Способ обработки призабойной зоны пласта зарядом при повышенных температурах

Авторы патента:

E21B43/263 - с применением взрывчатых веществ

Владельцы патента RU 2502867:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Сварог" (RU)

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности - для увеличения притоков, повышения производительности новых скважин после некачественно проведенной перфорации, для загрязненных в процессе эксплуатации скважин, а также для реанимации старых скважин. Оно также может применяться для дегазации угольных пластов, для промышленной добычи метана, для добычи твердых полезных ископаемых методом выщелачивания, а также для увеличения производительности водонапорных скважин. Обеспечивает повышение безопасности способа обработки призабойной зоны пласта и его эффективности за счет уменьшения деформации твердотопливного заряда. Сущность изобретения: способ включает создание избыточного давления в скважине путем воздействия на пласт газообразными продуктами горения твердотопливного заряда. Согласно изобретению при длительном высокотемпературном воздействии на твердотопливный заряд при спуске его в скважину твердотопливный заряд используют с жестким сгораемым картузом, в состав которого входят следующие компоненты, мас.%: термореактивная полимерная композиция - 30…37; пироксилиновое волокно - 18…22; взрывчатое вещество - 42…48 и сверх 100%: спирт этиловый - 10; смачиватель - 0,1. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к нефтегазодобьивающей промышленности и применимо для увеличения притоков нефти и газа из скважин и повышения нефтегазоотдачи действующих скважин, для увеличения производительности новых скважин после некачественно проведенной перфорации, для реанимации загрязненных старых скважин.

Способ также может применяться для дегазации метаноугольных массивов и промышленной добычи метана из них, для добычи твердых полезных ископаемых методом выщелачивания, а также для увеличения производительности водонапорных скважин.

Способ реализуют при помощи твердых топливных зарядов (ТТЗ) из энергетических конденсированных систем - баллиститных ракетных и артиллерийских порохов или из пмесевьих твердых топлив. С помощью устройства для сборки заряды подсоединяют к кабелю и опускают в скважину в интервал обработки продуктивного пласта или вблизи его.

После воспламенения ТТЗ током по кабелю и их горения происходит термогазохимическое воздействие на пласт. Это приводит к появлению продольных и поперечных трещин, расширению существующих каналов и другим изменениям пород, способствующим увеличения добычи углеводородов.

Для повышения притоков надо увеличивать давление в скважине и его продолжительность при горении зарядов. Но чрезмерно высокое избыточное давление может нарушить обсадную колонну и сцепление цементного камня с ней. Поэтому при достаточно высоком давлении, безопасном для скважины, заряды не должны разрушаться в процессе горения с появлением аномально высоких взмьивов давления.

При повышении температуры в скважине до +80…+150°C (соответственно растет и давление) модуль упругости ТТЗ заметно уменьшается по сравнению с нормальной температурой. Заряды становятся мягкими, происходят их деформации, изменяются размеры, появляются искривления. Одновременно в полостях их каналов, если они достаточно длинные и узкие, после начала горения зарядов давление начинает превышать над наружным (вне канала) давлением. Превышение может достигать нескольких мегапаскалей. В результате заряд может разрушиться с последующим аномальным давлением в скважине. К тому же, изменение размеров и искривления ТТЗ могут нарушить линию воспламенения, идущую к зарядам, что приведет к отказу.

Известен аналог - способ обработки продуктивного пласта и устройство для его осуществления ТТЗ [1]. Недостаток способа состоит в использовании зарядов, имеющих элементы оснастки (трубки) в их каналах. Такие заряды подвержены деформациям при повышенных температурах.

Известны способы обработки пласта при помощи канальных твердотопливных зарядов, не имеющих каких-либо элементов оснастки в канале [2, 3]. При повышенных температурах их реализация, также как и в способе [1], затруднена из-за возможных деформаций ТТЗ, приводящих к описьиваемым выше негативные последствиям.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа для заявляемого способа, является комплексный способ стимуляции скважин [4]. По этому способу бескорпусной цилиндрический тверд отопливный заряд не имеет никаких элементов оснастки в канале и покрытий снаружи. Однако для предотвращения накапливаемого излишнего давления в каналах зарядов в них предусмотрены разгрузочные радиальные отверстия для выхода газообразных продуктов горения из них. Способ позволяет осуществлять термогазохимическое барическое и виброволновое воздействие на пласт. Канат устройства сборки для соединения с кабелем идет по противоположным сторонам заряда параллельно его продольной оси.

