Способ инициирования и управления процессом экзотермической реакции термогазохимического воздействия на пласт в скважине

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к термохимической обработке продуктивного пласта для снижения вязкости нефти и увеличения продуктивности скважин. Технический результат - повышение эффективности способа обработки за счет возможности разогрева пласта, прилегающего к скважине на удаленном расстоянии, и контроля за этим разогревом. Способ заключается в том, что на скважине осуществляют монтаж оборудования для закачки химических компонентов энерговыделяющих смесей. В скважину опускают насосно-компрессорные трубы с насосом и высокотемпературную систему с датчиками давления и температуры для контроля процессов химической реакции в режиме реального времени. Датчики температуры и давления размещают на расстоянии, например, 100-150 метров от призабойной зоны. Непосредственно в зоне реакции размещают второй датчик температуры. Через насосно-компрессорные трубы закачивают химические компоненты энерговыделяющих смесей для возбуждения экзотермической реакции. После закачки реагентов осуществляют откачку продуктов реакции за счет создания депрессии в стволе скважины. Одновременно с откачкой продуктов реакции из пласта замеряют ее температуру вторым датчиком температуры. При значительном изменении температуры, например на 5^о С на 1 м³ откачиваемой жидкости, закачивают дополнительные химические компоненты энерговыделяющих смесей. После этого опять создают депрессию в стволе скважины и откачивают продукты реакции из пласта. Откачку и закачку производят периодически в соответствии с показаниями первого и второго датчиков температуры. Незначительным изменением температуры экзотермической реакции, например, уменьшением ее на 1^о С на 1 м³ откачиваемой жидкости, свидетельствуют об охвате планируемого пространства пласта экзотермической реакцией. Работу заканчивают с откачкой продуктов реакции в количестве, равном закачиваемому объему химических компонентов энерговыделяющих смесей.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам термохимического воздействия на продуктивный пласт для снижения вязкости нефти и увеличения продуктивности скважин.

Известен способ термохимической обработки нефтяного пласта (RU 2401941 М. кл. Е21В 43/22; Е21В 43/24; C09K 8/524, 20.10.2010), включающий раздельную закачку компонентов ГОС и инициатора реакции (горения) по двум коаксиально расположенным относительно друг друга насосно-компрессорным трубам НКТ, при этом конец внешней НКТ опущен ниже конца внутренней НКТ на расстояние, достаточное для обеспечения времени контакта ГОС и ИР в реакционном объеме, ГОС подают в обрабатываемую зону нефтяного пласта через кольцевое пространство между внешней и внутренней НКТ, ИР подают по внутренней НКТ, ГОС - водный раствор с водородным показателем рН 4-7, включающий, мас. %: селитру (аммиачную, калиевую или натриевую) 5-25, карбамидно-аммиачную смесь КАС-32 остальное, ИР - водный раствор с рН 12-14, включающий, мас. %: нитрит щелочного металла 15-45, воду остальное, или борогидрид щелочного металла 15-45, щелочь 3-45, воду остальное, причем масса ИР, содержащего нитрит щелочного металла, составляет 1-80% от массы ГОС, масса ИР, содержащего борогидрид щелочного металла, составляет 1-30% от массы ГОС.

Недостатком известного способа является невозможность контролировать и регулировать температуру призабойной зоны пласта ПЗП при закачке реагентов, что ограничивает использование способа. Кроме того, общее количество закачанных реагентов в зону пласта при отсутствии текущего контроля реакции не превышает 2 т, что позволяет прочищать только ближайшую зону пласта («скин-слой»).

