способ газогидравлического воздействия на пласт

Формула изобретения

1. Способ газогидравлического воздействия на пласт, включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал каждой секции заряда, с конфигурацией центрального канала с развитой поверхностью, стягивания и поджатия секции заряда вплотную друг к другу конусами-центраторами, выполненными обтекаемой формы, по диаметру превышающими диаметр секций заряда, расположения между нижним конусом-центратором и секциями заряда рассеивателя отвода газового потока, образующегося при горении заряда с проходными отверстиями, а между секциями заряда центрирующих колец установку заряда в скважине так, чтобы секции заряда находились напротив перфорационных отверстий и газообразные продукты горения секций заряда непосредственно воздействовали на обрабатываемый пласт, и сжигание секций заряда, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной среде и кислотной среде, отличающийся тем, что одновременно с газодинамическим воздействием на пласт осуществляют дополнительное воздействие веществом, твердым, или жидким, или гелеобразным, которое доставляют в интервал воздействия в контейнере с внутренней полостью, представляющей собой центральный канал секций заряда, и внутреннюю полость рассеивателя газового потока, вещество при срабатывании заряда под действием давления и температуры с газообразными продуктами горения секций заряда доставляют в трещины пласта, а для обеспечения герметичности контейнера места сочленения всех элементов контейнера выполняют герметичными, при этом центрирующие кольца выполняют таким образом, чтобы обеспечить при сборке устройства герметизацию мест сочленения секций заряда, проходные отверстия рассеивателя герметизируют от внешней среды кожухом или пробками, обеспечивающими разгерметизацию этого рассеивателя при горении заряда, кроме того, между рассеивателем и секциями заряда устанавливают герметичную прокладку, при этом прокладка и центрирующие кольца выполняют таким образом, чтобы компенсировать линейное расширение заряда при высоких температурах в интервале обработки, при этом доставку в интервал обработки пласта необходимого объема вещества обеспечивают диаметром секций заряда, конфигурацией центрального канала секции заряда и внутренним объемом рассеивателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рассеиватель устанавливают и между верхним конусом-центратором и секциями заряда.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что рассеиватели выполняют так, что дополнительно добавляют цилиндрическую часть без проходных отверстий, а со стороны конусов-центраторов выполняют проходные отверстия.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что контейнер заполняют веществом со свойствами пенообразования для его смешивания с газообразными продуктами горения секций заряда, заполнения этим веществом трещин пласта и углубления их.

5. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что выбирают вещество со свойствами очистки пласта.

6. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что выбирают вещество со свойствами снижения вязкости нефти.

7. Способ по одному пп.1-3, отличающийся тем, что выбирают вещество со свойствами увеличения проницаемости пласта.

8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что до проведения воздействия отделяют в скважине зону в интервале обрабатываемого пласта от всего ствола скважинной жидкости, создавая пакер, для этого центральный канал секций заряда заполняют веществом для воздействия на пласт, а внутреннюю полость рассеивателя заполняют высоковязким инертным веществом, которое при возгорании заряда и создании внутри контейнера давления первым выходит из отверстий рассеивателя и создает замкнутый объем в скважине напротив обрабатываемого пласта.

9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после проведения воздействия на пласт, производят имплозионное воздействие для очистки пласта от продуктов реакции воздействия на пласт.

10. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что контейнер заполняют кварцевым песком для заполнения образовавшихся трещин проницаемым материалом, чтобы трещины не закрывались.

11. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что производят дополнительные последовательные операции спуска и сжигания секций заряда, при этом при разном сжигании заряда контейнер заполняют различными веществами, для первого сжигания - веществом со свойствами пенообразования и для развития трещин, для второго сжигания - веществом со свойствами очистки трещин, для третьего сжигания - кварцевым песком, чтобы образовавшиеся трещины не закрывались.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам для добычи нефти.

Способ газогидравлического воздействия пороховыми газами основан на механическом, тепловом и химическом воздействии газов на горные породы и насыщающие их флюиды. Для использования способа применяют пороховые газогенераторы давления ПГД. БК-100 М, ПГД. БК-150 и аккумуляторы давления АДС-150 [1].

