Спосіб збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта
Номер патенту: 49385
Опубліковано: 16.09.2002
Автори: Безсмертний Микола Сергійович, Щербина Карина Григорівна, Синюк Борис Борисович
Формула / Реферат
1. Спосіб збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта, шляхом обробки струменем робочої рідини під тиском, що генерується при взаємодії компонентів робочої суміші в багатокамерному замкненому об'ємі, верхня камера якого містить пальну суміш, а нижня, заповнена водою, виконана частково з меншою міцністю, який відрізняється тим, що як робочу рідину використовують високотемпературний струмінь лугу, газу і твердих частинок утворених в процесі керованої термохімічної реакції гідрореагуючого складу (ГРС) з водою при масовому співвідношенні ГРС: Н2О=1,0:1,0-1,0:4,5, відповідно.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як гідрореагуючий склад використовують алюмогідрид лужного металу (літію, і/або натрію, і/або калію), або суміш гідридів лужного металу з алюмінієм в еквівалентних алюмогідриду співвідношеннях.
Текст
1 Спосіб збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта, шляхом обробки струменем робочої рідини під тиском, що генерується при взаємодії компонентів робочої суміші в багатокамерному замкненому об'ємі, верхня камера якого містить пальну суміш, а нижня, запов нена водою, виконана частково з меншою МІЦНІСТЮ, який відрізняється тим, що як робочу рідину використовують високотемпературний струмінь лугу, газу і твердих частинок утворених в процесі керованої термохімічної реакції пдрореагуючого складу (ГРС) з водою при масовому співвідношенні ГРС Н2О=1,01,0-1,0 4,5, Винахід відноситься до нафтогазодобувної промисловості і може бути використаний при розробці нафтових, газових і газоконденсатних родовищ для збільшення ефективності засвоєння нових свердловин і підвищення продуктивності експлуатованих Відомий спосіб збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта (Нафтова промисловість, - № 11, - 1977,с 21), шляхом обробки струменем робочого газу під тиском, що генерується, при взаємодії компонентів робочої суміші Спосіб передбачає обробку продуктивного пласта (після його вторинного розтинання) струменем гарячого газу, утвореним при згорянні палива ТС-1 в кисні повітря Паливо і кисень нагнітаються на глибину залягання пласта і зпалюються в зоні обробки Високотемпературний струмінь гарячих продуктів згоряння є робочим тілом, своєрідного газогенератора, що, впливаючи на породу пласта, створює в ній мікротріщини шляхом термодеформаци і физико-хімічного впливу на мінеральну і органічну частини продуктивного пласта Недолік способу полягає в обмеженому його використанні в свердловинах з глибоким заляганням бітумних порід, бо доставка пального і окиенювача на значну глибину за допомогою компресорних труб є надто дорогою та трудомісткою операцією, що вимагає точного дотримання умов безпеки завпроваджуваних робіт Внаслідок того, що обробка здійснюється важким вуглекислим газом, проникноспроможність якого навіть в пористі середовища достатньо низька з причин глейкості та високої розчинності у воді, що зростає по мірі збільшення тиску, для ефективної обробки пласта необхідне багаторазове повторення високозатратних трудомістких робіт з одержанням великих обсягів робочого газу Найбільш близьким з технічного результату є спосіб збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта (Патент РФ № 2011809, Е21В 43\26, Бюл №8 - ЗО 04 94г), шляхом обробки струменем робочої рідини під тиском, що генерується, при взаємодії компонентів робочої суміші в багатокамерному замкненому об'ємі, верхня камера якого містить пальну суміш, а нижня заповнена водою, виконана частково з пониженою МІЦ ВІДПОВІДНО 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як пдрореагуючий склад використовують алюмопдрид лужного металу (ЛІТІЮ, і/або натрію, і/або калію), або суміш гідридів лужного металу з алюмінієм в еквівалентних алюмопдриду співвідношеннях НІСТЮ Обробку пласта з метою подовження і розгалуження каналів перфорації здійснюють шляхом впливу на породу пласта водою під тиском, утвореним при згорянні укладених у замкненому об'ємі не взаємодіючих при доставці компонентів вибухової суміші При цьому, дві верхні робочі камери включають послідовно розміщені пальну і твердопаливну суміші, що містять аміакову селітру і ву ю 00 СО 49385 гілля у співвідношенні 7 3, а нижня камера заповнена водою, причому об'єми середньої і нижньої камер рівні, а об'єм верхньої камери більше або рівний 0,2 об'єму середньої камери Обробка пласта ВІДПОВІДНО З ВІДОМИМ способом має ряд недоліків, Для генерації тиску і передачі його на робоче тіло -воду, використовують енергію вибуху системи NH4NO3 С = 7 3, причому термодинамічний потенціал системи реалізується в частки секунди, створюючи адіабатичний тиск 533МПа і високе ударне навантаження на стінки камери згоряння А оскільки тиск передається по всіх напрямках без зміни, початково стінки камер повинні бути виконані з урахуванням ударних (миттєвих) навантажень тобто повинні бути достатньо міцними (товстостінними), що обмежує доставочний об'єм компонентів паливної суміші В результаті спосіб ускладнюється, а його ефективність знижується Згідно термодинамічному розрахунку, виконаному з використанням пакету прикладних програм Сапр-плазма в ізохорноізотермічному режимі (Т, V-const), продуктами згоряння системи NH4NO3 - С (що використовується у відомому способі із співвідношенням, в мас %), є СО = 22,17, СО2 = 28,49, Н2О = 13,55 (в вигляді пари), СЬЦ= 1,61, N2 = 25,28, При цьому, час впливу високотемпературного потоку (Т = 1489.7К) на робочу рідину (воду) визначається тривалістю ХІМІЧНОГО процесу горіння, що у випадку вибуху відбудеться практично миттєво Враховуючи, що площа впливу на воду в 10 разів менше ніж загальна площа камери згоряння , можна довести, що вода (навіть при здійсненні контакту з газами, що и виштовхують) ані фазовий, ані ХІМІЧНИЙ склад не змінює і не входить до складу робочої речовини, а використовується у способі тільки як поршень тиску При цьому вода має здатність до порівняно низької проникноспроможності у ЩІЛЬНІ породи особливо при нетривалому впливі В даному випадку, використання води в робочому процесі не забезпечує термохімічного впливу на породу і вуглеводи, як і не здійснює на неї достатньо сильного механічного впливу, а тому не забезпечує максимального виходу пластового флюїду, що робить обробку продуктивного пласта по створенню і подовженню перфораційних каналів малоефективною В основу винаходу поставлена задача створення способу збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта шляхом організації дискретно-імпульсної подачі у пласт під тиском ХІМІЧНО активного високотемпературного газорідинного струменя, утвореного легкопроникним газом воднем і лужним розчином з абразивною домішкою, що здійснює термохімічний вплив як на породу продуктивного пласта, так і на флюїд, за рахунок чого досягнуто підвищення ефективності обробки продуктивного пласта Поставлена задача досягається тим, що в способі збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта, шляхом обробки струменем робочої рідини під тиском, що генерується, при взаємодії компонентів робочої суміші в багатокамерному замкненому об'ємі, верхня камера якого містить пальну суміш, а нижня заповнена во дою, виконана частково з пониженою МІЦНІСТЮ, ЗГІДНО винаходу, як робочу рідину використовують високотемпературний струмінь лугу, газу і твердих частинок, утворених в процесі керованої термохімічної реакції пдрореагуючого складу (ГРС) з водою при масовому співвідношенні ГРС НгО =1,0 1,0-1,0 4,5, ВІДПОВІДНО Крім того, як пдрореагуючий склад використовують алюмопдрид лужного металу (ЛІТІЮ, і/або натрію, і/або калію), або суміш гідридів лужного металу з алюмінієм в еквівалентних алюмопдриду співвідношеннях У ролі робочої рідини використовують високотемпературний струмінь лугу, газу і твердих частинок під високим тиском, для здійснення термохімічного впливу на перфораційні канали продуктивного пласта шляхом підвищення проникнолсті породи і максимального виходу флюїду Реалізація в способі термохімічної