способ обработки призабойной зоны скважины

Формула изобретения

Способ обработки призабойной зоны скважины, включающий доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры с атмосферным давлением и приемной сгораемой камеры, выполненной из чередующихся слоев твердых композиционных материалов двух типов: материал первого типа представляет собой композицию, при горении которой выделяется небольшое количество газа; материал второго типа формируется из сильно газогенерирующей при горении композиции; послойное сгорание приемной камеры с образованием в интервале обработки скважины нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении; проникновение нагретых газов в поры и каналы пласта; расплавление находящихся в них загрязнений; раскрытие воздушной камеры низкого давления путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы-заглушки, образованной из материала первого типа, и вынос загрязнений из призабойной зоны скважины, отличающийся тем, что перед срабатыванием сгораемой диафрагмы осуществляют циклическое - волновое воздействие давлением нагретых газов на пласт, обеспечиваемое компоновкой приемной камеры чередующимися слоями сгораемых композиционных материалов с сильной и слабой и газогенерирующей способностью такой, что амплитуда упомянутого воздействия составляет не менее 2 МПа при частоте циклов не менее 5 в минуту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения производительности скважин путем обработки призабойной зоны.

Известен способ обработки призабойной зоны, включающий доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры с атмосферным давлением, диафрагмы с взрывным патроном и приемной камеры. Устройство устанавливают в интервале обработки пласта и после подачи через кабель-трос электрического импульса срабатывает взрывной патрон, который разрушает диафрагму, отделяющую воздушную (имплозионную) камеру от приемной. В результате раскрытия воздушной камеры с атмосферным давлением создается поток жидкости из пласта в скважину, выносящий из пор и каналов призабойной зоны загрязнения в виде механических частиц. (Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник под ред. Фридляндера Л.Я., М.: Недра, 1990, с.181-184).

Недостатком способа является низкая эффективность обработки призабойной зоны в связи с тем, что в процессе имплозии не достигается вынос из призабойной зоны отложений типа парафина, смол и асфальтена, имеющих высокую вязкость и адгезию к поверхности пор и каналов породы, что не обеспечивает полноты очищения призабойной зоны пласта от загрязнений.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины (прототип), включающий доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры с атмосферным давлением и приемной камеры со сгораемым твердым композиционным материалом, выполненным из двух частей: первой части, состоящей из малогазовой при сгорании композиции, являющейся диафрагмой-заглушкой камеры; второй части, сформированной из газогенерирующей при сгорании смеси; сгорание твердого композиционного материала и образование в интервале обработки нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении, проникновение нагретых газов в поры и трещины пласта, расплавление находящихся в них загрязнений в виде парафино- и асфальтосмолистых отложений, раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы-заглушки и вынос загрязнений из призабойной зоны скважины за счет создания потока жидкости из скважины в воздушную камеру из-за резкого снижения давления (имплозии) в забое (Патент РФ № 2138630, МПК Е 21 В 43/25, 43/18, опубл. 27.09.1999. Бюллетень № 27).

Преимуществом способа-прототипа является совмещение двух операций: операции термогазобарической обработки с целью проникновения нагретых газов, образующихся при сгорании твердого композиционного материала, в поры пласта парафино-смолистых и асфальтеновых отложений и операции имплозионной обработки с целью выноса из пор породы предварительно расплавленных парафино-смолистых и асфальтеновых отложений.

Недостатком способа-прототипа является недостаточная эффективность обработки призабойной зоны из-за неполного выноса и очистки пор и каналов призабойной зоны от парафино-смолистых и асфальтеновых отложений, особенно, от практически всегда имеющихся включений в виде песчано-глинистых частиц. Такие сложные отложения при термогазовой обработке, сопровождающейся повышенным давлением, хотя и снижают вязкость, но при отсутствии динамического воздействия в значительной мере, в частности, слои непосредственно прилегающие к поверхности пор, сохраняют адгезию и не выносятся из призабойной зоны, препятствуя восстановлению коллекторских свойств интервала обработки пласта.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности обработки скважины за счет более полного выноса и очистки пор и каналов призабойной зоны от парафино-смолистых и асфальтеновых отложений, осложненных песчано-глинистыми включениями.