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является Способ стимулирования процесса добычи нефти путем оптимизации режима термохимических реакций (RU 2546694 Е21В 43/22; Е21В 43/24; 29.01.2014), протекающих в скважинах и в продуктивных пластах с использованием водных растворов бинарных смесей - БС - неорганической или органической селитры, нитрита или гидрида щелочного металла, закачиваемых по отдельным каналам, включающий последовательные операции: монтаж оборудования в скважинах на выбранном участке месторождения; оснащение каждой скважины устройствами для контроля температуры, давления и состава продуктов реакций, протекающих в скважине и в пласте в режиме реального времени; предварительный нагрев участков пласта около скважины объемом не менее 20 м3 до температуры не менее 100°С путем закачки не менее 2 т реагентов БС; циклический нагрев части пласта около скважины объемом не менее 100 м, массой не менее 250 т, до температуры не менее 140°С за счет реакции не менее 12 т реагентов БС, при этом обеспечивают первый уровень взрывобезопасности в стволе скважины путем чередования в канале закачки порций раствора селитры массой не более 1 т каждая, с порцией технической воды не менее 0,05 т каждая и второй уровень взрывобезопасности в стволе скважины путем непрерывных контроля и регулирования процесса реакции с ограничением температуры в стволе скважины ниже предвзрывной (Тпр), которую определяют по появлению признаков самоускорения реакции на регистрируемых кривых зависимости температуры и давления от времени, прекращают закачку инициатора разложения селитры в скважину и в последующем закачивают раствор селитры массой не менее 10 т в предварительно нагретый пласт, при этом реализуют третий уровень взрывобезопасности в процессе реакции в пласте, катализируемой теплом, накопленным в предыдущих циклах, который связывают с отношением массы селитры, закачиваемой в поры и трещины пласта, к массе породы, преимущественно, 1 к 20 и с низкой, близкой к нулю, вероятностью взрыва смеси 95 мас. % породы и 5 мас. % селитры, причем закачку реагентов на всех циклах проводят при непрерывном контроле температуры в зоне реакции, давления и температуры в районе пакера и в процессе закачки реагентов с целью своевременного прекращения реакции при выходе параметров реакции за пределы допустимых режимов.

Известное техническое решение позволяет контролировать температуру в призабойной зоне скважины напротив пласта. Однако этот способ позволяет контролировать процессы экзотермической реакции в скважине и только в ближайшей зоне пласта, что снижает эффективность способа.

Задачей изобретения является создание новой высокоэффективной термохимической технологии воздействия на пласт и охват экзотермической реакцией и ее контроля большего призабойного пространства.

Технический результат, повышение эффективности за счет создания депрессии на пласт, что обеспечивает анализ параметров выходящей из пласта жидкости и продуктов реакции и оптимизации процессов инициирования реакции в пласте и нагрева части пласта, прилегающего к скважине на удаленном расстоянии.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе инициирования и управления процессом экзотермической реакции термогазохимического воздействия на пласт в скважине, заключающемся в том, что на скважине осуществляют монтаж оборудования для закачки химических компонентов энерговыделяющих смесей, а в скважину опускают насосно-компрессорные трубы и высокотемпературную систему с датчиками давления и температуры для контроля процессов химической реакции в режиме реального времени, после чего через насосно-компрессорные трубы закачивают химические компоненты энерговыделяющих смесей для возбуждения экзотермической реакции, при этом на скважине монтируют насос откачки продуктов реакции, а датчики температуры и давления размещают на расстоянии, например, 100-150 метров от призабойной зоны, причем непосредственно в зоне реакции размещают второй датчик температуры, при этом после закачки реагентов осуществляют откачку продуктов реакции за счет создания депрессии в стволе скважины, причем закачку реагентов и откачку продуктов реакции производят периодически в соответствии с показаниями первого и второго датчиков температуры.

Работает способ следующим образом.

На скважине монтируют оборудование, в частности насосы для закачки компонентов энерговыделяющих смесей (ЭВС) и насос для создания депрессии в стволе скважины. Опускают в скважину насосно-компрессорные трубы (НКТ). Опускают, например, на шлангокабеле, содержащем как электрические жилы, так и гидравлические каналы, по стволам труб НКТ датчики давления и температуры. Датчик давления и первый датчик температуры опускают на глубину, отстоящую от забоя на 100-150 метров, а второй датчик температуры опускают на глубину забоя.

Затем готовят компоненты энерговыделяющих смесей (ЭВС). В качестве компонентов ЭВС применяются взрывобезопасные водные растворы на основе минеральной или органической селитры. Для ускорения реакции селитры и нитрита натрия в ЭВС добавляется соляная кислота, необходимая также для растворения (окисления) твердых продуктов (асфальтенов и кокса), образование которого в определенных условиях возможно при высокой температуре.

