Масляні композиції зі зменшеною в’язкістю, що виділяють газ, для стимулювання продуктивного шару нафтового родовища
Номер патенту: 103201
Опубліковано: 25.09.2013
Автори: Алєксандров Євгеній Ніколаєвіч, Лємєновскій Дмитрій Анатолієвіч, Коллер Зденек
Формула / Реферат
1. Хімічна система для термічної обробки нафтового родовища шляхом ініціювання хімічної реакції в продуктивній зоні згаданого нафтового родовища, де згадана хімічна система містить принаймні дві наступні композиції:
композицію термічного газовиділення (КТГВ), що є водним розчином або суспензією, яка містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить гідразиннітрат, 1,1-ді С1-6алкілгідразиннітрати і 1,2-ді С1-6алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2-диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт ацетонітрил-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота, нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію, нітрат кальцію, моно, ді і три С1-5алкіламіннітрати, моно, ді і три С1-5алканоламіннітрати, С2-6алкілендіамін моно і динітрати і полі С1-5алкіленполіамінполінітрати; і
стабілізатор ініціатора реакції (СІР), що є водним розчином або суспензією і містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить:
- боргідриди металів МВН4, де М є Li, Na або К;
- аміноборани (R1R2R3)N·BH3, де R1, R2 і R3 є незалежно водень або С1-10алкіл, або де R1 є арил або піридин з до 10 атомами вуглецю і R2 і R3 є водень;
- діалкілалюмінати MAlH2R1R2, де М є Li, Na або К, і R1 і R2 є незалежно С1-10алкіл;
- аміноалани (R1R2R3)N·AlH3, де R1, R2 і R3 є незалежно водень або С1-10алкіл; і
- алюміній або сплави алюмінію з магнієм,
де КТГВ або СІР додатково містить одну або більше розчинних солей Mn, Fe, Cr, Co, Ni або V.
2. Хімічна система за пунктом 1, де КТГВ є водним розчином або суспензією, що містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить гідразиннітрат, 1,1-ді С1-6алкілгідразиннітрати і 1,2-ді С1-6алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2-диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота і адукт ацетонітрил-азотна кислота.
3. Хімічна система за пунктом 1 або 2, де КТГВ одержаний за допомогою реакції азотної кислоти з відповідною аміносполукою.
4. Хімічна система за будь-яким з пунктів 1-3, де рН КТГВ є приблизно 3-14.
5. Хімічна система за будь-яким з пунктів 1-4, де СІР є розчином або суспензією в прийнятному розчиннику.
6. Хімічна система за пунктом 5, де розчинником для СІР є вода або органічний розчинник, що вибирають з групи, яка містить бензин, лігроїн, уайт-спірит, керосин і нафту.
7. Хімічна система за будь-яким з пунктів 1-6, де алюміній або сплави алюмінію з магнієм є тонкодисперсними, пірофорними або гранульованими.
8. Спосіб термічної обробки нафтового родовища шляхом ініціювання хімічної реакції в продуктивній зоні згаданого нафтового родовища, використовуючи хімічну систему, що містить принаймні дві наступні композиції:
композицію термічного газовиділення (КТГВ), що є водним розчином або суспензією, яка містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить гідразиннітрат, 1,1-ді С2-6алкілгідразиннітрати і 1,2-ді С2-6алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2-диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт ацетонітрил-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота, нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію, нітрат кальцію, моно, ді і три С1-5алкіламіннітрати, моно, ді і три С1-5алканоламіннітрати, С2-6алкілендіамін моно і динітрати і полі С1-5алкіленполіамінполінітрати; і
стабілізатор ініціатора реакції (СІР), що є водним розчином або суспензією і містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить:
- боргідриди металів МВН4, де М є Li, Na або К;
- аміноборани (R1R2R3)N·BH3, де R1, R2 і R3 є незалежно водень або С1-10водень, або С1-10алкіл, або де R1 є арил або піридин з до 10 атомами вуглецю і R2 і R3 є водень;
- діалкілалюмінати MAlH2R1R2, де М є Li, Na або К, і R1 і R2 є незалежно С1-10алкіл;
- аміноалани (R1R2R3)N·AlH3, де R1, R2 і R3 є незалежно водень або С1-10алкіл; і
- алюміній або сплави алюмінію з магнієм,
де згадану композицію термічного газовиділення (КТГВ) і згаданий стабілізатор ініціатора реакції (СІР) окремо вводять в згадане нафтове родовище і забезпечують взаємодію в продуктивній зоні згаданого нафтового родовища для ініціювання хімічної реакції, що виділяє тепло і гази,
і де КТГВ вводять безперервно в нафтове родовище і СІР вводять одночасно і безперервно або періодично в нафтове родовище.
9. Спосіб за пунктом 8, де введення КТГВ і СІР продовжують під час хімічної реакції підтримуючи протікання реакції.
10. Спосіб за пунктом 8 або 9, де КТГВ є водним розчином або суспензією, що містить принаймні одну сполуку, яку вибирають з групи, що містить гідразиннітрат, 1,1-ді С1-6алкілгідразиннітрати і 1,2-ді С1-6алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2-диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота і адукт ацетонітрил-азотна кислота.
11. Спосіб за пунктом 8-10, де КТГВ одержаний за допомогою реакції азотної кислоти з відповідною аміносполукою.
12. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-11, де рН КТГВ є приблизно 3-14.
13. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-12, де СІР є розчином або суспензією в прийнятному розчиннику.
14. Спосіб за пунктом 13, де розчинником для СІР є вода або органічний розчинник, що вибирають з групи, яка містить бензин, лігроїн, уайт-спірит, керосин і нафту.
15. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-14, де алюміній або сплави алюмінію з магнієм є тонкодисперсними, пірофорними або гранульованими.
16. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-15, де КТГВ або СІР додатково містить одну або більше розчинних солей Mn, Fe, Cr, Co, Ni або V.
17. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-16, де КТГВ і СІР закачують в нафтове родовище з швидкістю приблизно 4-8 літрів на секунду.
18. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-17, що включає стадії:
а) введення гранул алюмінію або сплаву алюміній/магній як СІР в нафтову свердловину згаданого нафтового родовища і витримування згаданих гранул в реакційній камері, розташованій в нафтовій свердловині;
б) введення КТГВ в нафтову свердловину, так що вона взаємодіє із згаданими гранулами, що знаходяться в реакційній камері, для ініціювання і підтримання термохімічної реакції, що виділяє тепло і гази;
в) пропускання одержаних гарячих газів через продуктивну зону нафтового родовища;
г) зсув термохімічної реакції в продуктивну зону нафтового родовища, дозволяючи згаданим гранулам потрапити в продуктивну зону; і
д) взаємодію гранул в продуктивній зоні з КТГВ, введеною в нафтову свердловину.
19. Спосіб за пунктом 18, де згадана реакційна камера розташована в або поруч з продуктивною зоною нафтового родовища.
20. Спосіб за пунктом 18 або 19, де адукт сечовина-азотна кислота використовують як КТГВ.
21. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-20, де значення рН в реакційній камері є приблизно 3-4 і де газоподібний водень, що утворюється завдяки термохімічній реакції, окислюється до Н2O.
22. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-21, де термохімічна реакція і, таким чином, гранули зсуваються в тріщини, присутні в продуктивній зоні.
23. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-22, де термохімічна реакція зсувається в продуктивну зону після нагрівання продуктивної зони до приблизно 300 °C.
24. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-23, де гранули в продуктивній зоні додатково контактують з принаймні одним сильним окислюючим агентом, таким як дихромат калію К2Сr2О7.
25. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-24, де нафту в нафтовому родовищі піддають гідрокрекінгу.
26. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-25, де КТГВ і СІР вводять у формі рідких шарів, розділених шарами буферної рідини.
27. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-17, що включає стадії:
а) введення гранул алюмінію або сплаву алюміній/магній як СІР в нафтову свердловину згаданого нафтового родовища і витримування згаданих гранул в першій реакційній камері, розташованій в нафтовій свердловині;
б) введення першої КТГВ в нафтову свердловину, так що вона взаємодіє із згаданими гранулами, що містяться в згаданій першій реакційній камері, для ініціювання і підтримання термохімічної реакції, що виділяє теплову енергію і нагріває стінки згаданої першої реакційної камери;
в) введення другої КТГВ в нафтову свердловину, так що вона вступає у взаємодію з нагрітими стінками згаданої першої реакційної камери і запалюється;
г) подавання запаленої КТГВ до другої реакційної камери, де КТГВ реагує з виділенням тепла і газів; і
д) пропускання одержаних гарячих газів через продуктивну зону нафтового родовища.
28. Пристрій для проведення термохімічної обробки нафтового родовища шляхом окремого введення композиції термічного газовиділення (КТГВ) і стабілізатора ініціатора реакції (СІР) за будь-яким з пп. 1-7 в нафтову свердловину згаданого нафтового родовища і контактування КТГВ і СІР в продуктивній зоні згаданої нафтової свердловини для ініціювання і підтримання хімічної реакції, що виділяє тепло і гази, де пристрій містить:
зовнішню насосно-компресорну колону вставлену в корпус нафтової свердловини, так що утворюється зовнішній кільцевий зазор між зовнішньою частиною зовнішньої насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною корпусу, де нижній кінець зовнішньої насосно-компресорної колони розташований в або вище продуктивної зони нафтової свердловини;
пакер розташований вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони і ущільнює зовнішній кільцевий зазор;
внутрішню насосно-компресорну колону, вставлену в згадану зовнішню насосно-компресорну колону, так що утворюється внутрішній кільцевий зазор між зовнішньою частиною внутрішньої насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною зовнішньої насосно-компресорної колони, де внутрішня насосно-компресорна колона дозволяє подачу однієї з КТГВ або СІР до продуктивної зони і внутрішній кільцевий зазор дозволяє подачу іншої КТГВ або СІР до продуктивної зони, і де нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони розташований в або вище продуктивної зони;
де принаймні нижній кінець зовнішньої насосно-компресорної колони і/або нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони розташований в продуктивній зоні нафтової свердловини; і
пристрій перемішування КТГВ і СІР, що контактують в продуктивній зоні згаданої нафтової свердловини.
29. Пристрій за пунктом 28, де пристрій перемішування складається з
герметизованого нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони, розташованого вище нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, але нижче пакера; і
отворів у внутрішній насосно-компресорній колоні, що дозволяють рідині рухатись між внутрішнім кільцевим зазором і внутрішньою насосно-компресорною колоною, де згадані отвори розташовані в периферійній частині внутрішньої насосно-компресорної колони, але вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони.
30. Пристрій за пунктом 29, де згадані отвори є пласкоструменевими форсунками, сформованими трубчатими з'єднувальними каналами, що проходять діагонально через внутрішню насосно-компресорну колону, і містять щілину.
31. Пристрій за пунктом 30, де згадані щілини сформовані в нижній половині трубчатих з'єднувальних каналів.
32. Пристрій за будь-яким з пунктів 29-31, де нижче отворів у внутрішній насосно-компресорній колоні у внутрішню насосно-компресорну колону вставлений стакан, згаданий стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження змішаних рідин, але не гранульованого матеріалу СІР, через внутрішню насосно-компресорну колону.
33. Пристрій за пунктом 32, де згаданий стакан виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній.