реакції укладених в замкнений об'єм вхідних компонентів гидрореагуючого складу (ГРС) з водою при масовому співвідношенні ГРС Н 2 О=1,0 1,0-1,0 4,5, дозволяє (порівняно з прототипом) використовуючи воду як актргоний компонент палрівної системи, реалізувати обробку перфораційних каналів потужними високотемпературними газорідинними струменями тиску, що пульсують, та ефективно впливати на породу пласта ВІДМІННІ ознаки способу є загальними необхідними і достатніми для досягнення технічного результату і рішення поставленої задачі Спосіб збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта полягає у такому У ролі робочої рідини використовують високотемпературний струмінь лугу, газу і твердих частинок під тиском, одержаний шляхом керованої термохімічної реакції пдрореагуючого складу (ГРС) з водою при масовому співвідношенні ГРС НгО = 1,0 1,0 - 1,0 4,5, ВІДПОВІДНО У ролі пдрореагуючого складу використовують, наприклад, алюмопдрид лужного металу (ЛІТІЮ, і/або натрію, і/або калію), або суміш гідридів лужного металу з алюмінієм в еквівалентних алюмопдриду співвідношеннях Спосіб здійснюють у поділеному перегородкою, замкненому об'ємі доставочної двокамерної ємності, верхню камеру якої заповнюють ГРС, у вигляді спресованого циліндричного зразка, а нижню - водою Початок реакції термогазовиділення ІНІЦІЮЮТЬ приведенням в контакт компонентів паливної системи Реакція починається з торця зразка і відбувається в режимі горіння Перегородка між камерами може бути виконана рухомою (для підбору найбільш ефективного складу масових співвідношень компонентів паливної системи ГРС ШО) з можливістю ліквідації, наприклад по сигналу ззовні у момент здійснення контакту між ГРС і водою Крім того, компоненти можуть поділятися безводною буферною рідиною, наприклад трансформаторним маслом При цьому ГРС закріплюють на металевій нитці у верхній камері доставочної двокамерної ємності Реакцією керують з допомогою електричного імпульсу, при подачі якого нитку зпалюють і ГРС потрапляє у воду Термохімічна реакція відбувається з виділенням газоподібних і конденсованих продуктів, що знаходяться під тиском при високій температурі та утворюють робоче 49385 тіло При цьому тиск, створюваний газами горіння, розриває виконану в вигляді продольної насічки на СТІНЦІ ємності ДІЛЬНИЦІ пониженої МІЦНОСТІ Стру мінь гарячої рідини, що переривається газами високого тиску, створює у пластовій породі тріщини заданої орієнтації Відомо, що дискретноімпульсна подача енергії в багато разів перевищує механічну дію навіть високоенергетичних бризантних вибухових речовин [Глушко В П Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР - М Наука, 1973 -128с] Експериментальне доведено, що лінійна швидкість горіння зразків спресованих складів ГРС, що заявляються, знаходиться у межах 15 - 20мм/с, а тому процес горіння не носить вибухового характеру Наприклад, при довжині зразка 50см процес його горіння здійснюється від 25 до 34с Тому при однаковому і навіть більш високому енергетичному потенціалі паливної двійки ГРС НгО (в порівнянні зі способом-прототипом, навантаження на стінки ємності значно нижче, що дозволяє виконувати їх більш тонкостінними, заповнюючи вільний об'єм паливом Розрахунок рівноважного стану продуктів згоряння системи ГРС-вода на прикладі NaAIH4 Н2О, виконаний в ізохорно-ізотермічному режимі при різних співвідношеннях вхідних компонентів, приведений в таблиці Аналогічні результати одержуються при згорянні в воді ГРС у вигляді суміші NaH-AI = 1 1 при тих же умовах 3 розрахунку і експериментальних даних слідує, що в інтервалі співвідношень ГРС НгО =1,0 4,5, що заявляється, газоподібними продуктами реакції є водень та пара води, конденсованими - луг оксид алюмінію та вода Реакції ГРС з водою ідуть по типу NaAIH4 + 2Н2О = NaAIO2 + 4Н 2 + 447,4 кДж Залишок води і висока температура процесу газовиділення сприяє гідролізу алюмінату і утворенню оксиду алюмінію і лугу NaAIO2 + Н2О = NaOH + АІ2О3 В робочому процесі продукти реакції забезпечують тиск (Р) При цьому, навантажувальна ємність зазнає тиску зсередини, що