Способ термической обработки прискважинной зоны продуктивного пласта

Изобретение относится к области заканчивания скважин различного назначения для извлечения углеводородов из низкопродуктивных пластов, в частности скважин, дренирующих нефтегазовые, газовые или угольные пласты. Техническим результатом является повышение производительности скважин за счет улучшения фильтрационных свойств прискважинной зоны при гарантированном улучшении фильтрационных свойств прискважинной зоны в нужных интервалах пород. Способ включает воздействие на прискважинную зону продуктивного пласта, предварительную обработку в течение времени, достаточном для растрескивания породы, увеличение мощности воздействия для растрескивания породы вдали от ствола скважины. Термическую обработку проводят электромагнитными волнами сверхвысокой частоты из условия предварительного прогрева прискважинной зоны и нагрева воды в породе при температуре 110-145°С в течение 1-3 часов при мощности излучателя электромагнитных волн 15,5-17 кВт. После чего мощность воздействия электромагнитными волнами сверхвысокой частоты увеличивают до 30-50 кВт из условия прогрева зоны продуктивного пласта до температуры 300-400°С в течение 2-5 часов для нагрева воды и растрескивания породы вдали от ствола скважины. 5 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к области заканчивания скважин различного назначения для извлечения углеводородов из низкопродуктивных пластов, в частности скважин, дренирующих нефтегазовые, газовые или угольные пласты.

Проблема извлечения метана из угольных пластов имеет две стороны: снижение последующего выделения метана в горные выработки шахт при шахтной добыче угля и извлечение метана как углеводородного продукта.

Наиболее эффективным мероприятием по снижению выделения метана в горные выработки шахт используется дегазация угольных пластов и коллекторов природных скоплений свободного газа через скважины, пробуренные с земной поверхности или из подземных выработок (Зайденварг В.Е., Гаркавенко Н.И., Афендиков B.C. и др. Угольная промышленность за рубежом. М.: Горная промышленность, 1993, 389 с.).

Таким образом, извлечение метана с помощью скважин, пробуренных с земной поверхности или из подземных выработок, является общим направлением как для снижения выделения метана в горные выработки шахт при шахтной добыче угля, так и для извлечения метана как углеводородного продукта, в том числе из месторождений природных газов.

Известен способ извлечения метана из угольных пластов за счет бурения скважин в наиболее высокогазоносные участки угольных пластов (патент №2136850). Недостатком известного способа является низкая эффективность отбора газа.

Известен способ вытеснения метана из подготовленных угольных пластов (патент №2338068). В известном способе диоксид углерода закачивают в угольный пласт в течение заданного времени через подающую (подающие) скважину (скважины), а метан из угольного пласта удаляют в смеси с диоксидом углерода через отбирающую (отбирающие) скважину (скважины) до снижения концентрации метана до безопасного уровня - одного процента. После чего отбирающую (отбирающие) скважину (скважины) закрывают и через подающую (подающие) скважину (скважины) вновь под давлением закачивают диоксид углерода и выдерживают угольный пласт до замещения метана диоксидом углерода.

В известном способе выбирается подготовленный для извлечения метана угольный пласт. Затем бурятся или используются готовые скважины: подающие - для закачивания в них диоксида углерода и отбирающие скважины - для извлечения метана, которые формируются в пары в зависимости от условий и подготовленности угольного пласта.

Диоксид углерода закачивают в подающие скважины и выдерживают пласт угля под давлением в течение времени, необходимого для замещения метана диоксидом углерода. Наличие метана определяют экспериментально анализом газа. Из угольного пласта удаляют метан в смеси с диоксидом углерода через отбирающую скважину до снижения концентрации метана до безопасного уровня - одного процента. После чего отбирающую скважину закрывают и через подающие скважины вновь под давлением закачивают диоксид углерода и выдерживают угольный пласт до замещения метана диоксидом углерода.

Недостатком известного способа извлечения метана является большая длительность его реализации из-за низкой продуктивности скважин.

Для повышения продуктивности пород применяют различные мероприятия. Например, перфорация в различных модификациях, гидроразрыв и т.п. Например, используют щелевую гидропескоструйную разгрузку пласта с последующим гидроразрывом, глинокислотной обработкой с одновременным вибровоздействием (Веселков С., Гребенников В. Газоносные сланцы США: комплексное воздействие для повышения дренирующей способности скважин. Oil&Gas Journal Russia, 2008, №11, c.71-72).