34. Пристрій за будь-яким з пунктів 28-33, де нижче отворів внутрішньої насосно-компресорної колони у внутрішній насосно-компресорній колоні розташований принаймні один турбінний пристрій перемішування, де згаданий турбінний пристрій перемішування містить вал, закріплений за допомогою принаймні одного підшипника ковзання, і несе лопаті турбіни і змішувальні лопаті, де підшипник ковзання має отвори, що дозволяють проходження рідин, що рухаються через внутрішню насосно-компресорну колону, і де лопаті турбіни передають енергію від середовищ, що течуть, до вала, для обертання вала з приєднаними перемішувальними лопатями.
35. Пристрій за пунктом 28, де пристрій перемішування складається з
нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, розташованого вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони; і
принаймні один турбінний пристрій перемішування, розташований у зовнішній насосно-компресорній колоні нижче нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, де згаданий турбінний пристрій перемішування містить вал закріплений за допомогою принаймні одного підшипника ковзання, і несе лопаті турбіни і змішувальні лопаті, де підшипник ковзання має отвори, що дозволяють проходження рідин, що рухаються через внутрішню насосно-компресорну колону, і де лопаті турбіни передають енергію від середовищ, що течуть, до вала, для обертання вала з приєднаними перемішувальними лопатями.
36. Пристрій за пунктом 33 або 34, де наступні турбінні пристрої перемішування мають протилежні напрямки обертання.
37. Пристрій за пунктом 28, де пристрій перемішування складається з
нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, розташованого вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони; і
стакана, вставленого в нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони, де згаданий стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження рідин, що подаються через внутрішню насосно-компресорну колону, за винятком грануляту, що подається як СІР.
38. Пристрій за пунктом 37, де згаданий стакан виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній.
39. Пристрій для проведення термохімічної обробки нафтового родовища шляхом окремого введення композиції термічного газовиділення (КТГВ) і стабілізатора ініціатора реакції (СІР) за будь-яким з пп. 1-7 в нафтову свердловину згаданого нафтового родовища і взаємодії КТГВ і СІР в продуктивній зоні згаданої нафтової свердловини для ініціювання і підтримання хімічної реакції, що виділяє тепло і гази, де пристрій містить:
насосно-компресорну колону, вставлену в корпус нафтової свердловини, так що утворюється кільцевий зазор між зовнішньою частиною насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною корпусу, де нижній кінець насосно-компресорної колони розташований в або вище продуктивної зони нафтової свердловини;
пакер, розташований вище нижнього кінця насосно-компресорної колони і ущільнює зовнішній кільцевий зазор;
стакан, вставлений в нижній кінець насосно-компресорної колони, згаданий стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження КТГВ і СІР, але не грануляту, що подається як СІР, через насосно-компресорну колону.
40. Пристрій за пунктом 39, де згаданий стакан виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній.
41. Пристрій за будь-яким з пунктів 28-40, де пакер містить датчики для вимірювання температури пакера і тиску над пакером.
42. Пристрій за будь-яким з пунктів 28-41, де пристрій перемішування додатково містить принаймні одну реакційну камеру, в якій реагують КТГВ і СІР.
Текст
Реферат: Винахід стосується хімічної системи, масляної композиції зі зменшеною в'язкістю, що виділяє газ, (МКЗВВГ), для стимулювання продуктивного шару нафтового родовища, тобто, хімічних композицій для термохімічної обробки нафтового родовища, більш особливо для ініціювання хімічної реакції в продуктивному шарі нафтового родовища, що виділяють тепло і гази, так що поліпшується видобування нафти. Винахід також стосується способу термохімічної обробки нафтового родовища за допомогою цієї хімічної системи і пристрою для проведення термохімічної обробки нафтового родовища. UA 103201 C2 (12) UA 103201 C2 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Передумови створення винаходу Винахід стосується хімічної системи, масляних композиції зі зменшеною в'язкістю, що виділяють газ, (МКЗВВГ), для стимулювання продуктивного шару нафтового родовища, що є хімічними композиціями для термохімічної обробки нафтового родовища, більш особливо, для ініціювання хімічної реакції в зоні продуктивного шару нафтового родовища для продукування тепла і виділення газів, так що поліпшується видобування нафти. Винахід додатково стосується способу термохімічної обробки нафтового родовища за допомогою цієї хімічної системи і пристрою для проведення термохімічної обробки нафтового родовища. Добування нафти з нафтового родовища зазвичай починається з видобутку використовуючи тиск розташованих вище горських порід в нафтовому родовищі, які витискають нафту на поверхню. Протягом життя нафтової свердловини тиск зменшується і необхідно використовувати інші способи видобування, такі як використання насосів або закачування води, природного газу або інших газів в нафтову свердловину для виведення нафти на поверхню. Після цього, способи видобутку більше не ефективні оскільки нафтові родовища все ще містять значні кількості нафти, що включені в маленькі порожнини або пори гірських порід або піщаних порід. Для видобування цих залишкових кількостей нафти використовуються способи третинного добування нафти, які головним чином спрямовані на зменшення в'язкості нафти. Одним із згаданих способів є введення гарячої пари в нафтову свердловину для нагрівання нафти і таким чином зменшення її в'язкості. Однак, цей спосіб є ефективним тільки до глибин приблизно 1 км, оскільки, гаряча пара буде охолоджуватись недосягнувши продуктивної зони. Крім того, при використання цього способу нагрівання продуктивної зони потребує введення гарячої пари до 3-5 місяців. Альтернативно, для видобування нафти, в нафтову свердловину можуть закачуватись поверхнево-активні речовини або розчинник. Однак ці способи мають недоліки, оскільки, видобута нафта буде містити ці хімічні речовини і тому необхідні додаткові трудовитрати, а крім того, збільшується вартість видобування нафти. Інші способи третинного видобування нафти характеризуються хімічною реакцією ініційованою в продуктивній зоні нафтового родовища з утворенням гарячих газів, які нагрівають нафту в продуктивній зоні зменшуючи її в'язкість і підтримують видобування нафти збільшуючи тиск в нафтовій свердловині. В Російських патентах RU 2100583 C1, RU 2126084 C1 і RU 2153065 C1 описується паливні і окислювальні композиції (ПОК), що здатні продукувати гарячі гази після ініціювання хімічної реакції. Ці композиції призначені для введення в нафтову свердловину нафтового родовища для термохімічної обробки продуктивної зони. Ці хімічні композиції є водними розчинами, що місять великі кількості, до 60 мас. % або більше, нітрату амонію, NH4NO3. Іншими компонентами цих ПОК є, наприклад, гліцерин, азотна кислота, карбамід, перманганат калію, оцтова кислота, ізопропілметакарборан і ацетилсаліцилат. Після введення ПОК в нафтову свердловину, вона запалюється шляхом ініціювання загоряння. Розкладання 1 кг ПОК обумовлює виділення приблизно 500-1000 ккал тепла. Ці ПОК містять надлишок кисню і тому мають значний окислювальний характер, так що при змішуванні з нафтою утворюють вибухонебезпечні композиції. Крім того, водні розчини, що містять великі кількості нітрату амонію є вибухонебезпечними, якщо вміст води нижче критичної позначки в приблизно 16-18 мас. %. Однак, з огляду на безпечність використання таких композицій, вміст води зазвичай вище 26-28 мас. %. Однак, при збільшенні вмісту води стає більш складно досягти стабільної реакції з високим виділенням тепла. В RU 2194156 C1, ПОК головним чином містить продукт реакції азотної кислоти з алканоламіном, алкіламіном або алкілполіаміном і до 2,0-35,0 мас. % неорганічного нітрату, такого як нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію або нітрат кальцію. Така композиція є більш безпечною у використанні, оскільки, значним чином може бути зменшена кількість нітрату амонію. Однак, звичайним шляхом запалювання ПОК є вибухове плавлення, і з точки зору безпеки може бути запалено тільки маса максимум 1-2 тони. Після розкладання закладеного ПОК з масою 1-2 тони, операція введення ПОК і ініціювання введення заряду повторюється, так що в нафтовій свердловині з глибиною 1-2 км може реагувати на день не більше ніж приблизно 10 тон ПОК. Якщо глибина нафтової свердловини приблизно 3-4 км, кількість ПОК, що реагує на день, при використанні цього способу, зменшується до приблизно 5 тон. Однак, ступінь нагрівання продуктивної зони і, таким чином, ефективність цього способу є обмеженою. Тому, метою представленого винаходу є забезпечення поліпшених матеріалів і поліпшеного способу, що долає обмеження рівня техніки шляхом значного збільшення кількості генерованого тепла в продуктивній зоні нафтової свердловини і, таким чином, дозволяє вигідну 1 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 розвідку нафтових родовищ. Додатковим об'єктом представленого винаходу є забезпечення пристрою для проведення термохімічної обробки нафтового родовища. Короткий опис винаходу Поставлена ціль вирішується одержанням хімічної системи для термічної обробки нафтового родовища шляхом ініціювання хімічної реакції в продуктивній зоні нафтового родовища, де хімічна система містить, принаймні, дві наступні композиції: композицію термічного газовиділення (КТГВ), що є водним розчином або суспензією, яка містить, принаймні, одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить гідразиннітрат, 1,1-ді C2-6 алкілгідразиннітрати і 1,2-ді C2-6 алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт ацетонітрил-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота, нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію, нітрат кальцію, моно, ді і три C 1-5 алкіламіннітрати, моно, ді і три C 1-5 алканоламіннітрати, C2-6 алкілендіамін моно і динітрати і полі C1-5 алкіленполіамінполінітрати; і стабілізатор ініціатора реакції (СІР), що є рідиною, і містить, принаймні, одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить: - боргідриди металів MBH4, де M є Li, Na або K; 1 2 3 1 2 3 1 - аміноборани (R R R )N·BH3, де R , R і R є незалежно водень або C1-10 алкіл, або де R є 2 арил або піридин з до 10 атомами вуглецю і R і R3 є водень; 1 2 1 2 - діалкілалюмінати MAlH2R R , де M є Li, Na або K, і R і R є незалежно C1-10 алкіл; 1 2 3 1, 2, 3, - аміноалани ((R R R )N·AlH3, де R R R є незалежно водень або C1-10 алкіл; і - алюміній або сплави алюмінію з магнієм. В представленому винаході дві різні композиції використовуються для запуску хімічних реакцій в нафтовому родовищі, особливо, в продуктивній зоні нафтової свердловини. Ці дві композиції вводяться окремо в нафтову свердловину, так що вони вступають у контакт на місці, де повинна відбуватись хімічна реакція. Ця або ці реакції в основному є екзотермічними реакціями, що виділяють великі кількості тепла і газів підвищуючи температуру нафти, так що зменшується в'язкість нафти і поліпшується її екстракція. Як додатковий результат реакцій, в продуктивній зоні збільшується тиск, так що підтримується вивільнення нафти. Однак, підвищений тиск створює тріщини в родовищах, так що додатково підтримується вивільнення нафти. Перша композиція позначається як "композиція термічного газовиділення (КТГВ)" і містить в основному хімічні сполуки, що продукують гарячі гази після початку хімічної реакції. Друга композиція позначається як "стабілізатор ініціатора реакції (СІР)" і має функцію