врівноважує пластовий протитиск (Рпл), який залежатиме від глибини свердловини і вмісту флюїду в пласті Різниця Р - Рпл = ДР забезпечує робочий натиск газорідинного струменя високого тиску, що впливає на пласт при розірванні стінки ємності, збоку виконання ДІЛЬНИЦІ пониженої МІЦНОСТІ У технічному рішенні, що пропонується високоэнергетичний струмінь тиску, який несе лужний розчин оксиду алюмінію, збільшує довжину пер фораційних каналів не тільки за рахунок дискретно-імпульсної подачі енергії газу на продуктивний пласт, але і за рахунок високої проникноспроможності водню в будь-яке (навіть достатньо щільне) середовище, а також завдяки ХІМІЧНІЙ активності всіх складових, що його утворюють Відомо [К Г, Щербина, L Г Зезекало, СХА Иванкив, О возможности внутрипластового горения парафинистих легких нефтей и конденсата / Нафта і газ України, Збірн, наук, праць Матеріали 6-ої Міжнарод Науково-практ Конфер, Івано-Франківськ - 2000 -Т 2 - С, 164 -185], що водень при каталітичному впливі породи пласта здійснює крекінг і піроліз високомолекулярної частини вуглеводнів, а луг сприяє омиленню складних ефірів, які належать до складу мазутних і асфальто-смолистих складових нафти, а також розчиненню силікатних порід (глин, алевролитів, ПІСКОВИКІВ), тобто збільшенню їхньої проникності Ці процеси ідуть дуже активно при високій температурі (647-2000К, див табл ) За законом Ареніуса з підвищенням температури на 10° швидкість хімічної реакції зростає « в 5 - 6 разів Крім того, високотемпературний потік газів та конденсованих продуктів впливає на породу пласта по мірі проходження каналів і тріщин нерівномірно При ПІДВОДІ тепла кристалічна структура частинок, що утворюють пластову породу, поширюється тільки з одного боку (з боку підводу тепла,, змушуючи кристали розгортатися і утворювати в породі мікротріщини Відомо [Андрианов ЕЛ, Воробьев Р Н , Глебов А А Оптимизация метания системой двух газов Физика горения и взрыва, 1987 - № 7 - С 97 - 99], що у середовищі водню швидкість руху частинок та інших газів різко збільшується Доведено, що чим більше різниця між молекулярною масою важкого газу та воднем, тим вище швидкість кидання в його середовищі В даному випадку середня молекулярна маса компонентів робочого тіла дорівнює 23,6 У водневому середовищі швидкість такого руху буде у 12,3 разів вище, ніж без водню, що значно збільшить глибину проникнення в пласт робочого струменя Як видно з табл , максимальні тиск - Р (659МПа) і температура - Т (2000К) досягаються при масових співвідношеннях вхідних компонентів - ГРС Н2О = 1,0 1,0 При меншій КІЛЬКОСТІ води (1,0 0,5) пов нота окиснення ГРС не забезпечується, в продуктах реакції залишається не прореагований натрій та його гідрид Залишок води при співвідношенні ГРС Н2О =1,0 5,0 сприяє різкому згоїженню температури і КІЛЬКОСТІ виділеного водню, утворена з води пара більшою частиною переходить у конденсовану фазу (Кф), а тиск падає до 140МПа Таблиця Залежність параметрів робочого тіла системи "ГРС (алюмопдрид натрію) - вода" від співвідношення компонентів Параметри розрахунку Т, V = const Рівноважний склад продуктів реакції СПІВВІД- Основні термодинамічні параметри нош ГРС Газова фаза, об'єм доля, % Конденсована фаза, вага % Н2О вага V - 1 0 V РМПа Т, К Na NaH Na 2 O NaOH Н2О АІ 2 О 3 н N H Н2О a 1 2 1,0 0,5 1,0 1,0 0,854 0,890 3 545 659 4 5 1827 2000 1,64 2 6 7 76,85 1,04 80,34 8 9 31,69 18,62 10 62,89 47,64 11 12 13 12,82 23,71 49385 продовження таблиці 1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 2,0 3,0 4,0 4,5 5,0 2 3 4 0,927 0,945 0,886 0,956 0,963 553 173 1610 1242 756,7 6477 140 450 460 299 5 6 58,40 43,78 33,77 29,20 18,17 Експериментальні роботи по дослідженню і порівнянню ХІМІЧНОГО впливу робочого струменя (що містить ВІДОМІ компоненти і компоненти, що заявляються) на породу модельних кернів нафтонасиченого пісковику проводилися на стендах, моделюючих умови свердловини Тиск робочого струменя, що виходить з ємності підтримувався, однаковим Нафтонасичені (8% мас нафти) піщані керни різної ЩІЛЬНОСТІ та проникності оброблялися