Способ показал высокую эффективность. Но при длительных высокотемпературных воздействиях в скважине появляется опасность деформации заряда. Поэтому он может разрушиться после начала его горения. К тому же, во всех перечисленных выше способах элементы оснастки остаются в скважине и не выделяют дополнительной энергии.

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности способа обработки призабойной зоны пласта и его эффективности за счет уменьшения деформации твердотопливного заряда и выделения дополнительного количества тепловой энергии при его горении.

Заявленный технический результат достигается тем, что способ обработки призабойной зоны пласта включает создание избыточного давления в скважине путем воздействия на пласт газообразными продуктами горения твердотопливного заряда. Согласно изобретению при длительном высокотемпературном воздействии на твердотопливный заряд при спуске его в скважину твердотопливный заряда используют с жестким сгораемым картузом, в состав которого входят следующие компоненты, масс.%: термореактивная полимерная композиция - 30…37; пироксилиновое волокно - 18…22; взрывчатое вещество - 42…48 и сверх 100%: спирт этиловый - 10; смачиватель - 0,1.

Термореактивная полимерная композиция может быть представлена, например, в виде упруговязкого акрилатного связующего - олигомера Д-10ТМ, олигоэфиракрилата ТГМ-3, метилметакрилата, перекиси бензоила.

Названные компоненты могут быть использованы либо в сумме либо с исключением, например, одного из них и в различных количественных сочетаниях. В качестве взрывчатого вещества может быть использован, например, гексоген или октоген, или титрил. В качестве смачивателя может быть использован пента 69 или формальгликоль, или глицерин. Как вариант в качестве добавки к заявленной композиции может быть использован, например, порофор в количестве 0-3 масс.%. Все эти вещества по отдельности известны и описаны в технической литературе (см., например, Хмельницкий Л.И. Справочник по взрывчатым веществам, Москва, Химия, 1962; Брагинский В. А. и др., Переработка пластмасс, Справочное пособие, Ленинград, Химия, 1985).

ЖСК для предлагаемого способа имеет вид цилиндрического стакана с толщиной стенок от одного до нескольких миллиметров. Он состоит из вышеупомянутого высокомодульного полимерного состава. В его состав входит пороховая масса и взрывчатое вещество - мелкодисперсный гексоген или октоген и другие компоненты. Предел прочности каркаса не менее 16 МПа, а модуль упругости 500 МПа. Эти значения гораздо выше по отношению к ТТЗ.

Заряд помещают в ЖСК с зазором или без него. Внизу ЖСК в составе этого комбинированного ТТЗ есть отверстие. Часть ЖСК может быть в канале ТТЗ.

Комбинированный заряд может иметь оснастку, например, опорную трубу, проходящую по его каналу или канат снаружи. Не все заряды в сборке следует закрывать картузами. Это могут быть только более деформируемые нижние ТТЗ, на которые давят верхние.

Из-за наличия пороха и взрывчатых компонентов, выделяющих энергию, ЖСК полностью сгорает в скважине. Из-за особенностей технологии изготовления ЖСК и его компонентов взрыва при этом не происходит. Пример реализации способа в нефтедобывающей скважине. Для него используют комбинированный заряд, который показан на фиг.1. Он состоит из бескорпусного канального цилиндрического заряда 1 и воспламенителя 2. Заряд закрыт жестким сгорающим картузом 3 и соединен с кабелем-тросом 4. Канат 5 проходит снаружи заряда по его продольным пазам. Картуз остается снаружи, не позволяя канату выходить из пазов ТТЗ при спуске его в скважину.