ініціювання і підтримання реакції(й) виділення тепла і газу. КТГВ і СІР обидві є рідинами. Які можуть бути введенні в нафтове родовище за допомогою насосів. Якщо використовувані сполуки не є рідкими, як такі, вони можуть бути використані як розчини або суспензії в прийнятному розчиннику. Якщо КТГВ і СІР є суспензіями, їх в'язкість є такою, що вони є перекачуваними і можуть бути закачані в нафтову свердловину із швидкістю до 4-8 літрів на секунду. Специфічними прикладами сполук, які можуть бути використані для КТГВ є моно-, ди- і триетаноламіннітрати, моно-, ди- і триетиламіннітрати, поліетиленполіамінполінітрати, етилендіамінмононітрати, етилендіаміндинітрат, алкілiдендіамінмоно- і динітрати. Для КТГВ, вона переважно використовується як водний розчин або суспензія, що містить, принаймні, одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить гідразиннітрат, 1,1-ді C2-6 алкілгідразиннітрати і 1,2-ді C2-6 алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота і адукт ацетонітрил-азотна кислота. КТГВ переважно є продуктом реакції азотної кислоти з відповідними аміносполуками, аналогічним реакції гідразину з азотною кислотою, так що утворюється гідразиннітрат. При реакції азотної кислоти з цими аміносполуками, утворюються відповідні нітратні сполуки або адукти азотної кислоти. Якщо КТГВ містить один або більше нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію або нітрат кальцію, ці нітрати містяться в КТГВ в кількості не більше ніж 50 мас. %, переважно, не більше ніж 30 мас. %. Значення pH КТГВ переважно становить приблизно 3-14, в залежності від складу СІР і КТГВ. Особливо переважно, що суміш КТГВ і СІР має значення pH 7. Для забезпечення такого значення pH може бути доданий гідроксил амонію або лужного металу. Якщо використовуваний матеріал реагує з водою, може бути використаний один або більше згаданих вище органічних розчинників. На початку термохімічної обробки нафтової свердловини СІР зазвичай використовується в кількості приблизно 5-7 мас. % стосовно маси КТГВ введеної в нафтову свердловину. Після початку хімічних реакцій, достатньо використовувати приблизно 1 мас. % СІР стосовно маси КТГВ. З хімічною системою представленого винаходу в продуктивній зоні нафтового родовища можуть реагувати до декількох сотень тон матеріалу на день, і це приблизно 50-100 порцій матеріалу, які можуть реагувати на день з системами і способами відомими на сьогоднішній день. Це може бути забезпечено шляхом безперервного закачування КТГВ в нафтову свердловину і шляхом порційного закачування СІР в нафтову свердловину, де СІР може закачуватись постійно або періодично. У випадку, коли температура у місці реакції знаходиться в або вище інтервалу приблизно 200-300 C введення СІР може перериватись і при таких температурах КТГВ буде реагувати стабільно і без додаткового запалювання. Нижче приблизно 180-200 C введення СІР повинно бути відновлено. На противагу ПОК використовуваним в попередньому рівні техніки, КТГВ представленого винаходу не містить надлишок кисню і, таким чином, не має окислювального характеру, так що не утворюється вибухонебезпечна композиція при змішуванні з нафтою. Розкладання 1 кг КТГВ призводить до виділення приблизно 1000-3200 ккал тепла. Використовуючи хімічну система представленого винаходу можна одержати більше тепла за одиницю часу і, таким чином, поліпшити ефективність процесу добування нафти як і на початку, оскільки стабільно і безперервно може підтримуватись реакція завдяки постійному закачуванню реактивних матеріалів в нафтову свердловину. До сьогодні, загально вважалось, що неможливо розпочати і підтримувати стабільну і безперервну реакцію таких великих кількостей реактивних матеріалів в нафтовій свердловині. Використовуючи МКЗВВГ представленого винаходу, також можна добувати нафту також з нафтових родовищ, що містять високов'язку нафту, яка не може бути ефективно добута використовуючи способи відомі на сьогодні. В переважному втіленні представленого винаходу, СІР або КТГВ може додатково містити один або більше розчинних солей металів Mn, Fe, Cr, Co, Ni або V. Ці метали здатні каталізувати окиснення нафти, так що може виділятись додаткове тепло. Ці солі металів містяться в СІР в кількості не більше ніж 10 мас. % виходячи із загальної маси СІР. Особливо переважними солями металів є Fe(NO 3)3, Mn(NO3)2·6H2O, Mn(SO4)·6H2O, KMnO4, K2MnO4, K2CrO4, Na2CrO4, K2Cr2O7, Na2Cr2O7, Co(NO3)3, NH4VO3, NaVO3 і KVO3. Далі приводиться огляд переважних співвідношень компонентів, що містяться в МКЗВВГ, яка містить КТГВ і СІР, де співвідношення виражені як мас. % стосовно загальної маси реагентів, що містяться в КТГВ і СІР, але без розчинників використовуваних для одержання відповідних розчинів або суспензій. 55 3 UA 103201 C2 Таблиця Компоненти КТГВ: 1. гідразиннітрат 2. 1,1-ді C2-6 алкілгідразиннітрати і 1,2-ді C2-6 алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2-диметилгідразиннітрат 3. гуанідиннітрат 4. адукт формамід-азотна кислота 5. адукт ацетамід-азотна кислота 6. адукт ацетонітрил-азотна кислота 7. адукт сечовина-азотна кислота Компоненти КТГВ: 1. Моно-, ди- і триетаноламіннітрати 2. Моно-, ди- і три C1-5 алкіламіннітрати, такі як моно-, ди- і триетиламіннітрати 3. Поліетилен-поліамінполінітрат 4. C1-5 алкілідендіамінмоно- і динітрат, такий як етилендіамінмононітрат або етилендіаміндинітрат Компоненти СІР: 1. боргідриди металів MBH4 1 2 3 2. аміноборани (R R R )N·BH3 3. діалкілалюмінати MAlH2R1R2 1 2 3 4. аміноалани (R R R )N·AlH3 5. алюміній або сплави алюмінію з магнієм. Розчинні солі Mn, Fe, Cr, Co, Ni або V Нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію, нітрат кальцію 5 10 15 20 25 30 30-70 мас. % якщо присутні, принаймні, 10 мас. % якщо присутні, 1-10 мас. % 0,5-5 мас. % 1,5-7 мас. % 3-10 мас. % 0,3-70 мас. % якщо присутні, 1-4 мас. % 0-50 мас. % Спосіб згідно з представленим винаходом для підвищення кількості утворюваного тепла в продуктивній зоні нафтової свердловини і, таким чином, рентабельної експлуатації нафтових родовищ, характеризується використанням описаної вище хімічної системи, де в нафтове родовище окремо вводяться композиція термічного газовиділення (КТГВ) і стабілізатор ініціатора реакції (СІР) і вони вступають у взаємодію в продуктивній зоні нафтового родовища для ініціювання хімічної реакції, що виділяє тепло і гази. Переважно КТГВ вводять в нафтове родовище безперервно і СІР вводять одночасно з КТГВ і безперервно або періодично. Використовуючи спосіб представленого винаходу КТГВ і СІР можуть бути закачані в нафтове родовище з швидкістю приблизно 4-8 літрів на секунду. Особливе втілення способу згідно з представленим винаходом містить стадії: a) введення гранул алюмінію або сплаву алюміній/магній, як СІР, в нафтову свердловину нафтового родовища і витримування гранул в реакційній камері розташованій в нафтовій свердловині; б) введення КТГВ в нафтову свердловину так що вона контактує з гранулами, що знаходяться в реакційній камері, для ініціювання і підтримання термохімічної реакції, що виділяє тепло і гази; в) пропускання одержаних гарячих газів в продуктивну зону нафтового родовища; г) зсув термохімічної реакції в продуктивну зону нафтового родовища дозволяючи потрапляння гранул до продуктивної зони; і д) взаємодія гранул в продуктивній зоні з КТГВ введеною в нафтову свердловину. В згаданому вище способі, реакційна камера розташована в або поруч з продуктивною зоною нафтового родовища. Точне розташування реакційної камери залежить від конструкції використовуваного пристрою і конструкції нафтової свердловини. Практично, реакційна камера може розташовуватись до 500-600 м вище продуктивної зони і може навіть розташовуватись від декількох метрів до декількох десятків метрів нижче продуктивної зони. Переважною КТГВ сполукою для взаємодії з гранулами алюмінію або сплавом алюміній/магній є адукт сечовина-азотна кислота, продукт реакції сечовини з азотною кислотою. Значення pH в реакційній камері знаходиться в інтервалі pH 3-14, де значення pH приблизно 3-4 є переважним, де надалі газоподібний водень, що утворюється завдяки термохімічній 4 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 реакції, окислюється до H2O так що кількість продукуємого тепла збільшується до приблизно 30 %. На стадії зсуву термохімічної реакції в продуктивну зону, термохімічна реакція і, таким чином, гранули потрапляють в тріщини присутні в продуктивній зоні. Це дозволяє безпосереднє нагрівання оточення тріщин і тому тріщини можуть збільшуватись за довжиною і об'ємом. Ця стадія зсуву термохімічної реакції в продуктивну зону переважно проводиться, коли продуктивна зона нагрівається до приблизно 300 C. Спосіб згідно з представленим винаходом може також включати стадію взаємодії гранул в продуктивній зоні з, принаймні, одним сильним окиснюючим агентом, таким як дихромат калію K2Cr2O7. Ці сильні окиснюючі агенти підтримують продукування великих кількостей енергії і твердих оксидів металів, аналогічних Al2O3, які функціонують як розклинювальні наповнювачі (розклинювальні агенти) для підтримання тріщин відкритими. Коли в продуктивній зоні достатньо висока температура і збільшується тиск і присутній водень, в результаті реакції алюмінію або сплаву алюміній/магній з КТГВ, нафта в нафтовому родовищі зазнає гідрокрекінгу. Завдяки такому гідрокрекінгу в'язкість нафти в обробленому нафтовому родовищі значно зменшується як додаток до підвищеної температури в продуктивній зоні, при цьому, більшість складних вуглеводневих молекул перетворюється на простіші вуглеводневі молекули. Такий гідрокрекінг може додатково підтримуватись додаванням придатних металевих каталізаторів, таких як солі металів Mn, Fe, Cr, Co, Ni або V. Велика кількість нафтових свердловин, особливо старих нафтових свердловин, забруднена або пошкоджена високими вмістами води. Застосування способу представленого винаходу, що використовує алюміній або сплави алюміній/магній, може зменшити кількість води присутньої в нафтовій свердловині. Під час реакції алюмінію або сплавів алюміній/магній за лужних умов витрачається вода. Крім того, гідроксиди металів, що утворюються в результаті реакції алюмінію або сплавів алюміній/магній мають здатність адсорбувати або зв'язувати воду у формі кристалізаційної води. Також можна досягти термічного крекінгу нафти шляхом подальшого підвищення температури в продуктивній зоні. Однак, процес гідрокрекінгу, як описано вище, є переважним, оскільки, він більш ефективний і він зменшує кількість води присутньої в продуктивній зоні. Цей гідрокрекінг в продуктивній зоні нафтової свердловини ніколи не описувався до цього. Це дуже ефективний спосіб термохімічної обробки нафтового родовища і, таким чином, дозволяє вигідну експлуатацію нафтових родовищ. В іншому особливому втіленні способу згідно з представленим винаходом, КТГВ і СІР вводять у формі рідких шарів розділених шарами буферної рідини. Використання цього способу дає можливість вводити КТГВ і СІР в нафтову свердловину через одну насосно-компресорну колону і, таким чином, досягається роздільна, але безперервна подача КТГВ і СІР. Інше втілення способу згідно з представленим винаходом містить стадії: a) введення гранул алюмінію або сплаву алюміній/магній, як СІР, в нафтову свердловину нафтового родовища і витримування гранул в першій реакційній камері розташованій в нафтовій свердловині; б) введення першої КТГВ в нафтову свердловину так що вона контактує з гранулами, що знаходяться в першій реакційній камері, для ініціювання і підтримання термохімічної реакції, що виділяє теплову енергію і нагріває стінки першої реакційної камери; в) введення другої КТГВ в нафтову свердловину, так що вона вступає в контакт з нагрітими стінками першої реакційної камери і запалюється; г) пропускання запаленої КТГВ через другу реакційну камеру, де КТГВ реагує виділяючи тепло і гази; і д) пропускання одержаних гарячих газів через продуктивну зону нафтового родовища. В цьому специфічному втіленні, може бути використаний пристрій, що містить жаростійкий стакан з перфорованим дном на нижньому кінці насосно-компресорної колони вставленої в нафтову свердловину, так що СІР гранули будуть знаходитись в стакані і можуть контактувати з першою КТГВ введеною в цю насосно-компресорну колону. Частина насосно-компресорної колони з приєднаним стаканом утворює першу реакційну камеру і буде нагріватись термохімічною реакцією. Друга КТГВ буде подаватись вздовж зовнішньої частини цієї насоснокомпресорної колони і, таким чином, буде нагріватись до температури достатньої для загоряння другої КТГВ. В цьому способі стакан повинен бути такої стійкості, що б втримувати хімічні і термічні умови під час термохімічної обробки. На противагу до цього, якщо згаданий вище спосіб додатково містить зсув термохімічної реакції в продуктивну зону, цей стакан може бути виготовлений з 5 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 матеріалу, який поступово руйнується під дією хімічних і термічних умов. Таким матеріалом може бути алюміній або сплав алюміній/магній, наприклад, який буде реагувати з КТГВ розташованою в стакані або який буде згоряти при вищих температурах. Пристрій для проведення термохімічної обробки нафтового родовища згідно з представленим винаходом характеризується тим, що він дозволяє окреме введення композиції термічного газовиділення (КТГВ) і стабілізатора ініціатора реакції (СІР), що описані вище, і контактування КТГВ і СІР в або поряд з продуктивною зоною обробленої нафтової свердловини. Такий пристрій містить: зовнішню насосно-компресорну колону вставлену в корпус нафтової свердловини, так що утворюється зовнішній кільцевий зазор між зовнішньою частиною зовнішньої насоснокомпресорної колони і внутрішньою частиною корпусу, де нижній кінець зовнішньої насоснокомпресорної колони розташований в або вище продуктивної зони нафтової свердловини; пакер розташований вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони і ущільнювача зовнішнього кільцевого зазору; внутрішню насосно-компресорну колону вставлену в згадану зовнішню насоснокомпресорну колону, так що утворюється внутрішній кільцевий зазор між зовнішньою частиною внутрішньої насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною зовнішньої насоснокомпресорної колони, де внутрішня насосно-компресорна колона дозволяє подачу однієї з КТГВ або СІР до продуктивної зони і внутрішній кільцевий зазор дозволяє подачу іншої КТГВ або СІР до продуктивної зони, і де нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони розташований в або вище продуктивної зони; де, принаймні, нижній кінець зовнішньої насосно-компресорної колони і/або нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони розташований в продуктивній зоні нафтової свердловини; і пристрій перемішування КТГВ і СІР, що контактують в продуктивній зоні згаданої нафтової свердловини. Пристрій перемішування такого пристрою складається з герметизованого нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони розташованого вище нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, але нижче пакера; і отворів у внутрішній насосно-компресорній колоні, що дозволяють рідині рухатись між внутрішнім кільцевим зазором і внутрішньою насосно-компресорною колоною, де згадані отвори розташовані в периферійній частині внутрішньої насосно-компресорної колони, але вище нижнього кінця зовнішньої насоснокомпресорної колони. Ці отвори переважно являють собою пласкоструменеві форсунки сформовані трубчатими з'єднувальними каналами, що проходять діагонально через внутрішню насосно-компресорну колону, і містять щілину. Ці щілини переважно сформовані в нижній половині трубчатих з'єднувальних каналів. В специфічному втіленні такого пристрою стакан вставлений у внутрішню насоснокомпресорну колону нижче отворів в цій насосно-компресорній колоні, де цей стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження змішаних рідин, але не гранульованого матеріалу СІР, через внутрішню насосно-компресорну колону. Тобто, отвори на дні мають менший діаметр ніж гранули використовуваного СІР. Такий стакан може бути виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній, якщо заплановано, що стакан має обмежений час життя під час термохімічної обробки, так що після визначеного часу гранули більше на перебувають в нафтовій свердловині, але потрапляють у продуктивну зону і в тріщини сформовані в ній. В іншому специфічному втіленні, пристрій згідно з винаходом має, принаймні, один турбінний пристрій перемішування у внутрішній насосно-компресорній колоні нижче отворів у насосно-компресорній колоні, де турбінний пристрій перемішування складається з валу, що підтримується за допомогою, принаймні, одного підшипника ковзання і несе лопаті турбіни і змішувальні лопаті. Підшипник ковзання додатково містить отвори, що дозволять проходження рідин через внутрішню насосно-компресорну колону. Крім того, лопаті турбіни передають енергію від середовищ, що течуть, до валу, для обертання валу із приєднаними змішувальними лопатями і, таким чином, перемішування рідин. Використовуючи такий турбінний пристрій перемішування можна поліпшити перемішування порівняно з описаними вище пласкоструменевими форсунками. В пристрої згідно з представленим винаходом, пристрій перемішування може додатково бути реалізований за допомогою нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони розташованої вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони; і, принаймні, одного турбінного пристрою перемішування розташованого в зовнішній насосно-компресорній 6 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 колоні нижче нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, де турбінний пристрій перемішування містить вал, що підтримується за допомогою, принаймні, одного підшипника ковзання і несе лопаті турбіни і змішувальні лопаті. Крім того, підшипник ковзання містить отвори, що дозволяють проходження рідин, що течуть через внутрішню насосно-компресорну колону. Лопаті турбіни передають енергію від середовищ, що течуть, до валу, обертаючи вал з приєднаними змішувальними лопатями, так що рідини перемішуються. Для стабільного закріплення валу описані вище турбінні пристрої перемішування переважно мають два підшипника ковзання. У випадку більше ніж одного турбінного пристрою перемішування розташованого в пристрої описаному вище, перемішування може бути додатково поліпшено, якщо послідовні турбінні пристрої перемішування мають протилежні напрямки обертання. Пристрій перемішування, для пристрою згідно з представленим винаходом, може альтернативно бути реалізований нижнім кінцем внутрішньої насосно-компресорної колони розташованої вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони; і стаканом вставленим в нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони, де стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження рідин, що подаються через внутрішню насоснокомпресорну колону, але не гранульованого матеріалу СІР, що подається. Як вже згадано вище, такий стакан може бути виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній. Альтернативне втілення пристрою згідно з представленим винаходом містить: насосно-компресорну колону вставлену в корпус нафтової свердловини, так що утворюється кільцевий зазор між зовнішньою частиною насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною корпусу, де нижній кінець насосно-компресорної колони розташований в або вище продуктивної зони нафтової свердловини; пакер розташований вище нижнього кінця насосно-компресорної колони і ущільнювача кільцевого зазору; стакан вставлений в нижній кінець насосно-компресорної колони, згаданий стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження КТГВ і СІР, але не грануляту, що подається як СІР, через насосно-компресорну колону. Також цей стакан може бути виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній. За допомогою такого пристрою забезпечується окреме введення КТГВ і СІР шляхом закачування рідин у формі рідких шарів через насосно-компресорну колону. Для запобігання змішування і взаємодії шарів КТГВ і СІР до досягнення продуктивної зони, між шарами КТГВ і СІР вводиться шар буферної рідини. В різних втіленнях пристрою, описаних вище, пакер може містити датчики для вимірювання температури пакера і тиску над пакером. Це дозволяє кращий контроль процесу термохімічної обробки. Різні пристрої описані вище можуть додатково містити, принаймні, одну реакційну камеру, в якій реагують КТГВ і СІР. З посиланням на пристрій і способи представленого винаходу, переважні втілення описуються далі, де зроблені посилання на прикладені малюнки, де: На Фіг. 1 показаний пристрій згідно з першим переважним втіленням винаходу; На Фіг. 2 показаний пристрій згідно з другим переважним втіленням винаходу; На Фіг. 3 показаний пристрій згідно з третім переважним втіленням винаходу; На Фіг. 4 показаний пристрій згідно з четвертим переважним втіленням винаходу; На Фіг. 5 показаний пристрій згідно з п'ятим переважним втіленням винаходу; і На Фіг. 6 показаний пристрій згідно з шостим переважним втіленням винаходу. Пристрій згідно з винаходом Далі описується пристрій для термічної обробки нафтового родовища шляхом окремого введення композиції термічного газовиділення (КТГВ) і стабілізатора ініціатора реакції (СІР) описаної вище хімічної системи в нафтову свердловину нафтового родовища. Пристрій згідно з представленим винаходом для проведення такої термохімічної обробки містить: зовнішню насосно-компресорну колону вставлену в корпус нафтової свердловини, так що утворюється зовнішній кільцевий зазор між зовнішньою частиною зовнішньої насоснокомпресорної колони і внутрішньою частиною корпусу, де нижній кінець зовнішньої насоснокомпресорної колони розташований в або вище продуктивної зони нафтової свердловини; пакер розташований вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони і ущільнювача зовнішнього кільцевого зазору; 7 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 внутрішню насосно-компресорну колону вставлену в згадану зовнішню насоснокомпресорну колону, так що утворюється внутрішній кільцевий зазор між зовнішньою частиною внутрішньої насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною зовнішньої насоснокомпресорної колони, де внутрішня насосно-компресорна колона дозволяє подачу однієї з КТГВ або СІР до продуктивної зони і внутрішній кільцевий зазор дозволяє подачу іншої КТГВ або СІР до продуктивної зони, і де нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони розташований в або вище продуктивної зони; де, принаймні, нижній кінець зовнішньої насосно-компресорної колони і/або нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони розташований в продуктивній зоні нафтової свердловини; і пристрій перемішування КТГВ і СІР, що контактують в продуктивній зоні згаданої нафтової свердловини. Використовуючи такій пристрій можна окремо ввести КТГВ і СІР через нафтову свердловину у продуктивну зону, де дві композиції перемішуються за допомогою пристрою перемішування. Пристрій перемішування пристрою додатково містить, принаймні, одну реакційну камеру, в якій реагують КТГВ і СІР. Пристрій перемішування може бути сформований герметизованим нижнім кінцем зовнішньої насосно-компресорної колони розташованої вище нижнього кінця внутрішньої насоснокомпресорної колони і нижче пакера і отвором у внутрішній насосно-компресорній колоні, що дозволяє обмін рідини між внутрішнім кільцевим зазором і внутрішньою насосно-компресорною колоною. Ці отвори розташовані в периферійній частині внутрішньої насосно-компресорної колони, але вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони. Одним