Известен способ газогидравлического воздействия на пласт, включающий проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания деталей оснастки для сбора секций заряда через центральный канал каждой секции заряда и стягивания их вплотную друг к другу деталями оснастки, спуск заряда в скважину и сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной среде и кислотной среде, путем запуска узла воспламенения и последующего возгорания одной или нескольких воспламенительных секций заряда и основных секций заряда с образованием продуктов горения, повышения температуры и давления [2].

В воспламенительной секции заряда диаметр канала больше, чем в основных секциях. В качестве воспламенительной секции заряда используют опорную трубу с пиротехническими воспламенителями, в верхней части загерметизированную кабельной головкой, к которой прикреплен геофизический кабель с надетыми на него двумя основными секциями заряда с верхним наконечником, а в нижней части загерметизированную заглушкой с прикрепленным к ней тросом, на который вплотную к воспламенительной секции надевают три основных секции заряда. Спускают устройство в скважину и устанавливают его выше интервала перфорации на 2-4 метра. Поджигают воспламенительные секции, которые прожигают стенки труб и поджигают воспламенительную секцию заряда, а от нее основные секции заряда. Горение заряда происходит с канала. Боковая поверхность заряда имеет защитное покрытие, предохраняющее заряд от трения и ударов о колонну.

Применение этого способа не всегда дает положительный эффект. Это связано с тем, что заряды собраны на геофизическом кабеле, в местах стыка зарядов при их горении происходит перегрев и разрыв каротажного кабеля. Секции заряда разъединяются, что может привести к аварийной ситуации. Элементы оснастки, защитное покрытие, соединительные узлы заряда остаются в скважине. Имеет место перехлест кабеля.

Установка заряда в скважине выше интервала перфорации приводит к тому, что на обрабатываемый пласт воздействует давление скважинной жидкости, которой передается энергия газов.

В качестве наиболее близкого аналога принят способ газогидравлического воздействия на пласт [3], включающий проведение глубоко проникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал каждой секции заряда. Стягивают и поджимают секции заряда вплотную друг к другу центраторами, выполненными обтекаемой формы, по диаметру превышающими диаметр секций заряда. Между нижним центатором и секциями заряда располагают рассеиватель отвода газового потока, образующегося при горении заряда с проходными отверстиями. Сумму проходных отверстий рассеивателя рассчитывают так, чтобы обеспечить минимальную нагрузку на штангу из условия ее сохранности и обеспечить максимальное воздействие на пласт. Между секциями заряда устанавливают центрирующие кольца, по диаметру превышающие диаметр секций заряда, не позволяющие смещаться секциям заряда относительно друг друга и касаться стенок обсадной колонны. Устанавливают заряд в скважине так, чтобы секции заряда находились напротив перфорационных отверстий и газообразные продукты горения секций заряда непосредственно воздействовали на обрабатываемый пласт, и осуществляют сжигание его секций, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной среде и кислотной среде. Для того чтобы осуществить импульсное воздействие на пласт с высокой температурой и давлением, осуществляют горение секций заряда по всей поверхности, для этого используют бескорпусной заряд, а конфигурацию центрального канала секций заряда принимают с развитой поверхностью. Рассчитывают массу сжигаемых зарядов и количество последовательных операций спуска и сжигания секций заряда.

Этот способ внедрен и успешно применяется на нефтегазовых месторождениях. Эффективность этого способа достаточно высокая, но не всегда удается добиться желаемого результата. К недостаткам способа можно отнести то, что не на всех пластах можно проводить воздействие. Так если пласт малой мощности, а недалеко залегает водоносный пласт, то рассчитываемого количество сжигаемых секций заряда с определенной массой, которое может провести разрыв пласта, может воздействовать на водоносный пласт, что приведет к заводнению. Кроме того, техническое состояние скважины не всегда позволяет использовать заряд большой мощности. Использование после проведения газогидравлического воздействия другого воздействия не всегда эффективно из-за того, что это воздействие осуществляется не в месте интервала перфорации, а по всему стволу скважины, например кислотная обработка. Кроме того, эти воздействия разнесены по времени. Кроме того, реагенты, закачиваемые в скважину, не всегда могут глубоко проникнуть в пласт, а для ряда реагентов необходима высокая температура.

По анализу эффективности работы нефтяных скважин после обработки получают дополнительную добычу нефти, в среднем, в течение года, с постепенным снижением дополнительной добычи нефти. Это связано с тем, что образованные трещины засоряются и/или закрываются. Кроме того, в ряде случаев после проведения воздействия на пласт насос в скважине засоряется продуктами воздействия на пласт.