Комбинированный заряд из баллиститного пороха опускают в скважину за 75 минут на глубину 3450 метров. При увеличении температуры по мере спуска заряд становится мягким. Однако повышенная прочность материала ЖСК по отношению к пороху препятствует изменению формы ТТЗ. Поэтому у комбинированного заряда деформаций не наступает. Его горение с повышением давления в скважине происходит без аномальных его всплесков. Сгорание всего картуза обеспечивает дополнительный приток энергии в пласт.

Дебит по нефти после обработки призабойной зоны пласта возрастает.

Предлагаемый способ является более надежным по отношению к прототипу.

Он может применяться и при вторичном вскрытии пласта перфогеном, объединяющем в одном устройстве кумулятивный перфоратор и комбинированные заряды.

Способ особенно рекомендуется для обработок высокотемпературных скважин.

Источники информации

1. Патент РФ 2106485. МПК Е21В 43/263. Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления. Краснощеков Ю.И., Самошкин В.И., Зансохов Л.Г. и др. Заявл. 25.08.1995. Опубл. 10.03.1998.

2. Патент РФ 2103493. Приор. 01.03.1996. Опубл. 27.01.1998. Способ обработки продуктивного пласта. Охрименко Э.Ф., Пелых Н.М., Южанинов П.М. и др.

3. Патент РФ 2176728. Приор. 27.12.2000. Опубл. 10.12.2001. Способ обработки пласта и заряд. Пелых Н.М., Балдин А.В., Южанинов П.М. и др.

4. Патент РФ 2282027. Приор. 16.12.2004. Опубл. 20.08.2006. Комплексный способ стимуляции скважин. Пелых Н.М., Федченко Н.Н, Гайсин Р.Ф. и др. - прототип.

Способ обработки призабойной зоны пласта зарядом при повышенных температурах, включающий создание избыточного давления в скважине путем воздействия на пласт газообразными продуктами горения твердотопливного заряда, отличающийся тем, что при длительном высокотемпературном воздействии на твердотопливный заряд при спуске его в скважину твердотопливный заряд используют с жестким сгораемым картузом, в состав которого входят следующие компоненты, мас.%: термореактивная полимерная композиция - 30…37; пироксилиновое волокно - 18…22; взрывчатое вещество - 42…48 и сверх 100%: спирт этиловый - 10; смачиватель - 0,1.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей, черной промышленности: нефтяные, газовые, водозаборные, нагнетательные скважины, а также к области взрывного дела, и предназначено для комплектования пороховых генераторов давления, в первую очередь бескорпусных, предназначенных осуществлять разрыв и термогазохимическую обработку призабойной зоны пласта газообразными продуктами горения с целью интенсификации добычи полезных ископаемых.

Устройство и способ термогазогидродинамического разрыва продуктивных пластов нефтегазовых скважин (варианты) // 2493352

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам для интенсификации работы скважин. Устройство для термогазогидродинамического разрыва продуктивного пласта нефтегазовых скважин содержит геофизический кабель с кабельной головкой и состоит из блока дистанционного контроля с гамма-датчиком, приборной головки, переводника, корпуса для размещения газогенерирующего заряда и автономного регистрационного блока.

Термоисточник для термогазогидравлического разрыва пласта // 2492319

Изобретение относится к устройствам для обработки призабойной зоны за счет гидроразрыва пласта газообразными продуктами сгорания твердых топлив. .

Способ газодинамического разрыва пласта // 2485307

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для увеличения фильтрационных свойств продуктивного пласта. .

Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления // 2471974

Изобретение относится к нефтегазодобыче, а именно к термогазохимическому способу обработки призабойной зоны пласта (ПЗП) и устройству, с помощью которого оно осуществляется.

Способ перфорации и обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления // 2469180

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения эффективности вторичного вскрытия пласта. .

Пороховой генератор давления облицовочный // 2465447

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а в частности к пороховым генераторам давления для интенсификации нефтегазодобычи, применяемым в комплексной обработке скважин совместно с импульсными устройствами.