з факторів, що впливає на ефективність способу термічної обробки нафтового родовища, є швидкість виділення тепла, яка залежить від швидкості змішування реагентів і часу їх взаємодії в реакційній камері. Час взаємодії може бути подовжений шляхом збільшення довжини насосно-компресорної колони нижче отворів. Частина насосно-компресорної колони нижче отворів позначається як реакційна камера або реактор. Для втілень, коли гранули алюмінію або сплаву алюміній/магній затримуються в насоснокомпресорній колоні (завдяки стакану з перфорованим дном, як буде описано далі) частина насосно-компресорної колони наповнена гранулами може бути позначена як реакційна камера або реактор. Крім того, у випадку коли такі гранули алюмінію або сплаву алюміній/магній відкладаються у тріщинах в продуктивному шарі, об'єм таких тріщин також може бути позначений як реакційна камера або реактор. Різні фактори, подібні структурі оброблюваного продуктивного шару, складу нафти і природного газу в цьому продуктивному шарі, будові нафтової свердловини, і, зокрема, наскільки вище продуктивного шару розташований пакер, впливають на те, який з варіантів втілення пристрою або способу згідно з винаходом є найбільш ефективним для термохімічної обробки продуктивного шару. Наприклад, пакер не може бути розташований далеко від нагрітого продуктивного шару, і в той же самий час пакер не може бути нагрітий занадто сильно. Крім того, різні втілення пристрою і способу термічної обробки нафтового родовища будуть описані далі. Наприклад, пристрій згідно з першим і другим втіленням містить нерухливі частини і є, таким чином, найбільш надійним. Однак, пристрій згідно з першим втіленням може бути використаний тільки в комбінації з реакційною камерою, що має довжину не менше ніж 80-100 метрів. При довжині тільки 10-15 м, показник ефективності такого пристрою є малим. Якщо необхідно обмежити довжину реакційної камери до приблизно 10-15 м, може бути використаний пристрій згідно з другим, третім і четвертим втіленням, як пристрої перемішування використовувані тут, що мають вищу ефективність. В цих втіленнях, для обертання турбінного пристрою перемішування і, таким чином, перемішування рідин використовується не більше ніж 10 % хімічної енергії, що виробляється КТГВ і СІР. Перше втілення пристрою На Фіг. 1 показане перше втілення пристрою для проведення термохімічної обробки нафтового родовища. Зовнішня насосно-компресорна колона (2), що має діаметр приблизно 2 7/8 дюймів (7,30 см), вставлена у корпус (1) нафтової свердловини, так що утворюється зовнішній кільцевий зазор (7) між зовнішньою частиною зовнішньої насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною корпусу. Внутрішня насосно-компресорна колона (3), що має діаметр приблизно 1 1/2 дюймів (3,81 см), вставлена у зовнішню насосно-компресорну колону (2), так що утворюється внутрішній кільцевий зазор (8) між зовнішньою частиною внутрішньої 8 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною зовнішньої насосно-компресорної колони. Нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони (не показаний) розташованій в продуктивній зоні і нижній кінець зовнішньої насосно-компресорної колони розташований на певній відстані вище нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони і, таким чином, в або вище продуктивної зони нафтової свердловини. Нижній кінець зовнішньої насоснокомпресорної колони закритий завдяки приєднання її до зовнішньої частини внутрішньої насосно-компресорної колони. Крім того, пакер (4) розташований вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони і закриває зовнішній кільцевий зазор, так що рідина не може потрапляти в зовнішній кільцевий зазор (7). Для запобігання термічного перевантаження пакера, переважно, що пакер розташований на достатній відстані в напрямку потоку рідин, що подаються, перед першим отвором у внутрішній трубі. Пакер може також містити датчики для вимірювання температури пакера і тиску над пакером. Внутрішня насосно-компресорна колона дозволяє подачу одного з КТГВ або СІР до продуктивної зони і внутрішнього кільцевого зазору і дозволяє подачу іншого КТГВ або СІР до продуктивної зони. В периферійній частині внутрішньої насосно-компресорної колони, але вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони, розташовані чотири пласкоструменеві форсунки. Ці пласкоструменеві форсунки сформовані трубчатими з'єднувальними каналами (5), що проходять діагонально через внутрішню насосно-компресорну колону, і містять щілину (6). За допомогою цих пласкоструменевих форсунок рідина, що подається через внутрішній кільцевий зазор, потрапляє у трубчаті з'єднувальні канали і через щілину (6), так що вона розподіляється в і, таким чином, змішується з рідиною, що подається через внутрішню насоснокомпресорну колону. Звичайно, можна сформувати більше ніж чотири пласкоструменеві форсунками. Для кращого ефекту перемішування, пласкоструменеві форсунки можуть бути організовані таким чином, що дві сусідні пласкоструменеві форсунки розташовані з продольним зсувом під певним кутом. В додатковому втіленні, щілини сформовані в нижній половині трубчатих з'єднувальних каналів. В переважному втіленні Фіг. 1, пласкоструменеві форсунки розташовані з продольним зсувом в 45° і щілини сформовані в найнижчій точці трубчатих з'єднувальних каналів, тобто, в напрямку потоку рідини, що подається, через внутрішню насосно-компресорну колону. Одержане ступінчате розташування пласкоструменевих форсунок, якщо дивитись з нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, показано в нижній частині Фіг. 1. В цьому пристрої КТГВ переважно подається через внутрішню насосно-компресорну колону, а СІР подається через внутрішній кільцевий зазор. Частина внутрішньої насосно-компресорної колони нижче найнижчого отвору (пласкоструменевої форсунки) утворює реакційну камеру, в якій змішані КТГВ і СІР реагують з утворенням тепла і газів. Реакційна камера може мати довжину до 100 м або більше і забезпечує взаємодію до 15 тон реагентів за годину з високою реакційною ефективністю приблизно 90 %. Тобто, приблизно 90 % енергії видаленої при взаємодії всіх матеріалів, що завантажені в реакційну камеру, буде доступно для термохімічної обробки нафтового родовища. Нагріті продукти реакції потрапляють в нафтове родовище і збільшують тиск над пакером, так що утворюються нові розломи або тріщини в продуктивному шарі. Пристрій показаний на Фіг. 1 переважно використовується в нафтових свердловинах, де пакер розташований на відстані не більше ніж 100 м від продуктивного шару і характеризується тим, що він має просту структуру без будь-яких рухливих частин і забезпечує довгу реакційну камеру з високою ефективністю реакції. Друге втілення пристрою У випадку пакера розташованого на відстані не більше ніж 10-15 м вище продуктивного шару, переважним є використання пристрою згідно з другим втіленням показаним на Фіг. 2. Замість довгої реакційної камери пристрою згідно з першим втіленням, пристрій згідно з другим втіленням містить стакан (10) вставлений у внутрішню насосно-компресорну колону нижче найнижчого отвору у внутрішній насосно-компресорній колоні. Стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження змішаних рідин і має довжину до 4 м, переважно 3-4 м. Отвори на дні стакану (10) мають такі розміри, що гранульований матеріал не може проходити і, таким чином, залишається в стакані, так що, наприклад, гранули алюмінію або сплаву алюміній/магній завантажені, як суспензія через внутрішню насосно-компресорну колону, залишаються в стакані, оскільки діаметр частинок є більшим ніж діаметр отворів на дні стакана. Стакан також може бути виготовлений з матеріалу, що має обмежений час життя під час використовуваних умов. Тобто, стакан сконструйований так, що після розрахованого часу пропускання рідин через стакан його дно руйнується, так що гранульований матеріал, що 9 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 залишився в ньому, потрапляє в продуктивний шар. Стакан переважно виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній, який розчиняється, коли контактує з кислими або лужними рідинами або прогоряє, у випадку високих температур приблизно 700 C або вище. Третє втілення пристрою Далі описується наступне втілення пристрою для проведення термохімічної обробки нафтового родовища. На додаток до описаних вище втілень, що мають отвори у внутрішній насосно-компресорній колоні, представлене втілення містить, принаймні, один турбінний пристрій перемішування розташований у внутрішній насосно-компресорній колоні нижче отворів. Турбінний пристрій перемішування містить вал, що підтримується за допомогою, принаймні, одного підшипника ковзання і несе лопаті турбіни і змішувальні лопаті, де підшипник ковзання містить отвори, що дозволяють проходження середовищ, що течуть, і де лопаті турбіни передають енергію від середовищ, що течуть, до вала, обертаючи вал з приєднаними змішувальними лопатями. Частина внутрішньої насосно-компресорної колони з діаметром приблизно 1 1/2 дюймів (3,81 см) нижче турбінного пристрою перемішування утворює реакційну камеру цього пристрою. Частина внутрішньої насосно-компресорної колони між першим отвором і першим турбінним пристроєм перемішування може бути позначена як прекамера. Приблизно 1/10 реагують в цій прекамері і продукована енергія, принаймні, частково використовується для руху турбінного пристрою(їв) перемішування розташованих нижче прекамери. На Фіг. 3 показане специфічне втілення пристрою згідно з третім втіленням. В специфічному втіленні, вал (11) підтримується за допомогою двох підшипників ковзання (12), що мають отвори (15), які дозволяють проходження середовищ, що течуть. Вал (12) несе лопаті турбіни (13) і змішувальні лопаті (14), де лопаті турбіни розташовані перед змішувальними лопатями стосовно напрямку потоку рідин. Лопаті турбіни передають енергію від середовищ, що течуть, до вала, обертаючи вал з приєднаними змішувальними лопатями і обертання змішувальних лопатей поліпшує перемішування КТГВ і СІР. В представленому втілення, змішувальні лопаті (13) є перфорованими пластинами. Четверте втілення пристрою Далі описується пристрій для проведення термохімічної обробки нафтового родовища згідно з четвертим переважним втілення. На противагу до втілень описаних раніше, пристрій перемішування пристрою складається з нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони (3) розташованого вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони (2) і, принаймні, одного турбінного пристрою перемішування розташованого в зовнішній насоснокомпресорній колоні нижче нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони. Як турбінний пристрій перемішування може бути використаний такий же самий пристрій, як описано вище для третього втілення. Якщо присутні два або більше турбінних пристрої перемішування, переважно, що послідовні турбінні пристрої перемішування мають протилежні напрямки обертання. Специфічне втілення такого пристрою показано на Фіг. 4. Він містить два турбінні пристрої перемішування, що мають протилежні напрямки обертання. Крім того, в цьому втіленні, зовнішня насосно-компресорна колона (2) звужується між нижнім кінцем внутрішньої насоснокомпресорної колони (3) і першим турбінним пристроєм перемішування. Аналогічно до попереднього втілення, частина внутрішньої насосно-компресорної колони з діаметром приблизно 1 1/2 дюймів (3,81 см) нижче турбінних пристроїв перемішування утворює реакційну камеру представленого пристрою. Конусоподібна частина зовнішньої насоснокомпресорної колони (2) може бути позначена як прекамера. П'яте втілення пристрою На Фіг. 5 показане п'яти втілення пристрою для проведення термохімічної обробки нафтового родовища згідно з представленим винаходом. На противагу пристрою згідно з першим втілення, пристрій згідно з п'ятим втіленням не має отворів у внутрішній насоснокомпресорній колоні, які дозволяють обмін рідин з внутрішнім кільцевим зазором (8). В пристрої згідно з п'ятим втіленням, пристрій перемішування складається з нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони (3) розташованого вище нижнього кінця зовнішньої насоснокомпресорної колони (2) і стакану (10) вставленого в нижній кінець внутрішньої насоснокомпресорної колони. Цей стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження рідин, що подаються через внутрішню насосно-компресорну колону, за винятком гранульованого алюмінієвого матеріалу (16), що подається з СІР. Тобто, коли гранульований алюміній або сплав алюміній/магній подається як суспензія через внутрішню насосно-компресорну колону, гранули залишаються у стакані, оскільки, їх діаметр їх частинок більший ніж діаметр отворів на дні стакану. 