Известен способ дегазации угольных пластов (патент №2117764 - прототип). Известный способ дегазации угольных пластов включает бурение скважины, ориентированный поинтервальный гидроразрыв в направлении от забоя к устью скважины, удаление рабочей жидкости и отсос газа. Скважинами пробуривают дегазируемый массив, определяют прочность на растяжение слоев пород, вмещающих пласты угля, а трещины гидроразрыва проводят в породах почвы и кровли каждого пласта.

Недостатком известного способа является сложность проведения гидроразрыва для обеспечения появления трещин гидроразрыва только в нужных интервалах пород. Кроме того, высокая стоимость гидроразрыва ограничивает его техническую применимость.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности скважин за счет улучшения фильтрационных свойств прискважинной зоны при гарантированном улучшении фильтрационных свойств прискважинной зоны в нужных интервалах пород.

Необходимый технический результат достигается тем, что способ термической обработки прискважинной зоны продуктивного пласта включает воздействие на прискважинную зону продуктивного пласта электромагнитными волнами сверхвысокой частоты из условия предварительного прогрева прискважинной зоны и нагрева воды в породе в течение времени, достаточном для растрескивания породы, после чего мощность воздействия электромагнитными волнами сверхвысокой частоты увеличивают из условия прогрева зоны продуктивного пласта до температуры 300-400°С, при которой осуществляют нагрев воды и растрескивание породы вдали от ствола скважины.

Кроме того:

частоту электромагнитных излучений принимают в диапазоне 500-950 МГц;

предварительный прогрев прискважинной зоны продуктивного пласта осуществляют при температуре 110-145°С в течение 1-3 час при мощности излучателя электромагнитных волн 15,5-17 кВт;

предварительный прогрев осуществляют в течение 2-5 час при мощности излучателя электромагнитных волн 30-50 кВт;

при прогреве зоны продуктивного пласта толщиной более 1 м излучатель электромагнитных волн перемещают по глубине скважины,

при необходимости в скважину закачивают воду для увеличения эффекта растрескивания породы от ее нагрева,

при необходимости проводят предварительный гидроразрыв породы,

при необходимости проводят удаление рабочей жидкости из ствола скважины.

Сущность изобретения заключается в том, что в соответствии с изобретением создают такие условия, при которых нагревают воду в пористой среде так, что пары воды приводят к растрескиванию породы. Особенностью растрескивания породы нагревом воды в рамках данного изобретения является достаточная длительность процесса воздействия.

Механизм процесса состоит в том, что при нагреве воды в пористой среде происходит разрушение ее скелета. Возникающие напряжения сопровождаются необратимыми деформациями породы и ее растрескиванием.

Способ осуществляют следующим образом.

Для определения коллекторских свойств породы предварительно при необходимости осуществляют гидравлические испытания в скважине, привлекают данные геофизических исследований.

Воздействуют на прискважинную зону продуктивного пласта электромагнитными волнами сверхвысокой частоты. При этом, вначале осуществляют предварительный прогрев прискважинной зоны. Эту операцию осуществляют в течение времени, достаточном для растрескивания породы, после чего мощность воздействия электромагнитными волнами сверхвысокой частоты увеличивают из условия прогрева зоны продуктивного пласта до температуры 300-400°С, при которой осуществляют растрескивание породы вдали от ствола скважины.

При этом частоту электромагнитных излучений принимают в диапазоне 500-950 МГц; предварительный прогрев прискважинной зоны продуктивного пласта осуществляют при температуре 110-145°С в течение 1-3 час при мощности излучателя электромагнитных волн 15,5-17 кВт; прогрев осуществляют в течение 2-5 час при мощности излучателя электромагнитных волн 30-50 кВт.

При прогреве зоны продуктивного пласта толщиной более 1 м излучатель электромагнитных волн перемещают по глубине скважины.

При необходимости в скважину закачивают некоторое количество воды для увеличения эффекта от ее нагрева, а также с помощью закачки воды при необходимости проводят предварительный гидроразрыв породы.

При необходимости проводят удаление рабочей жидкости из ствола скважины.