Пороховой канальный генератор давления // 2460877

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретно к пороховым генераторам давления, и может быть использовано для интенсификации добычи нефти и газа, вызванной механическим, тепловым и физико-химическим воздействием на нефтегазоносные пласты продуктов сгорания твердого топлива.

Газогенератор для нефтяных и газовых скважин // 2456443

Изобретение относится к области нефте- и газодобычи, в частности к газогенераторам для нефтяных и газовых скважин. .

Устройство для импульсной знакопеременной обработки прискважинной зоны пласта // 2451173

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. .

Устройство для обработки продуктивного пласта с твердотопливным зарядом и картузом // 2503807

Изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для газового и химического воздействия на призабойную зону пласта с увеличением ее проницаемости и притоков, а также и в других областях. Обеспечивается повышение надежности работы устройства при повышенных температурных воздействиях. Сущность изобретения: устройство содержит кабель-трос, бескорпусной цилиндрический твердотопливный заряд с воспламенителем и оснастку. Согласно изобретению твердотопливный заряд закрыт жестким сгораемым картузом, обеспечивающим уменьшение деформации заряда при повышенных температурах в скважине и выделение дополнительного количества энергии. В состав жесткого сгорающего картуза входят следующие компоненты, масс.%: термореактивная полимерная композиция - 30…37; пироксилиновое волокно - 18…22; взрывчатое вещество - 42…48 и сверх 100%: спирт этиловый - 10, смачиватель - 0,1. 1 ил.

Устройство для термобарохимической обработки призабойной зоны продуктивногого пласта скважины // 2514036

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, к устройствам для термобарохимической обработки призабойной зоны продуктивного пласта скважин продуктами горения, выделяющимися при горении твердотопливных зарядов. Устройство содержит ряд безкорпусных канальных твердотопливных зарядов из баллиститного топлива, собираемых с опорой на торцевые поверхности при помощи геофизического кабеля, проходящего через осевой канал всех зарядов и элементов крепления. Одновременное воспламенение всех зарядов обеспечивается двумя воспламеняющими зарядами, установленными по торцам устройства, все применяемые заряды имеют отношение длины заряда к диаметру их канала равным 50:1. На внешних торцах воспламеняющих зарядов установлены детали, исключающие вращение геофизического кабеля относительно этих зарядов при вертикальном подъеме и спуске устройства в скважину. Участок геофизического кабеля, проходящий через канал всех зарядов и примыкающий к нему участок такой же длины со стороны верхнего заряда термоизолированы тиокольным герметиком. На одном из торцов каждого заряда четырех цилиндрических твердотопливных выполнены вставки, покрытые по наружной поверхности составом, препятствующим горению. На боковую поверхность зарядов наклеены «сухари» из листового полимерного материала. Использование изобретения позволяет повысить эффективность добычи нефти и газа. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ добычи метана из угольных пластов // 2521098

Изобретение относится к горному делу и может быть применено при добыче метана из угольных пластов. Способ включает бурение или вскрытие старой вертикальной скважины в месте метано-угольной залежи, определение мощности пласта в разрезе скважины, определение марочного состава углей, подведение к метано-угольной залежи через рабочий интервал вертикальной скважины источника периодических направленных коротких импульсов высокого давления и воздействие на пласт энергией плазмы, образуемой взрывом калиброванного металлического проводника, в виде периодических направленных коротких импульсов высокого давления. Количество импульсов высокого давления и длительность воздействия в каждом интервале метано-угольной залежи определяется мощностью пласта в разрезе скважины и марочным составом углей. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи метана увеличением количества добываемого газа, снижением энергозатрат и повышением безопасности процесса. 1 ил.

Способ термохимического разрыва пласта // 2527437

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для термохимического разрыва пласта. Способ заключается в использовании энергии окислительной реакции ГОС, инициируемой инициатором реакции, для разрыва пласта и протекающая в призабойной удаленной от скважины зоне пласта. При этом катализатор, горючее и инициатор применяются в виде растворов в воде. Технический результат заключается в повышении эффективности работ по разрыву пласта и созданию сети протяженных трещин, позволяющих существенно повысить продуктивность нефтяных и газовых скважин.