10 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Частина внутрішньої насосно-компресорної колони наповнена гранулами може розглядатись як перша реакційна камера. Тепло продуковане в цій реакційній камері нагріває рідину (КТГВ), що закачується через внутрішній кільцевий зазор (8), так що КТГВ запалюється без використання будь-якого додаткового СІР. Частина зовнішньої насосно-компресорної колони нижче нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони може розглядатись як друга реакційна камера. Якщо пристрій згідно з п'ятим втіленням використовується в способі третього втілення, в першій реакційній камері досягається висока температура до приблизно 600-700 C, так що стакан повинен бути виготовлений з жаростійкого матеріалу. Однак, якщо цей пристрій використовується для гідрокрекінгу (четверте втілення способу), може бути використаний стакан (10) такого ж самого типу як описано для втілення 2. Тому, переважно, що цей стакан виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній. Шосте втілення пристрою Шосте втілення пристрою для проведення термохімічної обробки нафтового родовища згідно з представленим винаходом показане на Фіг. 6. Пристрій містить тільки одну насоснокомпресорної колону (22) з діаметром приблизно 2 7/8 дюймів (7,30 см) вставлену в нафтову свердловину. Ця насосно-компресорна колона (22) вставлена в корпус (21) нафтової свердловини, так що утворюється кільцевий зазор (25) між зовнішньою частиною насоснокомпресорної колони (22) і внутрішньою частиною корпусу (21), де нижній кінець насоснокомпресорної колони (22) розташований в або вище продуктивної зони нафтової свердловини. Пакер (24) ущільнювач кільцевого зазору (25) розташований вище нижнього кінця насоснокомпресорної колони (22). Стакан (23) вставлений в нижній кінець насосно-компресорної колони, де стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження КТГВ і СІР, але не гранульованого матеріалу, що подається з СІР через насосно-компресорну колону. Як стакан (23) може бути використаний такий же самий тип стакану, як описано вище для втілення 2, і переважно, що цей стакан виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній. На всяк випадок, зрозуміло, що стакан не руйнується під час використання пристрою, оскільки стакан виготовлений з матеріалу, що має достатню стійкість за термічних і хімічних умов присутніх в нафтовій свердловині під час способу термохімічної обробки. Пристрій згідно з шостим втіленням використовується шляхом закачування КТГВ (26) і СІР (27) у формі шарів розділених шаром інертної рідини або буферної рідини (28). Частина насосно-компресорної колони наповнена гранульованим матеріалом утворює реакційну камеру представленого пристрою. Загалом слід зазначити, що в описаному вище, пристрій згідно з представленим винаходом включає стакан, що містить СІР гранули, і цей стакан може бути побудований по іншому в залежності від умов способу термохімічної обробки для якого використовується пристрій. Наприклад, час життя стакану за хімічних і термічних умов в нафтовій свердловині може коригуватись використовуючи більш або менш стійкий матеріал або шляхом коригування товщини дна стакана. Якщо передбачається, що стакан не руйнується під час термохімічної обробки, його одержують з відносно стійкого матеріалу. Способи згідно з винаходом Перше втілення способу В першому втіленні способу термічної обробки нафтового родовища, може бути використаний пристрій показаний на Фіг. 1, 3 або 4, де, переважно, КТГВ подається через внутрішню насосно-компресорну колону і СІР подається через внутрішній кільцевий зазор, де обидві композиції подаються як закачувані за допомогою насосу розчини або суспензії. Друге втілення способу У другому втіленні способу термічної обробки нафтового родовища використовується пристрій згідно з другим втіленням, як зображено на Фіг. 2, де СІР подається через внутрішню насосно-компресорну колону (3) і КТГВ подається через внутрішній кільцевий зазор (8). Як СІР використовується гранульований алюміній або сплав алюмінію з магнієм і цей гранульований матеріал подається у формі суспензії. Отвори у дні стакану (10) мають такі розміри, що гранульований матеріал не може проходити і, таким чином, затримується у стакані. Для цього втілення, використовувана кількість КТГВ становить приблизно 2-3 рази від кількості алюмінію, де це співвідношення стосується маси реагентів як таких без розчинника(ів) використовуваних для одержання перекачуваних розчинів або суспензій. Як переважна КТГВ сполука використовується продукт реакції сечовини з азотною кислотою, тобто адукт сечовина-азотна кислота. Використовуючи це втілення на годину може реагувати до 3 тон реагентів. В результаті реакції алюмінію або сплаву алюміній/магній утворюються нагріті продукти реакції, що містять газоподібний водень. Значення pH може змінюватись в інтервалі від 3 до 14, однак, значення 11 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 pH 3-4 є переважним, і тоді утворений водень може окислюватись, таким чином, збільшуючи кількість продукуємого тепла на приблизно 30 %. Використовуючи такий спосіб термохімічної обробки під пакером утворюється високий тиск, так що в продуктивному шарі утворюються нові тріщини. Це друге втілення способу може бути модифіковано шляхом зсуву реакції в тріщини продуктивного шару, як описано нижче в п'ятому втіленні способу. Третє втілення способу Дляцього способу може бути використаний пристрій згідно з п'ятим втіленням. Спочатку, суспензія гранульованого алюмінію або сплаву алюміній/магній закачується як суспензія в внутрішню насосно-компресорну колону (3), так що на нижньому кінці внутрішньої насоснокомпресорної колони, де вставлений жаростійкий стакан (10), утримується гранульований матеріал у формі шару (16) гранульованого матеріалу з висотою до приблизно 200-300 м. Потім, перша КТГВ закачується у внутрішню насосно-компресорну колону, так що розпочинаються реакції і в першій реакційні камері продукується теплова енергія. В цьому способі, можуть утворюватись гарячі гази з температурою до 600-700 C. Тепло продуковане в першій реакційній камері нагріває стінки першої реакційної камери, що розташована на переферійному кінці внутрішньої насосно-компресорної колони, і, таким чином, рідину (другу КТГВ), що закачується через внутрішній кільцевий зазор (8), так що КТГВ запалюється без використання будь-якого додаткового СІР. Запалена КТГВ рухається через другу реакційну камеру, тобто, периферійну частину зовнішньої насосно-компресорної колони (2) нижче стакана, де реагує КТГВ з утворенням тепла і газів. Четверте втілення способу Специфічний спосіб термічної обробки нафтового родовища використовує спосіб гідрокрекінгу нафти в нафтовому родовищі. При високій температурі і тиску і в присутності газоподібного водню складні вуглеводневі молекули перетворюються на простіші вуглеводневі молекули. Для цього способу можуть бути використані специфічні втілення пристрою згідно з винаходом, як показано на Фіг. 2 і Фіг. 5. Обидва пристрої характеризуються тим, що вони містять стакан в нижньому кінці внутрішньої насосно-компресорної колони, в якому можуть затримуватись і перебувати гранульований алюміній або його сплави з магнієм, що подається з СІР. Для цього способу, стакан також виготовлений з алюмінію. На початку, суспензія гранул алюмінію або сплаву алюміній/магній, як частина СІР, подається через внутрішню насосно-компресорну колону до алюмінієвого стакану. Вона контактує з КТГВ, що подається через внутрішній кільцевий зазор (друге втілення показане на Фіг. 2) або внутрішню насосно-компресорну колону (п'яти втілення показане на Фіг. 5), де КТГВ переважно має значення pH приблизно 3 або 14, так що виділяється водень. Гарячі продукти реакції потрапляють в нафтове родовище, нагрівають продуктивний шар і збільшують тиск під пакером, так що в продуктивному шарі утворюються нові тріщини. Подібно до другого втіленням способу, як КТГВ переважно використовується адукт сечовина-азотна кислота і в кількості, що приблизно в 2-3 рази перевищу кількість використовуваного алюмінію. Крім того, якщо використовується pH 3-4, продукований газоподібний водень може окислюватись, таким чином, збільшуючи кількість продукуємого тепла. Після підвищення температури і тиску і утворення тріщин в продуктивному шарі, реакційна зона зсувається з нафтової свердловини в продуктивний шар. Це забезпечується завдяки руйнуванню алюмінієвого стакану під дією кислого або основного середовища. Тобто, через приблизно 10-30 хвилин прокачування розчину із значенням pH приблизно 3 або 14 через стакан, дно стакана руйнується і гранули потрапляють у щілини продуктивного шару. Зсув цієї реакційної зони переважно відбувається після підвищення температури до приблизно 300 C біля щілин. Цей зсув також зменшує термічне навантаження пакера і насоснокомпресорних колон, оскільки, пальне, що подається, зараз може охолоджувати пакер і насосно-компресорні колони. В результаті цього зсуву, температура продуктивного шару ще підвищується, оскільки, зараз реакція алюмінію або його сплавів з магнієм з кислими або лужними розчинами КТГВ відбувається у щілинах. Це призводить до підвищення температури до 400-500 C, додаткового підвищення тиску і присутності водню. Як при описаних вище температурах 300-350 C починається гідрокрекінг нафти в продуктивному шарі і зазнають гідрокрекінгу менші молекули, так що зменшується в'язкість нафти. Гідрокрекінг може бути додатково поліпшений шляхом введення каталітично активних сполук у місце реакції. Як такі каталізатори можуть бути використані згадані вище розчинні солі 12 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 металів Mn, Fe, Cr, Co, Ni або V, які можуть бути додані до СІР або КТГВ. Стосовно загальної маси СІР, такі солі металів можуть міститься в СІР в кількості не більше ніж 10 мас. %. Особливо переважними солями металів є Fe(NO 3)3, Mn(NO3)2·6H2O, Mn(SO4)·6H2O, KMnO4, K2MnO4, K2CrO4, Na2CrO4, K2Cr2O7, Na2Cr2O7, Co(NO3)3, NH4VO3, NaVO3 і KVO3. Під час процесу гідрокрекінгу нафти, введення окислювальних сполук в шар слід уникати, оскільки, продукований водень використовується тільки для гідрокрекінгу. Після витрачання гранул алюмінію або його сплавів з магнієм, шар може бути знову нагрітий шляхом подачі КТГВ і СІР і може бути розпочатий гідрокрекінг шляхом закачування наступної порції гранул. Це забезпечує циклічний контроль підвищення реакції і тиску реакції в продуктивному шарі і проведення гідрокрекінгу. Цей гідрокрекінг призводить до значного зменшення в'язкості нафти в оброблюваному нафтовому родовищі, що обумовлено підвищенням температури в продуктивній зоні завдяки чому більше складних вуглеводневих молекул перетворюються на простіші вуглеводневі молекули. Додатковим позитивним наслідком використання алюмінію або сплавів алюміній/магній в цьому способі є зменшення кількості води присутньої в нафтовій свердловині. Під час