нагрузки весом колонны НКТ, для доставки теплогазогенератора в интервал обработки пласта используют НКТ, снабженные воздушной имплозионной камерой с атмосферным давлением, грязесборной емкостью и якорем механического действия, присоединенным к нижнему пакеру, ствол которого заглушен заглушкой, инициирование экзотермической реакции жидкого химического реагента, например перекиси водорода H₂O₂, катализатором осуществляют с предварительным разрушением перегородки-днища, разделяющей контейнер с жидким реагентом, например перекисью водорода H₂O₂, от катализатора, механическим воздействием штоками стволов пакеров в завершающей операции приведения последних в рабочее положение, извлекают продукты очистки из пласта и его призабойной зоны и отбирают их в имплозионную камеру с атмосферным давлением и грязесборную емкость, при этом для инициирования экзотермической реакции используют жидкий катализатор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что доставку теплогазогенератора осуществляют в компоновке с испытателем пласта для создания депрессии и репрессии на пласт.

3. Устройство для комплексного селективного воздействия на нефтяной пласт, включающее теплогазогенератор, размещенный в трубчатом корпусе с отверстиями, установленную в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) воздушную имплозионную камеру с атмосферным давлением, испытатель пласта для создания репрессии и депрессии на пласт с запорным и циркуляционным клапанами, грязесборную емкость, якорь и пакер для разобщения кровельной части продуктивного пласта, отличающееся тем, что оно снабжено соединенным с корпусом теплогазогенератора дополнительным нижним пакером для разобщения подошвенной части продуктивного пласта, при этом оба пакера выполнены одинаковой конструкции с возможностью приведения в рабочее положение созданием осевой нагрузки весом НКТ, якорь установлен под нижним пакером, теплогазогенератор включает два размещенных внутри него контейнера, в верхнем из которых размещен жидкий химический реагент с экзотермической реакцией разложения, а в нижнем - жидкий катализатор, крышка верхнего контейнера ограничена толкателем, фиксированным срезаемым штифтом, нижний контейнер образован нижним толкателем с выступом-иглой, перегородкой-днищем и цилиндром, при этом нижний толкатель жестко закреплен штифтом и выполнен из упругодеформированного материала, а верхний контейнер выполнен из разрушаемого под механическим воздействием материала, стволы обоих пакеров снабжены штоками, обращенными друг к другу и взаимодействующими в завершающей операции приведения пакеров в рабочее положение: верхний - с толкателем для разрушения крышки контейнера с жидким химическим реагентом, а нижний - с перегородкой-днищем с помощью выступа-иглы нижнего толкателя, причем нижний конец верхнего пакера снабжен гидравлическим реле, срабатывающим при достижении максимальной величины давления в замкнутом пространстве между пакерами в конце процесса экзотермической реакции, а в качестве грязесборной емкости служит ствол нижнего пакера и якоря.