способ повышения продуктивности скважины

Формула изобретения

Способ повышения продуктивности скважины путем термохимической обработки призабойной зоны пласта (ПЗП), включающий доставку на забой скважины двух реагентов, вступающих во взаимодействие между собой с выделением тепла, промывку забоя скважины и последующий отбор продукции пласта, отличающийся тем, что термохимическую обработку ПЗП осуществляют одновременно с механической обработкой и после удаления промывкой продуктов обработки аналогично обрабатывают ПЗП дополнительно в среде растворителей, при этом при отборе продукции пласта одновременно затрубное пространство вакуумируют до момента прекращения падения давления на устье в затрубном пространстве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам обработки призабойной зоны пласта с целью повышения его продуктивности.

Известен способ повышения продуктивности скважин путем обработки призабойной ее зоны закачкой в нее гранулированного магния и соляной кислоты с последующим их взаимодействием [1].

Известен также способ повышения продуктивности скважин путем термохимической обработки призабойной зоны пласта [2]. Согласно этому способу в призабойную зону доставляют два реагента, вступающих во взаимодействие между собой с выделением тепла. [прототип].

Общим недостатком известных способов является их низкая эффективность. Объясняется это тем, что после закачки реагентов в скважину они продолжительное время находятся без движения, выделяя тепло, которое идет на прогревание призабойной зоны и разжижение грязи (асфальтосмолистых и т.п. веществ), прилипших к стенкам фильтра, которые обычной промывной и даже с использованием моющих жидкостей трудно вымываются без вмешательства механических средств. С истечением времени раствор кислоты теряет свою активность, что перестает эффективно воздействовать на поры пласта в призабойной ее части. Кроме того, без тщательной очистки и удаления продуктов отработки доступ раствора кислоты к порам ограничен. Все эти факторы требуют неоправданные большие затраты времени, а также повторных обработок, а продуктивность скважины при этом повышается незначительно.

Целью настоящего изобретения является повышение продуктивности скважины за счет повышения эффективности очистки призабойной зоны пласта, а также снижение затрат времени на обработку.

Поставленная цель достигается описываемым способом термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающим доставку на забой скважины двух реагентов, вступающих во взаимодействие между собой с выделением тепла, промывку забоя скважины и последующий отбор продукции пласта.

Новым является то, что термохимическую обработку призабойной зоны пласта осуществляют одновременно с механической обработкой и после удаления промывкой продуктов обработки на поверхность аналогичную обработку ведут дополнительно в среде моющих реагентов. При этом в качестве реагентов, вступающих во взаимодействие между собой используют соляную кислоту и гранулированный магний, а в качестве моющих реагентов при дополнительной обработке используют дизтопливо или керосин. Другим отличием предложения является также то, что при отборе продукции пласта затрубное пространство одновременно вакуумируют до момента прекращения падения давления на устье в затрубном пространстве.

По мнению авторов перечисленные отличительные признаки предложения соответствуют критерию "существенные отличия" изобретения, поскольку на дату подачи заявки они не известны и в доступных научно-технических литературах не опубликованы.

На представленном чертеже показано устройство, используемое при осуществлении способа, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства в компановке с переводником перед спуском в скважину, частичный разрез. На фиг. 2 - устройство в частичном разрезе. На фиг. 3 - соединение кожуха с корпусом с помощью шаров, сечение по А-А фиг. 2. На фиг. 4 - вид на I - лопасть устройства с очистительными скребками.

Устройство для осуществления способа содержит трубчатый корпус 1 (см. фиг 1 и 2) с муфтами 2 и 3 на концах и установленный концентрично на нем с возможностью вращения относительно центральной оси корпуса кожух 4, связанный с корпусом в концевых участках шарами 5 (см. фиг. 2), размещенными в кольцевых канавках 6 и 7 корпуса и в теле кожуха 4 соответственно. Кольцевые канавки 7 кожуха сообщены с наружным пространством через отверстия 8 (см. фиг. 3) с диаметром большим, чем диаметр шара 5, для заполнения последними кольцевых канавок и смазочным маслом, отверстия 8 после заполнения маслом закрывают пробкой 9.

Наружная поверхность кожуха 4 снабжена спирально расположенными лопастями 10, рабочие поверхности 11 которых снабжены армирующими вставками 12 из твердого сплава, а к их боковым граням закреплены скребки 13 (см. фиг. 4). Равномерное вращение кожуха вокруг корпуса под реакцией жидкости достигается за счет наличия промежуточных лопастей 14. К нижней муфте 3 корпуса присоединен реакционный наконечник 15 с щелями 16, снабженный обратным шаровым клапаном 17 и седлом 18 под клапан.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

В скважину, подлежащую обработке, на колонне насосно-компрессорных труб 19 (НКТ) опускают вышеописанное устройство в интервал обрабатываемого пласта и созданием циркуляции (прямой или обратной) очищают промывкой скважины сначала от легкоудаляемой грязи - ила, песка и других не сцементированных к фильтру обсадной колонны включений. При циркуляции жидкости лопасти 10 кожуха 4 под реакцией жидкости начинают вращаться вокруг корпуса и разрушать своими твердосплавными вставками - зубьями 12, а также скребками 13 - прилипшие к стенкам фильтра отложения солей и вязких веществ, которые подхватываются циркулирующей жидкостью и уносятся на поверхность.