реакції алюмінію або сплаву алюміній/магній за лужних умов витрачається вода. Крім того, гідроксиди металів, що утворюються внаслідок реакції алюмінію або сплавів алюміній/магній, мають характеристичну здатність адсорбувати або зв'язувати воду у формі кристалізаційної води. Ці ефекти можуть бути використані для зменшення кількості води в нафтових свердловинах забруднених або пошкоджених високим вмістом води. Під час цієї термохімічної обробки нафтового родовища продуковані гази розчиняються в нафті і таким чином додатково зменшують в'язкість нафти. Загалом слід зазначити, що речовини використовувані для КТГВ починають розкладатись і виділяють тепло і гази, якщо вони нагріваються вище приблизно 200-300 C. Однак, як згадується в представленій заявці, КТГВ і СІР подається до нагрітої області, яка також містить тільки завантажений КТГВ, і якщо ця область вже має температуру при якій завантажений КТГВ, вона буде розкладатись виділяючи енергію. В цьому способі може бути використаний пристрій згідно з винаходом, як показано на Фіг. 2 і Фіг. 5, в комбінації з такими речовинами як нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію і/або нітрат кальцію, адукт сечовина-азотна кислота і СІР сполуками під номерами 1-4, як зазначено в таблиці приведеній вище. П'яте втілення способу П'ятий спосіб термічної обробки нафтового родовища використовуючи КТГВ і СІР згадані вище характеризується тим, що може бути використаний пристрій, що містить тільки одну насосно-компресорну колону вставлену в нафтову свердловину. Такий пристрій показаний на Фіг. 6 і описаний вище як шосте втілення пристрою для проведення термохімічної обробки нафтового родовища. Використовуючи такий спосіб і пристрій окремо, але безперервно подаються КТГВ і СІР шляхом закачування рідин у формі рідких шарів через насосно-компресорну колону. Для запобігання змішування і реакції шарів КТГВ і СІР до досягнення продуктивної зони, між шарами КТГВ і СІР вводиться шар буферної рідини. Як буферна рідина може бути використана будь-яка рідина, що є інертною стосовно КТГВ і СІР. Такою буферною рідиною, наприклад, може бути хлороформ. Товщина шару буферної рідини є приблизно 20-30 м. Після завантаження гранул алюмінію або сплаву алюміній/магній як суспензії до стакану, де накопичується гранульований матеріал, в насосно-компресорну колону закачується шар буферної рідини і шар КТГВ (кислого або лужного розчину). Час контактування між КТГВ і гранулами СІР матеріалу становить приблизно 200 с і є достатнім для початку і підтримання реакцій, що виділяють тепло і гази, для нагрівання оточуючого продуктивного шару і утворення в ньому щілин. Аналогічно до способу описаного вище, стакан, коли виготовлений з алюмінію, буде руйнуватись через розрахований час і реакційна зона зсувається в продуктивний шар, так що теплова енергія може додатково розподілюватись в продуктивному шарі. В цьому способі, реакційна камера формується насосно-компресорною колоною наповненою гранульованим матеріалом, який може утворювати шар до 50-200 м. Внаслідок цього, цей спосіб придатний тільки для нафтових свердловин, в яких пакер розташований, принаймні, на 200-300 м вище оброблюваного продуктивного шару. Загалом слід зазначити, що в описаних вище способах, де гранули алюмінію або сплаву алюміній/магній розподілені у щілинах продуктивного шару, щілини можуть збільшуватись за довжиною і за об'ємом, а продуктивний шар може додатково нагріватись шляхом завантаження сильного окиснювального агента, такого як дихромат калію K 2Cr2O7, до гранул алюмінію, що 13 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 розташовані в продуктивному шарі. Ці сильні окислюючі агенти підтримують продукування великих кількостей енергії і твердих оксидів металів, подібних Al2O3, які функціонують як розклинювальні наповнювачі (розклинювальні агенти) для підтримання тріщин відкритими. Використовуючи ці способи забезпечується спосіб гарячого розтріскування шару. На противагу до відомого способу холодного гідророзтріскування, де на першій стадії рідина (рідина для гідророзриву) вводиться в нафтову свердловину під тиском для створення тріщин і на другій стадії твердий гранульований матеріал, такий як пісок (розклинювальний агент), закачується в утворені тріщини, в той час як представлений спосіб гарячого розтріскування шару включає три стадії. На першій стадії, не створюється тиск для формування нових тріщин за допомогою насосів, що закачують матеріал в нафтову свердловину, але завдяки реакціям в нафтовій свердловині утворюються гарячі гази. На другій стадії, у тріщини закачуються гранули алюмінію або сплаву алюміній/магній. Потім, на третій стадії, вводиться КТГВ в нафтову свердловину і у тріщини, що містять гранули СІР, так що у тріщинах продукуються гарячі гази. Це призводить до нагріву оточуючого середовища і утворення додаткових тріщин. На цій третій стадії, до СІР гранул, що знаходяться в тріщинах, як вже було згадано вище, може буди додатково введений сильний окислювальний агент подібний до дихромату калію K 2Cr2O7. Використовуючи пристрій і способи описані вище стає можливо безперервне продукування теплової енергії і гарячих газів, які нагрівають продуктивний шар і, таким чином, дозволяють ефективне добування навіть важких видів нафти і бітуму. Приклади Порівняльний приклад Для цього порівняльного прикладу вибирали нафтову свердловину #24193 на нафтовому родовищі "Іркеннефть" (Росія, Татарстан). 1,2 т нітрату амонію у вигляді водного розчину з концентрацією приблизно 50 мас. % закачували в нафтову свердловину, де його розкладання починалось при додаванні до нього водного розчину 0,3 т нітриту натрію (NaNO 2). Температура в свердловині навпроти продуктивного шару до обробки була 66 C. Температура в свердловині (нафтова свердловина #24193) навпроти продуктивного шару після однієї години обробки була 126 C. Швидкість видобутку нафти з нафтової свердловини #24193 до обробки була 0,78 тон на день і після обробки 1,86 тони на день. Приклад згідно з винаходом Водний розчин 1,3 т моноетаноламіннітрату закачували в нафтову свердловину #21 нафтового родовища Разумовское в Саратовскій області. Закачуваний розчин мав концентрацію приблизно 76 мас. % моноетаноламіннітрату і 2 мас. % азотної кислоти. Його розкладання починалось в присутності 0,012 т боргідриду натрію (NaBH4). Температура в свердловині навпроти продуктивного шару до обробки була 86 C. Температура в свердловині (нафтова свердловина #21) навпроти продуктивного шару після двох годин обробки була 269 C. Швидкість видобутку нафти з нафтової свердловини #21 до обробки була 2,6 тон на день і після обробки 12,3 тон на день. Приведений вище порівняльний приклад і приклад згідно з винахід чітко вказує на те, що представлений винахід може забезпечити більше збільшення видобутку нафти (приблизно 373 % для прикладу згідно з винаходом), порівняно з способами використовуваними до цього (приблизно 138 % для порівняльного способу). Нарешті, слід зазначити, що представлений винахід не обмежується переважними втіленнями описаними вище і включає альтернативні втілення в межах знань середнього фахівця в цій галузі техніки. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Хімічна система для термічної обробки нафтового родовища шляхом ініціювання хімічної реакції в продуктивній зоні згаданого нафтового родовища, де згадана хімічна система містить принаймні дві наступні композиції: композицію термічного газовиділення (КТГВ), що є водним розчином або суспензією, яка містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить гідразиннітрат, 1,1-діС16алкілгідразиннітрати і 1,2-діС1-6алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт ацетонітрил-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота, нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію, нітрат кальцію, моно-, ді- і триС1-5алкіламіннітрати, моно-, ді- і триС15алканоламіннітрати, С2-6алкілендіамін моно- і динітрати і поліС1-5алкіленполіамінполінітрати; і стабілізатор ініціатора реакції (СІР), що є водним розчином або суспензією і містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить: 14 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - боргідриди металів МВН4, де М є Li, Na або K; 1 2 3 1 2 3 1 - аміноборани (R R R )N·BH3, де R , R і R є незалежно водень або С1-10алкіл, або де R є арил 2 3 або піридин з до 10 атомами вуглецю і R і R є водень; 1 2 1 2 - діалкілалюмінати MAlH2R R , де М є Li, Na або K, і R і R є незалежно С1-10алкіл; 1 2 3 1 2 3 - аміноалани (R R R )N·AlH3, де R , R і R є незалежно водень або С1-10алкіл; і - алюміній або сплави алюмінію з магнієм, де КТГВ або СІР додатково містить одну або більше розчинних солей Mn, Fe, Cr, Co, Ni або V. 2. Хімічна система за пунктом 1, де КТГВ є водним розчином або суспензією, що містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить гідразиннітрат, 1,1-діС16алкілгідразиннітрати і 1,2-діС1-6алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота і адукт ацетонітрил-азотна кислота. 3. Хімічна система за пунктом 1 або 2, де КТГВ одержаний за допомогою реакції азотної кислоти з відповідною аміносполукою. 4. Хімічна система за будь-яким з пунктів 1-3, де рН КТГВ є приблизно 3-14. 5. Хімічна система за будь-яким з пунктів 1-4, де СІР є розчином або суспензією в прийнятному розчиннику. 6. Хімічна система за пунктом 5, де розчинником для СІР є вода або органічний розчинник, що вибирають з групи, яка містить бензин, лігроїн, уайт-спірит, керосин і нафту. 7. Хімічна система за будь-яким з пунктів 1-6, де алюміній або сплави алюмінію з магнієм є тонкодисперсними, пірофорними або гранульованими. 8. Спосіб термічної обробки нафтового родовища шляхом ініціювання хімічної реакції в продуктивній зоні згаданого нафтового родовища, використовуючи хімічну систему, що містить принаймні дві наступні композиції: композицію термічного газовиділення (КТГВ), що є водним розчином або суспензією, яка містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить гідразиннітрат, 1,1-діС26алкілгідразиннітрати і 1,2-діС2-6алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт ацетонітрил-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота, нітрат амонію, нітрат калію, нітрат натрію, нітрат кальцію, моно-, ді- і триС1-5алкіламіннітрати, моно-, ді- і триС15алканоламіннітрати, С2-6алкілендіамін моно- і динітрати і поліС1-5алкіленполіамінполінітрати; і стабілізатор ініціатора реакції (СІР), що є водним розчином або суспензією і містить принаймні одну сполуку, що вибирають з групи, яка містить: - боргідриди металів МВН4, де М є Li, Na або K; 1 2 3 1 2 3 - аміноборани (R R R )N·BH3, де R , R і R є незалежно водень або С1-10водень, або С1-10алкіл, 1 2 3 або де R є арил або піридин з до 10 атомами вуглецю, і R і R є водень; 1 2 1 2 - діалкілалюмінати MAlH2R R , де М є Li, Na або K, і R і R є незалежно С1-10алкіл; 1 2 3 1 2 3 - аміноалани (R R R )N·AlH3, де R , R і R є незалежно водень або С1-10алкіл; і - алюміній або сплави алюмінію з магнієм, де згадану композицію термічного газовиділення (КТГВ) і згаданий стабілізатор ініціатора реакції (СІР) окремо вводять в згадане нафтове родовище і забезпечують взаємодію в продуктивній зоні згаданого нафтового родовища для ініціювання хімічної реакції, що виділяє тепло і гази, і де КТГВ вводять безперервно в нафтове родовище і СІР вводять одночасно і безперервно або періодично в нафтове родовище. 9. Спосіб за пунктом 8, де введення КТГВ і СІР продовжують під час хімічної реакції підтримуючи протікання реакції. 10. Спосіб за пунктом 8 або 9, де КТГВ є водним розчином або суспензією, що містить принаймні одну сполуку, яку вибирають з групи, що містить гідразиннітрат, 1,1-діС16алкілгідразиннітрати і 1,2-діС1-6алкілгідразиннітрати, такі як 1,1-диметилгідразиннітрат або 1,2диметилгідразиннітрат, гуанідиннітрат, адукт формамід-азотна кислота, адукт ацетамід-азотна кислота, адукт сечовина-азотна кислота і адукт ацетонітрил-азотна кислота. 