Техническим результатом изобретения является создание в прискважинной зоне обрабатываемого пласта трещин и полостей, т.е. создание локального разрыва пласта, а кроме того, дополнительно решить одну или несколько из поставленных задачи: очистить призабойную зону пласта от кольматации, снизить вязкость нефти, увеличить проницаемости пласта, очистить пласт от продуктов воздействия на пласт, заполнить образовавшиеся трещины проницаемым материалом, чтобы трещины не закрывались. Кроме того, расширить возможность применения газогидравлического воздействия на пласт на пластах малой мощности, на скважинах с низким качеством цементного камня и др.

Необходимый технический результат достигается тем, что в способе газогидравлического воздействия на пласт, включающем проведение глубокопроникающей перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал каждой секции заряда, с конфигурацией центрального канала с развитой поверхностью, стягивания и поджатия секции заряда вплотную друг к другу конусами-центраторами, выполненными обтекаемой формы, по диаметру превышающими диаметр секций заряда, расположения между нижним конусом-центатором и секциями заряда рассеивателя отвода газового потока, образующегося при горении заряда с проходными отверстиями, а между секциями заряда центрирующих колец, установку заряда в скважине так, чтобы секции заряда находились напротив перфорационных отверстий и газообразные продукты горения секций заряда непосредственно воздействовали на обрабатываемый пласт, и одновременно с газодинамическим воздействием на пласт осуществляют дополнительное воздействие веществом, твердым или жидким или гелеобразным, доставленным в интервал воздействия в контейнере с внутренней полостью, представляющей собой центральный канал секций заряда и внутреннюю полость рассеивателя отвода газового потока, вещество при срабатывании заряда под действием большого давления и высокой температуры с газообразными продуктами горения секций заряда проникает в трещины пласта, а для обеспечения герметичности контейнера места сочленения всех элементов контейнера выполняют герметично, при этом центрирующие кольца выполняют таким образом, что позволяет при сборке устройства герметизировать места сочленения секций заряда, проходные отверстия рассеивателя герметизируют от внешней среды кожухом или пробками, обеспечивающими разгерметизацию рассеивателя при горении заряда, кроме того, между рассеивателем и секциями заряда устанавливают герметичную прокладку, при этом прокладка и центрирующие кольца выполняют таким образом, чтобы компенсировать линейное расширение заряда при высоких температурах в интервале обработки, а при расчете диаметра секций заряда, конфигурации центрального канала секции заряда и внутреннего объема рассеивателя учитывают обеспечение доставки в интервал обработки пласта необходимого объема вещества.

Кроме того, между верхним конусом-центратором и секциями заряда устанавливают дополнительный рассеиватель для увеличения внутреннего объема контейнера и снижения нагрузки на штангу, при этом рассеиватель выполняют так, что дополнительно добавляют цилиндрическую часть без проходных отверстий, с внутренним объемом, необходимым для доставки заданного количества вещества, а проходные отверстия располагают со стороны конусов-центраторов.

Кроме того, контейнер заполняют веществом с повышенным пенообразованием, которое, смешиваясь с газообразными продуктами горения секций заряда, образует пену высокого давления, которая, попадая в трещины пласта, развивает и углубляет их.

Кроме того, выбирают вещество для очистки пласта, например кислоту.

Кроме того, выбирают вещество для снижения вязкости нефти.

Кроме того, выбирают вещество для увеличения проницаемости пласта.

Кроме того, до проведения воздействия отделяют в скважине зону в интервале обрабатываемого пласта от всего ствола скважиной жидкости, создавая пакер, для этого центральный канал секций заряда заполняют веществом для воздействия на пласт, а внутренние полости рассеивателей заполняют высоковязким инертным веществом, которое при возгорании заряда и создании внутри контейнера повышенного давления первое выходит из отверстий рассеивателя, тем самым создавая замкнутый объем в скважине напротив обрабатываемого пласта.

Кроме того, после проведения воздействия на пласт производят имплозионное воздействие для очистки пласта от продуктов реакции воздействия на пласт.

Кроме того, контейнер заполняют кварцевым песком для заполнения образовавшихся трещин проницаемым материалом, чтобы трещины не закрывались.