Способ разработки нефтяных низкопроницаемых залежей // 2547848

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке чисто нефтяных залежей с низкопроницаемыми коллекторами. Способ разработки нефтяных низкопроницаемых залежей включает бурение добывающих и нагнетательных скважин по рядной системе разработки с проведением гидроразрыва пласта (ГРП) на всех скважинах. Размещают ряды нагнетательных и добывающих скважин параллельно и с чередованием через один в направлении максимальных горизонтальных напряжений пласта. При этом добывающие и нагнетательные скважины бурят с горизонтальными стволами в направлении максимальных горизонтальных напряжений с проведением на них многостадийного ГРП. Техническим результатом является увеличение темпов отбора нефти и снижение плотности сетки скважин. 3 ил., 2 пр.

Способ обработки призабойной зоны пласта с высоковязкой нефтью горюче-окислительным составом // 2566543

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для обработки пласта с высоковязкой нефтью нагретым газом, образующимся при сгорании жидкого горюче-окислительного состава (ГОС). Способ включает спуск в скважину колонны НКТ, закачку в колонну НКТ ГОС, спуск источника поджига на кабеле в колонну НКТ в интервал ГОС, подачу управляющего сигнала на кабель и поджиг ГОС. На устье скважины низ колонны НКТ оборудуют камерой сгорания с горелкой. Причем выше камеры сгорания колонну НКТ оснащают пакером, спускают колонну НКТ в скважину так, чтобы пакер находился на расстоянии 30 м выше кровли пласта. После этого по колонне НКТ в камеру сгорания на электрическом кабеле, совмещенном с оптоволоконным кабелем, спускают источник поджига - электрический запальник до контакта с горелкой, начинают закачку ГОС в колонну НКТ с постоянным расходом. Причем используют ГОС следующего состава, % мас.: аммиачная селитра - 45,5; 2%-ный водный раствор полиакриламида - 19,5; бихромат калия - 5; этиленгликоль - 30. По достижении ГОС горелки камеры сгорания приводят в действие электрический запальник подачей управляющего сигнала на электрический кабель, происходит воспламенение ГОС в горелке камеры сгорания. Контролируют воспламенение и начало сжигания ГОС в камере сгорания. После этого извлекают электрический кабель, совмещенный с оптоволоконным кабелем, из колонны НКТ, производят посадку пакера в скважине, продолжают сжигание ГОС и разогревание высоковязкой нефти в пласте со снижением ее вязкости до величины, достаточной для отбора продукции насосным оборудованием. Технический результат заключается в повышении эффективности разогревания пласта с высоковязкой нефтью и надежности реализации способа. 2 ил.

Способ обработки пласта горюче-окислительным составом // 2566544

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для обработки пласта с высоковязкой нефтью нагретым газом, образующимся при сгорании жидкого горюче-окислительного состава (ГОС). Способ включает спуск в скважину колонны НКТ, закачку в колонну НКТ ГОСа, спуск источника поджига на кабеле в колонну НКТ в интервал ГОС, подачу управляющего сигнала на кабель и поджиг ГОС. На устье скважины низ колонны НКТ оборудуют камерой сгорания с размещенной снаружи горелкой, а к верхнему торцу горелки закрепляют термопару с удлинительным проводом. На устье скважины верхний конец удлинительного провода крепят к устройству, измеряющему температуру. После этого в межколонное пространство скважины до отверстий горелки на кабеле спускают источник поджига - электрический запальник. Затем с устья скважины с помощью насоса начинают постоянную закачку ГОС в колонну НКТ. Причем используют ГОС следующего состава, мас. %: аммиачная селитра - 65,8%; 2%-ный водный раствор полиакриламида - 28,2%; бихромат калия - 1%; этиленгликоль - 5%. По достижению ГОС отверстий горелки приводят в действие электрический запальник подачей управляющего сигнала на кабель, происходит воспламенение ГОС. Извлекают кабель с электрическим запальником из колонны НКТ, осуществляют контроль за температурой горения в интервале обработки пласта посредством устройства, измеряющего температуру. При увеличении температуры горения в интервале обрабатываемого пласта выше допустимой температуры горения подачу ГОС в НКТ снижают, а при снижении температуры горения в интервале обрабатываемого пласта ниже допустимой температуры горения подачу ГОС в колонну НКТ увеличивают. Технический результат заключается в повышении надежности и качества обработки пласта. 2 ил.