Компоненты закачиваются в скважину раздельно. При соединении в скважине в призабойной зоне компонентов (ЭВС) возникает экзотермическая реакция, сопровождающаяся большим количеством тепла.

При прохождении реакции ведется постоянный контроль давления и температуры первым датчиком. При этом поддерживают температуру, например 270-320 градусов, дополнительной закачкой определенных компонентов ЭВС. Поддержание температуры необходимо, так как при температуре ниже нижнего предела экзотермическая реакция нестабильна, а при превышении верхнего предела повышается взрывоопасность, а также образуются кокс и асфальтены и может произойти разрушение труб НКТ и другого оборудования.

Ориентировочно через два часа (это время экзотермической реакции) начинают откачивать продукты реакции из пласта созданием депрессии скважины. Депрессию возможно создать изменением высоты столба в стволе скважины откачкой жидкости через гидравлический канал шлангокабеля. Одновременно с откачкой замеряют температуру продуктов реакции пласта вторым датчиком температуры. Так как при откачивании жидкость попадает из удаленной зоны призабойного пространства в скважину, то, следовательно, осуществляется контроль удаленных участков пласта. Таким образом, контролируют процесс экзотермической реакции в удаленном пространстве в пласту.

Если температура меняется незначительно, например на 1 куб откачиваемой жидкости температура уменьшается на 1 градус, то реакция проходит нормально. Если в процессе откачки температура меняется значительно, например уменьшается на 5 градусов на 1 кубический метр откачиваемой жидкости, то это значит, что реакция проходит нестабильно и не охватывает планируемые пространства пласта. И тогда закачивают дополнительные компоненты ЭВС. После чего опять создают депрессию в стволе скважины и откачивают продукты реакции из пласта. Работа заканчивается, когда откачивается жидкость в количестве, равном закачиваемому объему компонентов ЭВС.

После окончания работы, когда демонтируется оборудование скважина в призабойной зоне остается горячей, причем остывать скважина может несколько месяцев. Так как вязкость жидкости зависит от температуры, то, следовательно, в призабойном пространстве жидкость будет менее вязкой и легче извлекаемой.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить эффективность термогазохимического воздействия на пласт за счет большего охвата призабойного пространства экзотермической реакцией и контроля удаленных участков.

Способ инициирования и управления процессом экзотермической реакции термогазохимического воздействия на пласт в скважине, заключающийся в том, что на скважине осуществляют монтаж оборудования для закачки химических компонентов энерговыделяющих смесей, а в скважину опускают насосно-компрессорные трубы и высокотемпературную систему с датчиками давления и температуры для контроля процессов химической реакции в режиме реального времени, после чего через насосно-компрессорные трубы закачивают химические компоненты энерговыделяющих смесей для возбуждения экзотермической реакции, отличающийся тем, что на скважине монтируют насос откачки продуктов реакции, а датчики температуры и давления размещают на расстоянии, например, 100-150 метров от призабойной зоны, причем непосредственно в зоне реакции размещают второй датчик температуры, при этом после закачки реагентов осуществляют откачку продуктов реакции за счет создания депрессии в стволе скважины и одновременно с откачкой продуктов реакции из пласта замеряют ее температуру вторым датчиком температуры, при этом при значительном изменении температуры, например на 5^о С на 1 м³ откачиваемой жидкости, закачивают дополнительные химические компоненты энерговыделяющих смесей, после чего опять создают депрессию в стволе скважины и откачивают продукты реакции из пласта и, далее, производят откачку и закачку периодически в соответствии с показаниями первого и второго датчиков температуры, причем при незначительном изменении температуры экзотермической реакции, например уменьшении на 1^о С на 1 м³ откачиваемой жидкости, свидетельствуют об охвате планируемого пространства пласта экзотермической реакцией, а работу заканчивают с откачкой продуктов реакции в количестве, равном закачиваемому объему химических компонентов энерговыделяющих смесей.