способ обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в обрабатываемый интервал скважины на каротажном кабеле термогазогенератора с тепловыделяющим веществом, его инициирование, обработку призабойной зоны пласта горячими продуктами реакции, технологическую паузу после окончания реакции для более полного использования генерируемого тепла, депрессионное воздействие на разогретую обрабатываемую зону, отличающийся тем, что в скважинах, заполненных флюидом на нефтяной основе, в качестве тепловыделяющего вещества термогазогенератора используют карбид кальция, доставляемый в обрабатываемый интервал скважины в герметичном контейнере, внутри которого размещен сосуд с водой, при этом инициирование тепловыделяющего вещества осуществляют после достижения обрабатываемого интервала обеспечением контакта карбида кальция с водой путем разгерметизации сосуда с наземного пульта управления.

2. Устройство для обработки призабойной зоны скважины, содержащее наземный пульт управления, каротажный кабель, геофизическую головку, депрессионную камеру с управляемым клапаном, термогазогенератор, размещенный в герметичном контейнере, соединенном с заборником, имеющим боковые прорези, отличающееся тем, что верхняя часть контейнера закрыта неуправляемым клапаном-пробкой, а в контейнере совместно с карбидом кальция размещен сосуд с водой, содержащий узел разгерметизации, управляемый с поверхности наземным пультом.

Описание изобретения к патенту

Изобретения относятся к нефтедобывающей промышленности и могут быть использованы для интенсификации притоков нефти.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины (Патент РФ № 2142051, МКИ 7 Е 21 В 43/25, 27.11.99), заключающийся в спуске на колонне насосно-компрессорных труб перфорированного контейнера со сплошными герметизированными алюминиевыми капсулами, заполненными щелочным или щелочно-земельным элементом, и обеспечении взаимодействия их с соляной кислотой в обрабатываемом интервале. Выделяемое при реакции тепло и продукты реакции повышают эффективность кислотной обработки призабойной зоны пласта.

Недостатком способа является необходимость применения кислоты, что ухудшает экологическую обстановку, требует значительных затрат времени на обработку пласта, увеличение стоимости обработки и использование спецтехники.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления (заявка на изобретение РФ 96106639/03, 20.01.99, МКИ 6 Е 21 В 43/25, 43/18), заключающийся в сжигании пиротехнического заряда на забое скважины и последующем создании депрессии. В способе перед проведением операций скважину заполняют жидкостью с повышенной плотностью и создают давление столба жидкости, соответствующее пластовому давлению, перед созданием депрессии в интервале продуктивного пласта, начиная с нижней его части, сжигают медленно горящий пиротехнический заряд, выделяющий газы с повышенной температурой в течение времени, соответствующего времени прогрева призабойной зоны до температуры плавления кольматирующих элементов, проводят технологическую выдержку для замещения в интервале продуктивного пласта газообразных продуктов горения пиротехнического заряда скважинной жидкостью, а после проведения депрессии удаляют из зоны интервала продуктивного пласта часть скважинной жидкости с поступившими при депрессии из призабойной зоны кольматирующими элементами.

Однако в этом способе с увеличением гидростатического давления резко увеличивается скорость сгорания заряда, в результате уменьшается длительность теплового воздействия на продуктивный пласт, увеличивается стоимость обработки. Применение пиротехнических зарядов для обработки скважин ограничивается геологическими особенностями месторождения, например высоким газовым фактором.

Известны также способ и устройство газоимпульсного струйного воздействия на нефтяной и газовый пласт (Патент РФ №2124121, 27.12.98, МКИ 6 Е 21 В 43/25). Устройство состоит из герметичного корпуса с каналами, закрытыми пробками с прокладками, средств поджига и подрыва зарядов с проводами, элементов закрепления геофизического кабеля. Герметичный корпус с зарядами горючих или взрывчатых веществ заполнен углеводородным топливом.

Недостатком устройства является использование для разгерметизации корпуса взрывоопасных веществ, а также увеличение стоимости обработки скважины.

Наиболее близкой принятой за прототип является аппаратура для интенсификации притока пласта (Патент РФ № 2133336, 20.07.99, МКИ 6 Е 21 В 43/263), которая реализует способ обработки призабойной зоны скважин, заполненных флюидом, включающий доставку в обрабатываемый интервал скважины на каротажном кабеле термогазогенератора, его инициирование, обработку призабойной зоны пласта горячими продуктами реакции, технологическую паузу для более полного использования генерированного тепла, депрессионное воздействие на разогретую обрабатываемую зону. Аппаратура содержит имплозионную камеру с управляемым клапаном и присоединенным к нижнему концу термогазогенератором, управляемым с поверхности. К нижнему концу термогазогенератора присоединена камера догорания, по корпусу которой выполнены сопловидные щели. В камере догорания расположен рассекатель для направления отработанных газов, а в имплозионной камере размещен якорь.

Недостатком аппаратуры является влияние гидростатического давления, в результате чего уменьшается длительность тепловой обработки продуктивного пласта.