Устройство для стендовой отработки зарядов твердых топлив // 2566852

Изобретение относится к области испытаний и отработки зарядов твердого топлива и устройств их содержащих, предназначенных для термогазохимической обработки и газодинамического разрыва нефтегазовых и угольных пластов. Устройство включает вертикально установленный герметичный цилиндрический корпус со съемной верхней крышкой, на которой размещен электровод и штуцер для подачи в устройство сжатого инертного газа (до 12 МПа). На крышке имеются не менее двух предохранительных клапанов для сброса давления, кронштейн для подвеса заряда твердого топлива. Кроме того, в корпусе устройства размещены датчики (не менее двух каждого типа) для замера давления и температуры внутри устройства, а также температуры и вибрации стенок. Причем для сбора информации с датчиков применяется многоканальная система измерений и обработки параметров. Технический результат заключается в повышении информативности испытаний. 2 ил.

Способ повышения эффективности нагнетания и интенсификации добычи нефти и газа // 2567877

Изобретение относится к области добычи жидких или газообразных текучих сред из буровых скважин. Способ перфорирования скважины заключается в загрузке реакционноспособного кумулятивного заряда в корпус, при этом реакционноспособный кумулятивный заряд включает реакционноспособную гильзу, включающую компоненты, выбранные из металлов и оксидов металлов; спуске корпуса с зарядом в ствол скважины и размещении его рядом с подземным пластом; подрыве кумулятивного заряда с целью создания первого и второго взрывов, при этом первый взрыв создает перфорационный туннель в примыкающем пласте, и этот перфорационный туннель имеет зону дробления, расположенную вдоль его стенок, а второй взрыв инициируется первым взрывом и создается экзотермической интерметаллической реакцией между реакционноспособными компонентами гильзы кумулятивного заряда, при этом второй взрыв выталкивает обломочный материал из зоны дробления внутри перфорационного туннеля в ствол скважины и вызывает по крайней мере один разрыв пласта на конце перфорационного туннеля, и этот по крайней мере один разрыв включает разрыв пласта, содержащего углеводороды, и соединяется с внутренней частью перфорационного туннеля; и нагнетании флюида, содержащего расклинивающий наполнитель, в перфорационный туннель под давлением, достаточным для того, чтобы нагнетаемый флюид проник по крайней мере в один разрыв пласта на конце перфорационного туннеля, чтобы ввести туда расклинивающий наполнитель и поддерживать открытым по крайней мере один разрыв пласта для увеличения дебита углеводородов. Обеспечивается повышение эффективности нагнетания и интенсификации добычи нефти или газа из подземного пласта. 7 з.п. ф-лы, 20 ил., 1 табл.

Способ разрыва пласта и устройство для осуществления способа // 2569389

Группа изобретений относится к области эксплуатации нефтяных, газовых и водяных скважин и предназначено для образования трещин в призабойной зоне пласта и увеличения ее проницаемости в целях повышения производительности скважин. Способ включает воздействие на пластовую жидкость и породу давлением накопленных газообразных продуктов горения твердого топлива. Накопление газов осуществляют по меньшей мере в двух газонакопительных секциях, внутренний объем каждой из которых равен от 10 до 18 л, при сгорании по меньшей мере в одной из секций заряда твердого топлива массой не менее 6 кг, с повышенным газообразованием от 1100 л/кг. Выпуск газов осуществляют через газораспределительную секцию, в одну или несколько стадий, равномерно по всей ширине обрабатываемого интервала пласта. Для выпуска газов при заданном давлении используют разрывные мембраны куполообразной формы, изготовленные из тонколистового проката, обеспечивающие разброс давления срабатывания не более 5%. Технический результат заключается в повышении эффективности и безопасности технологии разрыва пласта. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.