і досліджувалися на тріщинуватість і зміну проникності Експерименти показали, що обробка кернів струменем водню і парою, що несуть конденсовану фазу у вигляді оксиду алюмінію і лугу, при співвідношеннях ГРС Н2О = 1,0 1,0 - 1,0 4,5, дотримує максимального ефекту по збільшенню проникності породи і розвитку розгалужених мікротріщин При цьому на щільних малопроникних зразках ефект вище, якщо співвідношення ГРС НгО = 1,0 1,0-1,0 2,0 (тобто при високих концентраціях утвореного водню) У випадку використання співвідношень ГРС НгО =1,0 3,0-1,0 4,5 (коли газова струмина містить високий відсоток пдролізованого лугу), найбільший ефект досягався на кернах меншої ЩІЛЬНОСТІ І більшої проникності При інших співвідношеннях ГРС НгО = 1 0,5 і 1,0 5,0 технічний результат, що досягався залишався на рівні способу-прототипу, коли модельні зразки обробляли струменем води Таким чином, дискретно-імпульсна подача в пласт ХІМІЧНО активного високотемпературного газорідинного струменя, із складовими водню та лужного розчину з абразивним оксидом алюмінію (що знаходяться під тиском), виявляє термохімічний вплив, як на породу продуктивного пласта, так і на флюїд, забезпечуючи подовження і розгалуження перфораційних каналів, очистку пор від високомолекулярних фракцій углеводнів, підвищення проникності породи і отже, сприяють 7 8 41,59 56,21 70,79 66,23 33,36 9 10 37,79 31,48 23,61 18,89 8,33 11 12 33,33 27,77 20,83 16,67 11,13 13 28,1 43,9 максимальному виходу флюїду Приклад конкретного виконання Дослідження проводилися на продуктивному пласті висотою 1м з щільним малопроникним колектором розташованим на глибині 3,5км, де пластова температура досягала « 80°С, тиск всередині пласта - 34МПа Діаметр обсадної колони свердловини складав 146мм При цьому насоснокомпресорні труби були ПІДНЯТІ на поверхню Для обробки щільної малопроникної породі пласта, масове співвідношення ГРС НгО було вибране рівним 1 1, Компоненти газорідинної системи розміщені в замкненому об'ємі герметичної ємності висотою и 1м, з внутрішнім діаметром 120мм, загальний об'єм якої складав 11,3дм3 В СТІНЦІ ЄМНОСТІ, для імітації ДІЛЯНЦІ пониженої МІЦНОСТІ, була виконана насічка В ролі ГРС використовували спресований зразок алюмопдриду натрію (по висоті рівний 440мм) з ЩІЛЬНІСТЮ 1,28г/см3, який закріплювали за допомогою металевої ниті у верхній частині ємності Ємність поділяли на дві частини у співвідношенні, 4,96дм3 - для 6,34кг - ГРС і 6,34дм3 - для 6,34кг - НгО, розміщуючи між ГРС і водою шар трансформаторного масла Після цього ємність на каротажному кабелі доставляли в зону перфорації свердловини По електричному сигналу нитку, що утримувала ГРС, зпалювали і зразок потрапляв у воду Компоненти починали реагувати між собою При ЛІНІЙНІЙ швидкості реакції 20мм/с зразок ГРС згоряв на протязі 22с, забезпечуючи повільне підвищення тиску в камері згоряння до 659МПа та зростання температури до 2000К При розірванні стінки ємності, струмінь робочої рідини, що переривався газовою фазою, впливав на породу пласта, забезпечуючи механічну і хімічну обробку породи, подовжуючи і розгалужуючи канали перфорації ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for increasing the length of perforation channels of productive bed
Автори англійськоюScherbyna Karyna Hryhorivna, Syniuk Borys Borysovych, Bezsmertnyi Mykola Serhiiovych
Назва патенту російськоюСпособ увеличения перфорационных каналов продуктивного пласта
Автори російськоюЩербина Карина Григорьевна, Синюк Борис Борисович, Бессмертный Николай Сергеевич
МПК / Мітки
МПК: E21B 43/18, E21B 43/26, E21B 43/00
Мітки: пласта, перфораційних, продуктивного, довжини, збільшення, спосіб, каналів
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-49385-sposib-zbilshennya-dovzhini-perforacijjnikh-kanaliv-produktivnogo-plasta.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб збільшення довжини перфораційних каналів продуктивного пласта</a>
Попередній патент: Установка для вологотеплової обробки сипких матеріалів
Наступний патент: Привід жниварки
Випадковий патент: Установка відвантаження вапна