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения эффективности работ по интенсификации добычи нефти путем расплавления и удаления из призабойной зоны пласта асфальтосмолистых и парафиновых отложений, исключения влияния гидростатического давления на продолжительность тепловой обработки, уменьшения стоимости обработки.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе обработки призабойной зоны скважины, включающем доставку в обрабатываемый интервал скважины на каротажном кабеле термогазогенератора с тепловыделяющим веществом, его инициирование, обработку призабойной зоны пласта горячими продуктами реакции, технологическую паузу после окончания реакции для более полного использования генерируемого тепла, депрессионное воздействие на разогретую обрабатываемую зону, в скважинах заполненных флюидом на нефтяной основе в качестве тепловыделяющего вещества термогазогенератора используют карбид кальция, доставляемый в обрабатываемый интервал скважины в герметичном контейнере, внутри которого размещен сосуд с водой, при этом инициирование тепловыделяющего вещества осуществляют после достижения обрабатываемого интервала обеспечением контакта карбида кальция с водой путем разгерметизации сосуда с наземного пульта управления.

Для достижения названного технического результата предлагается устройство для обработки призабойной зоны скважины, содержащее наземный пульт управления, каротажный кабель, геофизическую головку, депрессионную камеру с управляемым клапаном, термогазогенератор, размещенный в герметичном контейнере, соединенным с заборником, имеющим боковые прорези, в котором верхняя часть контейнера закрыта неуправляемым клапаном-“пробкой”, а в контейнере совместно с карбидом кальция размещен сосуд с водой, содержащий узел разгерметизации, управляемый с поверхности наземным пультом.

На чертеже приведены основные элементы устройства для обработки призабойной зоны скважины.

Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности.

В скважину, заполненную флюидом, на нефтяной основе доставляют в обрабатываемый интервал скважины на каротажном кабеле термогазогенератор с тепловыделяющим веществом. После этого производят инициирование термогазогенератора, обработку призабойной зоны пласта горячими продуктами реакции, выдерживают технологическую паузу после окончания реакции для более полного использования генерированного тепла, депрессионное воздействие на разогретую обрабатываемую зону. В качестве тепловыделяющего вещества используют карбид кальция, доставляемый в обрабатываемый интервал скважины в герметичном контейнере, внутри которого размещен сосуд с водой, при этом инициирование тепловыделяющего вещества осуществляют после достижения обрабатываемого интервала обеспечением контакта карбида кальция с водой путем разгерметизации сосуда с наземного пульта управления.

Вода взаимодействует с карбидом кальция с выделением тепла и ацетилена. Протекает следующая реакция:

СаС₂ +2Н₂О = Са(ОН)₂+С₂Н₂+3,04 ккал

При больших давлениях и температуре ацетилен разлагается на углерод и водород с выделением значительного количества тепла, равного 53,7 ккал.

Результирующая реакция будет идти по следующему итоговому уравнению:

СаС₂ +2Н₂O = Са(ОН)₂ +2С +Н₂ +84,1 ккал

При пересчете на килограмм карбида кальция тепловыделение составит 5,5 МДж. ( Тепловыделение килограмма пороха составляет 2-4 МДж, а тепловыделение при взаимодействии килограмма натрия с водой составляет 6,12 МДж). Продолжительность действия термогазогенератора на основе карбида кальция определяется размерами его кусков (грануляции).

Предлагаемое устройство для обработки призабойной зоны скважины (фиг. 1) состоит из контейнера 1 с термогазогенератором, с карбидом кальция 2, верхняя часть которого закрыта неуправляемым клапаном-“пробкой” 3. В полости контейнера 1 совместно с карбидом кальция 2 размещен сосуд с водой 4, содержащий узел разгерметизации 5, который подключен электрическим проводом 6, жилой каротажного кабеля 7 к управляемому с поверхности наземному пульту 8.

Контейнер 1 соединен с заборником 9 с боковыми прорезями, который верхней частью соединен с депрессионной камерой 10, содержащей управляемый клапан 11, соединенный электрическим проводом 12. Депрессионная камера 10 соединена с геофизической головкой 13, с каротажным кабелем 7 и наземным пультом управления 8.

Устройство работает следующим образом.

С наземного пульта управления 8 по жиле каротажного кабеля 7, электрическому проводу 6 подается импульс тока на узел разгерметизации 5 сосуда с водой 4. Вода взаимодействует с карбидом кальция 2, выделяя тепло и водород. Возникшее при этом давление внутри контейнера в некоторый момент времени превысит гидростатическое, клапан-“пробка” 3 открывается и нагретая газоводяная смесь через прорези заборника 9 попадает в скважинную среду. После завершения реакции от наземного пульта управления 8 по жиле каротажного кабеля 7, электрическому проводу 12 подается импульс тока на управляемый клапан 11, разгерметизируя депрессионную камеру 10. Расплавленные асфальтосмолистые и парафинистые отложения (АСПО) вместе с скважинным флюидом устремляются через прорези заборника 9 в депрессионную камеру 10, способствуя очистке призабойной зоны скважины.

Скважинная часть устройства поднимается на поверхность. Количество воды в сосуде с водой 4 должно быть равным 0,56 кг на килограмм карбида кальция 2 (соотношение количества 1:2).

Использование предложенного способа и устройства для обработки призабойной зоны скважины позволит повысить эффективность работ по интенсификации добычи нефти путем расплавления и удаления из призабойной зоны пласта асфальтосмолистых и парафиновых отложений, исключить влияние гидростатического давления на продолжительность тепловой обработки, уменьшить стоимость обработки.