Результат достигают тем, что в способе обработки призабойной зоны скважины, включающем доставку в забой на кабель-тросе устройства, состоящего из воздушной камеры с атмосферным давлением и приемной камеры со сгораемым твердым композиционным материалом, выполненным из двух частей: первой части из малогазовой при сгорании композиции, являющейся диафрагмой-заглушкой камеры; второй основной части, сформированной из газогенерирующей при сгорании композиции; сгорание твердого композиционного материала и образование в интервале обработки нагретых газообразных продуктов при повышенном давлении, проникновение нагретых газов в поры и каналы пласта, расплавление находящихся в них загрязнений, раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне сгораемой диафрагмы-заглушки и вынос загрязнений из призабойной зоны скважины; согласно изобретению перед срабатыванием сгораемой диафрагмы и раскрытием воздушной камеры осуществляют циклическое - волновое воздействие давления нагретых газов на пласт, обеспечиваемое компоновкой приемной камеры чередующимися слоями сгораемых композиционных материалов со слабой и сильной газогенерирующей способностью, такой, что амплитуда упомянутого воздействия составляет не менее 2 МПа при частоте циклов не менее 5 в мин.

Для осуществления способа используют устройство, включающее воздушную камеру с атмосферным давлением и приемную камеру со сгораемым твердым композиционным материалом. Последний состоит из двух частей: первой части, обращенной к воздушной камере и сформированной из прочной с малогазовым выделением при сгорании композиции, являющейся диафрагмой-заглушкой воздушной камеры, и второй части - основной, выполненной из чередующихся слоев твердых композиционных материалов двух типов: материал первого типа - тот же, что и материал диафрагмы-заглушки (при другом количественном соотношении компонентов), при его горении выделяется небольшое количество газа; материал второго типа формируют из сильно газогенерирующей при горении композитной смеси.

Способ осуществляют следующим образом. В скважину на кабель-тросе доставляют напротив интервала обработки описанное выше устройство и осуществляют послойное сгорание второй части твердого композиционного материала, сформированного из газогенерирующей и малогазовой при сгорании смесей. При сгорании первоначально газогенерирующего слоя происходит воздействие на пласт возрастающего давления образующихся при этом газообразных продуктов, проникновение их в поры и каналы пласта и расплавление находящихся в них преимущественно парафино-асфальтосмолистых компонентов поверхностной части загрязнений. В конце сгорания газогенерирующего слоя воспламеняется от него и сгорает прилегающий к нему слой малогазовой при сгорании смеси. После сгорания газогенерирующего слоя смеси давление в забое интенсивно падает, находясь на минимальном уровне и при сгорании слоя малогазовой смеси, т.к. его сгорание практически не повышает давления. В этот период происходит воздействие на пласт снижающегося давления, что приводит к выносу из пор и каналов пласта в скважину расплавленной части загрязнений. Благодаря сгоранию первых двух слоев газогенерирующей и малогазовой смесей создают, таким образом, первый цикл волнового воздействия (давление растет и снижается) на пласт нагретых газообразных продуктов горения, приводящего последовательно к проникновению их (газов) в поры и каналы пласта, расплавлению и выносу преимущественно плавких компонентов поверхностной части загрязнений из пор и каналов пласта в скважину. В следующем цикле происходит воспламенение и сгорание последующей пары слоев газогенерирующей и малогазовой смесей, приводящее к процессам, описанным выше при первом цикле воздействия на пласт, в результате, в конечном итоге, осуществляют вынос из пласта в скважину последующей, преимущественно расплавленной, поверхностной части загрязнения. Циклические - волновые процессы при сгорании чередующихся слоев газогенерирующей и малогазовой смесей второй части твердого композиционного материала многократно повторяют до наиболее полного выноса из пор и каналов пласта в скважину загрязнений, состоящих преимущественно их плавких компонентов. В конце сгорания второй части твердого композиционного материала происходит раскрытие воздушной камеры путем срабатывания установленной на ее дне и представляющей первую часть твердого композиционного материала, сгораемой диафрагмы-заглушки. При раскрытии воздушной камеры в нее устремляется поток жидкости из скважины и в забое создается резкое снижение давления (имплозия). Вместе с потоком жидкости в воздушную камеру увлекают ранее вынесенные в скважину при сгорании чередующихся слоев второй части композиционного материала загрязнения, преимущественно в виде расплавленных компонентов, а из пор и каналов пласта выносят, в основном, твердые, не плавкие компоненты загрязнения.