Таким образом, способ сводится к следующему:

1. Способ термической обработки прискважинной зоны продуктивного пласта, включающий воздействие на прискважинную зону продуктивного пласта, отличающийся тем, что термическую обработку проводят электромагнитными волнами сверхвысокой частоты из условия предварительного прогрева этой зоны и нагрева воды в породе в течение времени, достаточном для растрескивания породы, после чего мощность воздействия электромагнитными волнами сверхвысокой частоты увеличивают из условия прогрева зоны продуктивного пласта до температуры 300-400°С, при которой осуществляют нагрев воды и растрескивание породы вдали от ствола скважины.

2. Способ по п.п.1, отличающийся тем, что частоту электромагнитных излучений принимают в диапазоне 500-950 МГц.

3. Способ по п.1 или п.2, отличающийся тем, что предварительный прогрев прискважинной зоны продуктивного пласта осуществляют при температуре 110-145°С в течение 1-3 час при мощности излучателя электромагнитных волн 15,5-17 кВт.

4. Способ по одному из п.п.1-3, отличающийся тем, что прогрев пород осуществляют в течение 2-5 час при мощности излучателя электромагнитных волн 30-50 кВт.

5. Способ по одному из п.п.1-4, отличающийся тем, что при прогреве зоны продуктивного пласта толщиной более 1 м излучатель электромагнитных волн перемещают по глубине скважины.

6. Способ по одному из п.п.1-5, отличающийся тем, что в скважину закачивают воду для увеличения эффекта растрескивания породы от ее нагрева.

7. Способ по одному из п.п.1-6, отличающийся тем, что проводят предварительный гидроразрыв породы.

8. Способ по одному из п.п.1-7, отличающийся тем, что проводят удаление рабочей жидкости из ствола скважины.

Конкретный пример реализации способа.

Принимают для обработки скважину, вскрывшую продуктивный пласт толщиной 5 м в интервале 1045-1050 м при диаметре бурения 214 мм. По данным гидравлических испытаний скважины устанавливают давление вскрытия ее естественных трещин в 16 МПа. В скважину закачивают под этим давлением воду из расчета заполнения 2 м³ воды зоны продуктивного пласта радиусом 2 м от скважины и по всей толщине продуктивного пласта. На забой скважины устанавливают волновод с излучателем электромагнитных волн частотой 900 МГц. Проводят удаление рабочей жидкости из ствола скважины. Мощность излучателя электромагнитных волн в течение 2 час держат 16 кВт; затем увеличивают до 25 кВт. Достигают температуры в зоне продуктивного пласта 300°С. При этой температуре осуществляют обработку породы в течение 3 час. Излучатель электромагнитных волн в процессе работы перемещают по стволу скважины в пределах продуктивного пласта. В результате в условиях скважины в зоне продуктивного пласта получают улучшение фильтрационных свойств прискважинной и удаленной зон.

Источники информации

1. Зайденварг В.Е., Гаркавенко Н.И., Афендиков B.C. и др. Угольная промышленность за рубежом. М.: Горная промышленность, 1993, 389 с.

2. Патент №2136850.

3. Патент №2338068, приоритет 28.12.2006.

4. Веселков С., Гребенников В. Газоносные сланцы США: комплексное воздействие для повышения дренирующей способности скважин. Oil&Gas Journal Russia, 2008, №11, c.71-72.

5. Патент №2117764, приоритет 08.04.1996 - прототип.

1. Способ термической обработки прискважинной зоны продуктивного пласта, включающий воздействие на прискважинную зону продуктивного пласта, предварительную обработку в течение времени, достаточном для растрескивания породы, увеличение мощности воздействия для растрескивания породы вдали от ствола скважины, отличающийся тем, что термическую обработку проводят электромагнитными волнами сверхвысокой частоты из условия предварительного прогрева прискважинной зоны и нагрева воды в породе при температуре 110-145°С в течение 1-3 ч при мощности излучателя электромагнитных волн 15,5-17 квт, после чего мощность воздействия электромагнитными волнами сверхвысокой частоты увеличивают до 30-50 квт из условия прогрева зоны продуктивного пласта до температуры 300-400°С в течение 2-5 ч для нагрева воды и растрескивания породы вдали от ствола скважины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту электромагнитных излучений принимают в диапазоне 500-950 МГц.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при прогреве зоны продуктивного пласта толщиной более 1 м излучатель электромагнитных волн перемещают по глубине скважины.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в скважину закачивают воду для увеличения эффекта растрескивания породы от ее нагрева.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводят предварительный гидроразрыв породы.

6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что проводят удаление рабочей жидкости из ствола скважины.