Кроме того, производят несколько последовательных операций спуска и сжигания секций заряда, при этом при разном сжигании заряда контейнер заполняют различным веществом, например при первом сжигании веществом с повышенным пенообразованием для развития трещин, а при втором сжигании веществом для очистки трещин, при третьем сжигании кварцевым песком, чтобы образовавшиеся трещины не закрывались.

Для наглядности способ проиллюстрирован на фиг.1, где показано устройство для газогидравлического воздействия на пласт. Устройство включает секции заряда 1, составную штангу 2, конусы-центраторы 3, рассеиватель отвода газового потока 4 с проходными отверстиями рассеивателя отвода газового потока 5, центрирующие кольца 6, герметичную прокладку 7, цилиндрическую часть без проходных отверстий рассеивателя отвода газового потока 8, кожух проходных отверстий рассеивателя отвода газового потока 9, кабельный наконечник 10, геофизический кабель 11.

На фиг.2 представлено сечение А-А секции заряда 1 с пропущенной через центральный канал секции заряда составной штангой 2. На сечении видна конфигурация центрального канала с развитой поверхностью.

Способ осуществляют следующим образом. Проводят глубокопроникающую перфорацию по всем интервалам обрабатываемого пласта. Выбирают, какой способ воздействия на пласт наиболее эффективно провести в конкретных геолого-технических условиях одновременно с газогидравлическим способом. Выбирают вещество воздействия, рассчитывают объем вещества, который необходимо доставить в интервал воздействия. Затем рассчитывают массу сжигаемых секций заряда. Она должна быть достаточной, чтобы в интервале обрабатываемого пласта обеспечить давление, превышающее предел прочности горных пород, чтобы создать трещины и обеспечить надежную гидродинамическую связь с пластом. Исходя из этого рассчитывают количество последовательных операций спуска и сжигания секций заряда, диаметр секций заряда, конфигурацию центрального канала секции заряда (на фиг.2 видна конфигурация центрального канала с развитой поверхностью).

Использование секций заряда с большим диаметром позволит при одной и той же массе секций заряда сократить длину, т.е. использовать меньшее количество секций заряда и тем самым осуществить более локальное воздействие на пласт, что является актуальным при пластах малой мощности, при залегании недалеко от интервала воздействия водоносного горизонта и др. Кроме того, секции заряда с большим диаметром с развитой конфигурацией центрального канала секций заряда позволяют поместить больший объем вещества в центральный канал секций заряда. Рассчитывают исходя из необходимого объем вещества, который необходимо доставить в интервал воздействия, количество рассеивателей (один или два) и внутренний объема рассеивателя.

Производят сборку бескорпусного секционного заряда, для этого через центральный канал каждой секции заряда 1 пропускают составную штангу 2 (составленную из нескольких элементов). Между секциями заряда устанавливают центрирующие кольца 6, стягивают и поджимают секции заряда вплотную друг к другу конусами-центраторами 3, выполненными обтекаемой формы, по диаметру превышающими диаметр секций заряда. Располагают между нижним конусом-центатором и секциями заряда рассеиватель отвода газового потока 4, образующегося при горении заряда с проходными отверстиями 5. Центральный канал секций заряда, конфигурация которого выполнена с развитой поверхностью и внутренняя полость рассеивателя отвода газового потока, представляет собой контейнер, в который помещается вещество для осуществления воздействия. Вещество может быть как в твердом, так в жидком или гелеобразном виде. Для обеспечения герметичности контейнера места сочленения всех элементов контейнера выполняют герметично, при этом центрирующие кольца 6 выполняют таким образом, что позволяет при сборке устройства герметизировать места сочленения секций заряда, а проходные отверстия рассеивателя герметизируют от внешней среды кожухом 9 или пробками, обеспечивающими разгерметизацию рассеивателя при горении заряда. Кроме того, между рассеивателем и секциями заряда устанавливают герметичную прокладку 7, при этом прокладка и центрирующие кольца выполняют таким образом, чтобы компенсировать линейное расширение заряда при высоких температурах в интервале обработки.

В случае необходимости доставки большего количества вещества между верхним конусом-центратором и секциями заряда устанавливают дополнительный рассеиватель для увеличения внутреннего объема контейнера и снижения нагрузки на штангу. Кроме того, увеличивают объем контейнера за счет увеличения внутреннего объема рассеивателя - добавляют цилиндрическую часть без проходных отверстий, а проходные отверстия рассеивателя располагают со стороны конусов-центраторов.