Однако при этом фильтрационные отверстия, поры и каналы породы пласта, заблокированные парафинами и асфальтосмолистыми веществами, препятствующими притоку продукции пласта, остаются неочищенными. С целью восстановления и улучшения гидродинамической связи пласта со скважиной далее осуществляют термохимическую обработку призабойной зоны пласта (ПЗП).

Для этого с устья скважины сбрасывают шар 17, который садится в седло 18 реакционного наконечника 15, перекрывая центральное отверстие устройства, при котором предотвращается выпадение гранулированного магния на забой в процессе загрузки. Затем через насосно-компрессорные трубы (НКТ) подают расчетное количество гранулированного магния, т.е. загружают реакционный наконечник, после чего по этим же трубам закачивают ингибированную соляную кислоту 20-27% концентрации, допускается и в обратной последовательности. При контакте кислоты с гранулированным магнием происходит экзотермическая реакция, в результате чего нагревается раствор кислоты (HCl)

Mg + 2HCl = MgCl₂₀ + H₂ + 459 кДж.

Необходимое удельное количество теплоты на 1 м толщины пласта для расплавления парафина, а также асфальтосмолистых веществ можно определить по калориметрической формуле

Q+T₁Cigi,

где T1 = Т_пп - T_пл, здесь T_пп, T_пл - соответственно температура парафина и пластовая температура;

Ci - теплоемкость вещества;

gi - удельное количество вещества, приходящееся на 1 м толщины пласта.

Подставляя численные значения параметров в указанную формулу получим количество тепла, необходимое для плавления парафина в интервале пласта 1 м радиусом 0,5 м

Q = 63000 кДж.

Известно, что при реакции 1 кг магния с HCl выделяется тепло в количестве 18940 кДж. Тогда необходимое количество магния для пласта толщиной 1 м с радиусом 0,5 м

63000 : 18940 = 3.3 кг.

Но на практике с учетом теплопотерь за счет теплоотдачи в окружающую среду количества Mg и HCl берут с запасом в 2-3 раза больше расчетных. Например, на 1 м толщины обрабатываемого пласта гранулированного магния берут 7-10 кг, а соляную кислоту при 15-20% концентрации - 1,5 - 2,0 м³.

В таблице приведены необходимые количества 15%-ной HCl на 40, 60, 80 и 100 кг магния (см. также книгу В.И. Кудинова и Б.М. Сучкова "Методы повышения производительности скважин" 1996 г., с. 127).

После закачки расчетного объема кислоты сразу приступают к подаче инструмента к возвратно-поступательному перемещению в интервале расположения фильтра. При этом лопасти 10 кожуха 4, встречая на своем пути сопротивление жидкости, под действием ее реакции начинают вращаться вокруг корпуса, одновременно интенсивно перемешивая подогретую кислоту до температуры +100^oC и выше, что обеспечивает постоянное смывание магния, а также фильтрационных отверстий обсадной колонны все новыми и новыми порциями раствора горячей кислоты более сильной концентрации. Кроме того, это способствует ускоренному распаду гранулированного магния, предотвращает его спекание и продуктов реакции в реакционном наконечнике, что весьма важно в получении полной генерации тепла и, следовательно, в повышении эффективности термокислотной обработки, поскольку повышение реактивности рабочей жидкости - кислоты - по отношению к породам пласта, а также парафиновых и асфальтосмолистых веществ, способствует выходу их из ПЗП, увеличивая тем самым проницаемость пласта.

После полного растворения магния призабойную зону выдерживают 2 - 2,5 часа с целью воздействия горячего кислотного раствора с породами продуктивного пласта, затем скважину промывают созданием циркуляции жидкости. Далее с целью исключения закупоривания пор ПЗП промывочной жидкостью, а также более полной очистки от остатков вязкой нефти в интервале продуктивного пласта устанавливают ванну в среде растворителей, в качестве которых может послужить дизтопливо или керосин, битумный дистиллят. Затем аналогично вышеописанной технологии, манипулируя устройством, обрабатывают ПЗП. В результате ускоряется процесс и качество дополнительной очистки, предотвращается блокировка ПЗП скважинной жидкостью. После этого скважину осваивают и при непрерывной работе насоса затрубное пространство вакуумируют, подсоединив вакуумный агрегат к затрубному пространству, производительностью не менее 100 м³/час.

Через 20 - 30 минут затрубное давление снижается до 4 КПа, после чего перекрывают регулируемый клапан ручным приводом. При вакуумировании затрубного пространства забойное давление постепенно снижается, снижение забойного давления при этом не должно приводить к разрушению элементов конструкции скважины. Вакуумированием скважины очищают поры пласта от газа, улучшая тем самым фильтрационную способность по нефти.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.

Ускоряется обработка призабойной зоны пласта в 2 - 3 раза за счет постоянного смывания поверхности гранулированного магния и полного его разрушения свежей порцией кислоты, что способствует быстрому нагреву раствора кислоты и растворению парафино-асфальтосмолистых веществ. Достигается экономия магния за счет полного его распада, поскольку предотвращается его спекание и продуктов реакции. Отпадает необходимость режима прокачки кислоты через реакционный наконечник, позволяет регулировать расход в зависимости от приемистости пласта, что является одним из важнейших и трудновыполнимых условий при использовании известных способов. Повышается дебит нефти в 2 и 2,5 раза и более.

Источники информации

1. Авторское свидетельство N 783464, 1980.

2. Авторское свидетельство N 1816854, 1993.