Опытно-стендовыми испытаниями предварительно установлено, что в типичных скважинных условиях при давлениях в забое 10-15 МПа амплитуда циклических - волновых воздействий избыточного давления нагретых газов на пласт с использованием второй части твердого композиционного материала в виде чередующихся слоев газогенерирующей и малогазовой при сгорании смесей должна составлять не менее 2,0-2,5 МПа, а частота циклов должна быть не менее 5-7 циклов в минуту. Для обеспечения этих условий масса и толщина слоя газогенерирующей при сгорании смеси должна быть соответственно 0,2 кг и 60 мм, а толщина слоя малогазовой при сгорании смеси - 5 мм. При этом скорость горения слоя газогенерирующей при сгорании смеси составляет 15 мм/с, а слоя малогазовой при сгорании смеси - 1,5 мм/с.

Циклические - волновые воздействия давления на пласт нагретых газов при сгорании второй части твердого композиционного материала в виде чередующихся слоев газогенерирующей и малогазовой при сгорании смесей в комплексе с имплозионным воздействием обеспечивают, таким образом, достаточно полный вынос и очистку пор и каналов призабойной зоны от загрязнений как в виде плавких парафино-смолистых и асфальтеновых отложений, так и в виде твердых частиц, например, песчано-глинистых включений.

Пример конкретного выполнения

Проводят обработку призабойной зоны нефтедобывающей скважины глубиной 1200 м и давлением в забое 12 МПа. Для осуществления обработки используют описанное выше устройство. Корпус приемной камеры со сгораемым твердым композиционным материалом выполнен из легкого упругопластичного материала - из трубы полихлорвинила внутренним диаметром 56 мм. В качестве второй части твердого композиционного материала устройства применяют композицию в виде чередующихся слоев газогенерирующей и малогазовой при сгорании смесей. Толщина каждого газогенерирующего слоя составляет 60 мм, а масса 0,2 кг. Толщина каждого малогазового слоя равна 5 мм, а масса 0,03 кг. Количество пар чередующихся слоев газогенерирующей и малогазовой при сгорании смесей второй части твердого композиционного материала устройства составляет 18, а их общая масса - 4,2 кг.

Производят на кабель-тросе доставку устройства в интервал обработки призабойной зоны скважины и последовательное сгорание чередующихся слоев газогенерирующей и малогазовой смесей второй части твердого композиционного материала с образованием нагретых газообразных продуктов горения. Благодаря сгоранию первых двух слоев газогенерирующей и малогазовой смесей создают первый цикл волнового воздействия нагретых газообразных продуктов горения, приводящего последовательно к проникновению газов в поры и каналы пласта, расплавлению и выносу преимущественно плавких компонентов поверхностной части загрязнения из пор и каналов пласта в скважину. Циклические - волновые процессы при сгорании чередующихся слоев многократно, т.е. 18 раз повторяют практически до полного выноса из пор и каналов пласта в скважину загрязнений, включающих плавкие компоненты. В конце последнего цикла происходит раскрытие воздушной камеры путем срабатывания сгораемой диафрагмы-заглушки. При этом в забое создают резкое снижение давления, создается поток жидкости в воздушную камеру, который увлекает ранее вынесенные в скважину расплавленные компоненты загрязнения, а из пор и каналов - оставшиеся твердые, неплавкие компоненты загрязнения. В результате обработки практически полностью восстанавливают коллекторские свойства призабойной зоны скважины.