Собранный заряд с помещенным внутри него веществом для воздействия соединяют с кабельным наконечником 10 и на геофизическом кабеле 11 располагают в скважине так, чтобы секции заряда находились напротив перфорационных отверстий и газообразные продукты горения секций заряда непосредственно воздействовали на обрабатываемый пласт. Осуществляют сжигание секций заряда, изготовленных из составов, обеспечивающих горение в водной, водонефтяной среде и кислотной среде. При горении заряда образуется большое количество горячих пороховых газов, которые осуществляют разгерметизацию отверстий 5 рассеивателя и вместе с веществом, помещенным внутрь заряда, попадают в обсадную колонну и через перфорационные отверстия непосредственно воздействуют на обрабатываемый пласт. Одновременно с газодинамическим воздействием на пласт осуществляют дополнительное воздействие. Так если контейнер заполняют веществом с повышенным пенообразованием, то оно, смешиваясь с газообразными продуктами горения секций заряда, образует пену высокого давления, которая, попадая в трещины пласта, развивает и углубляет их. Если контейнер заполняют реагентом для очистки пласта, например соляной или серной кислотой, или смесями кислот, то она воздействует непосредственно на обрабатываемый пласт, не оказывая влияния на скважину. Кроме того, под действием большого давления реагент попадает глубоко в пласт, что усиливает эффект воздействия. При использовании способа могут применяться реагенты для снижения вязкости нефти, например солярка. Для увеличения проницаемости пласта могут быть применены, например, вещества для селективной изоляции пласта - гидрофобные или гидрофибные вещества, например полисил.

Кроме того, использование двух рассеивателей и заполнение их высоковязким инертным веществом, которое при возгорании заряда и создании внутри контейнера повышенного давления, первое выходит из отверстий рассеивателя, тем самым создавая замкнутый объем в скважине напротив обрабатываемого пласта, т.е. создавая эффект установки пакера в скважине в интервале обрабатываемого пласта, что позволяет усилить эффективность газогидравлического воздействия на пласт, т.к. давление пороховых газов будет более локально направлено на интервал обрабатываемого пласта, но и увеличить эффективность воздействия на пласт веществом, которое находится в центральном канале секций заряда. После проведения воздействия производят технологическую выдержку, достаточную, чтобы вещество успело среагировать, и проводят имплозионное воздействие на пласт с целью очистки пласта от продуктов реакции и снижения риска загрязнения скважинного насоса.

Для того чтобы продлить эффект от воздействия на более длительный срок, чтобы созданные трещины в пласте не закрывались, контейнер заполняют кварцевым песком для заполнения образовавшихся трещин проницаемым материалом.

В зависимости от геолого-технических условий возможно проведение комплекса операций по воздействию на пласт, для этого производят несколько последовательных операций спуска и сжигания секций заряда, при этом при разном сжигании заряда контейнер заполняют различным веществом, например, при первом сжигании веществом с повышенным пенообразованием для развития трещин, а при втором сжигании веществом для очистки трещин, при третьем сжигании кварцевым песком, чтобы образовавшиеся трещины не закрывались и т.д.

В отличие от известного способа возможно расшить область применения газогидравлического воздействия, локализовать его, применять на пластах как большой мощности, так и малой мощности. Кроме того, одновременно с ним осуществить дополнительное воздействие. При этом эффективность воздействий не суммируется, а возрастает в несколько раз.

Источники информации

1. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник / Л.Я.Фридляндер, В.А.Афанасьев, Л.С.Воробьев и др.; Под ред. Л.Я.Фридляндера, - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, Раздел 4. Пороховые генераторы и аккумуляторы давления, стр.107-108.

2. Прострелочно-взрывная аппаратура: Справочник / Л.Я.Фридляндер, В.А.Афанасьев, Л.С.Воробьев и др.; Под ред. Л.Я.Фридляндера, - 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, Раздел 4.1. Пороховые генераторы давления. стр.109-112.

3. Патент на изобретение РФ №21111187633. Способ газогидравлического воздействия на пласт. Патентообладатель Падерин М.Г., по заявке №2001123722, приоритет от 28.08.2001, авторы Падерин М.Г., Ефанов Н.М., Падерина Н.Г.