11. Спосіб за пунктом 8-10, де КТГВ одержаний за допомогою реакції азотної кислоти з відповідною аміносполукою. 12. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-11, де рН КТГВ є приблизно 3-14. 13. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-12, де СІР є розчином або суспензією в прийнятному розчиннику. 14. Спосіб за пунктом 13, де розчинником для СІР є вода або органічний розчинник, що вибирають з групи, яка містить бензин, лігроїн, уайт-спірит, керосин і нафту. 15 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 15. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-14, де алюміній або сплави алюмінію з магнієм є тонкодисперсними, пірофорними або гранульованими. 16. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-15, де КТГВ або СІР додатково містить одну або більше розчинних солей Mn, Fe, Cr, Co, Ni або V. 17. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-16, де КТГВ і СІР закачують в нафтове родовище з швидкістю приблизно 4-8 літрів на секунду. 18. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-17, що включає стадії: а) введення гранул алюмінію або сплаву алюміній/магній як СІР в нафтову свердловину згаданого нафтового родовища і витримування згаданих гранул в реакційній камері, розташованій в нафтовій свердловині; б) введення КТГВ в нафтову свердловину, так що вона взаємодіє із згаданими гранулами, що знаходяться в реакційній камері, для ініціювання і підтримання термохімічної реакції, що виділяє тепло і гази; в) пропускання одержаних гарячих газів через продуктивну зону нафтового родовища; г) зсув термохімічної реакції в продуктивну зону нафтового родовища, дозволяючи згаданим гранулам потрапити в продуктивну зону; і д) взаємодію гранул в продуктивній зоні з КТГВ, введеною в нафтову свердловину. 19. Спосіб за пунктом 18, де згадана реакційна камера розташована в або поруч з продуктивною зоною нафтового родовища. 20. Спосіб за пунктом 18 або 19, де адукт сечовина-азотна кислота використовують як КТГВ. 21. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-20, де значення рН в реакційній камері є приблизно 3-4 і де газоподібний водень, що утворюється завдяки термохімічній реакції, окислюється до Н 2O. 22. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-21, де термохімічна реакція і, таким чином, гранули зсуваються в тріщини, присутні в продуктивній зоні. 23. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-22, де термохімічна реакція зсувається в продуктивну зону після нагрівання продуктивної зони до приблизно 300 °C. 24. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-23, де гранули в продуктивній зоні додатково контактують з принаймні одним сильним окислюючим агентом, таким як дихромат калію K2Сr2О7. 25. Спосіб за будь-яким з пунктів 18-24, де нафту в нафтовому родовищі піддають гідрокрекінгу. 26. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-25, де КТГВ і СІР вводять у формі рідких шарів, розділених шарами буферної рідини. 27. Спосіб за будь-яким з пунктів 8-17, що включає стадії: а) введення гранул алюмінію або сплаву алюміній/магній як СІР в нафтову свердловину згаданого нафтового родовища і витримування згаданих гранул в першій реакційній камері, розташованій в нафтовій свердловині; б) введення першої КТГВ в нафтову свердловину, так що вона взаємодіє із згаданими гранулами, що містяться в згаданій першій реакційній камері, для ініціювання і підтримання термохімічної реакції, що виділяє теплову енергію і нагріває стінки згаданої першої реакційної камери; в) введення другої КТГВ в нафтову свердловину, так що вона вступає у взаємодію з нагрітими стінками згаданої першої реакційної камери і запалюється; г) подавання запаленої КТГВ до другої реакційної камери, де КТГВ реагує з виділенням тепла і газів; і д) пропускання одержаних гарячих газів через продуктивну зону нафтового родовища. 28. Пристрій для проведення термохімічної обробки нафтового родовища шляхом окремого введення композиції термічного газовиділення (КТГВ) і стабілізатора ініціатора реакції (СІР) за будь-яким з пп. 1-7 в нафтову свердловину згаданого нафтового родовища і контактування КТГВ і СІР в продуктивній зоні згаданої нафтової свердловини для ініціювання і підтримання хімічної реакції, що виділяє тепло і гази, де пристрій містить: зовнішню насосно-компресорну колону, вставлену в корпус нафтової свердловини, так що утворюється зовнішній кільцевий зазор між зовнішньою частиною зовнішньої насоснокомпресорної колони і внутрішньою частиною корпусу, де нижній кінець зовнішньої насоснокомпресорної колони розташований в або вище продуктивної зони нафтової свердловини; пакер розташований вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони і ущільнює зовнішній кільцевий зазор; внутрішню насосно-компресорну колону, вставлену в згадану зовнішню насосно-компресорну колону, так що утворюється внутрішній кільцевий зазор між зовнішньою частиною внутрішньої насосно-компресорної колони і внутрішньою частиною зовнішньої насосно-компресорної колони, де внутрішня насосно-компресорна колона дозволяє подачу однієї з КТГВ або СІР до продуктивної зони і внутрішній кільцевий зазор дозволяє подачу іншої КТГВ або СІР до 16 UA 103201 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 продуктивної зони, і де нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони розташований в або вище продуктивної зони; де принаймні нижній кінець зовнішньої насосно-компресорної колони і/або нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони розташований в продуктивній зоні нафтової свердловини; і пристрій перемішування КТГВ і СІР, що контактують в продуктивній зоні згаданої нафтової свердловини. 29. Пристрій за пунктом 28, де пристрій перемішування складається з герметизованого нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони, розташованого вище нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, але нижче пакера; і отворів у внутрішній насосно-компресорній колоні, що дозволяють рідині рухатись між внутрішнім кільцевим зазором і внутрішньою насосно-компресорною колоною, де згадані отвори розташовані в периферійній частині внутрішньої насосно-компресорної колони, але вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони. 30. Пристрій за пунктом 29, де згадані отвори є пласкоструменевими форсунками, сформованими трубчатими з'єднувальними каналами, що проходять діагонально через внутрішню насосно-компресорну колону, і містять щілину. 31. Пристрій за пунктом 30, де згадані щілини сформовані в нижній половині трубчатих з'єднувальних каналів. 32. Пристрій за будь-яким з пунктів 29-31, де нижче отворів у внутрішній насосно-компресорній колоні у внутрішню насосно-компресорну колону вставлений стакан, згаданий стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження змішаних рідин, але не гранульованого матеріалу СІР, через внутрішню насосно-компресорну колону. 33. Пристрій за пунктом 32, де згаданий стакан виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній. 34. Пристрій за будь-яким з пунктів 28-33, де нижче отворів внутрішньої насосно-компресорної колони у внутрішній насосно-компресорній колоні розташований принаймні один турбінний пристрій перемішування, де згаданий турбінний пристрій перемішування містить вал, закріплений за допомогою принаймні одного підшипника ковзання, і несе лопаті турбіни і змішувальні лопаті, де підшипник ковзання має отвори, що дозволяють проходження рідин, що рухаються через внутрішню насосно-компресорну колону, і де лопаті турбіни передають енергію від середовищ, що течуть, до вала, для обертання вала з приєднаними перемішувальними лопатями. 35. Пристрій за пунктом 28, де пристрій перемішування складається з нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, розташованого вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони; і принаймні один турбінний пристрій перемішування, розташований у зовнішній насоснокомпресорній колоні нижче нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, де згаданий турбінний пристрій перемішування містить вал закріплений за допомогою принаймні одного підшипника ковзання, і несе лопаті турбіни і змішувальні лопаті, де підшипник ковзання має отвори, що дозволяють проходження рідин, що рухаються через внутрішню насоснокомпресорну колону, і де лопаті турбіни передають енергію від середовищ, що течуть, до вала, для обертання вала з приєднаними перемішувальними лопатями. 36. Пристрій за пунктом 33 або 34, де наступні турбінні пристрої перемішування мають протилежні напрямки обертання. 37. Пристрій за пунктом 28, де пристрій перемішування складається з нижнього кінця внутрішньої насосно-компресорної колони, розташованого вище нижнього кінця зовнішньої насосно-компресорної колони; і стакана, вставленого в нижній кінець внутрішньої насосно-компресорної колони, де згаданий стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження рідин, що подаються через внутрішню насосно-компресорну колону, за винятком грануляту, що подається як СІР. 38. Пристрій за пунктом 37, де згаданий стакан виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній. 39. Пристрій для проведення термохімічної обробки нафтового родовища шляхом окремого введення композиції термічного газовиділення (КТГВ) і стабілізатора ініціатора реакції (СІР) за будь-яким з пп. 1-7 в нафтову свердловину згаданого нафтового родовища і взаємодії КТГВ і СІР в продуктивній зоні згаданої нафтової свердловини для ініціювання і підтримання хімічної реакції, що виділяє тепло і гази, де пристрій містить: насосно-компресорну колону, вставлену в корпус нафтової свердловини, так що утворюється кільцевий зазор між зовнішньою частиною насосно-компресорної колони і внутрішньою 17 UA 103201 C2 5 10 частиною корпусу, де нижній кінець насосно-компресорної колони розташований в або вище продуктивної зони нафтової свердловини; пакер, який розташований вище нижнього кінця насосно-компресорної колони і ущільнює зовнішній кільцевий зазор; стакан, вставлений в нижній кінець насосно-компресорної колони, згаданий стакан має на дні отвори, що дозволяють проходження КТГВ і СІР, але не грануляту, що подається як СІР, через насосно-компресорну колону. 40. Пристрій за пунктом 39, де згаданий стакан виготовлений з алюмінію або сплаву алюміній/магній. 41. Пристрій за будь-яким з пунктів 28-40, де пакер містить датчики для вимірювання температури пакера і тиску над пакером. 42. Пристрій за будь-яким з пунктів 28-41, де пристрій перемішування додатково містить принаймні одну реакційну камеру, в якій реагують КТГВ і СІР. 18 UA 103201 C2 19 UA 103201 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 20
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюGas evolving oil viscosity diminishing compositions for stimulating the productive layer of an oil reservoir
Автори російськоюAlexandrov, Eugeny Nikolaevich, Lemenovski, Dmitry Anatolievich, Koller, Zdenek
МПК / Мітки
МПК: E21B 43/243, E21B 36/00, C09K 8/92, E21B 43/24
Мітки: зменшеною, газ, нафтового, композиції, стимулювання, в'язкістю, родовища, продуктивного, виділяють, шару, масляні
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/22-103201-maslyani-kompozici-zi-zmenshenoyu-vyazkistyu-shho-vidilyayut-gaz-dlya-stimulyuvannya-produktivnogo-sharu-naftovogo-rodovishha.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Масляні композиції зі зменшеною в’язкістю, що виділяють газ, для стимулювання продуктивного шару нафтового родовища</a>
Попередній патент: Спосіб визначення факторів ризику захворювання на хворобу альцгеймера
Наступний патент: Фармацевтична композиція пухлиноасоційованих пептидів та її застосування для лікування ракових захворювань
Випадковий патент: Кран