Термогазохимический способ стимуляции скважин с использованием колтюбинговой трубы

Термогазохимический способ стимуляции скважин с использованием колтюбинговой трубы

Реферат

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для стимуляции прискважинной зоны нефтегазового пласта (ПЗНП) твердотопливными зарядами (газогенераторами) с целью увеличения притоков углеводородного сырья. Способ предназначен, прежде всего, для загрязненных в процессе эксплуатации низкодебитных, осложненных, наклонных (более 40°) и горизонтальных скважин, а также для боковых скважин меньшего диаметра, отходящих от основных. Он подходит и после перфорации скважин при первичном вскрытии пластов. Способ можно также успешно применять для реанимации старых скважин, в том числе имеющих высоковязкие нефти.

При горении зарядов в скважине происходят термогазохимические и барические воздействия на горные породы. Термогазохимическое воздействие на ПЗНП зарядами приводит к появлению продольных и поперечных трещин, расширению существующих каналов и другим изменениям пород, а также к изменениям свойств жидких ингредиентов продуктивного пласта, стимулирующих увеличение добычи нефти и газа. При значительном барическом воздействии эти процессы усиливаются. В предельных случаях (при превышении давления от горения зарядов в 1,5...3 раза по отношению к горному давлению) возникает "горячий" гидроразрыв ПЗНП и появляются протяженные магистральные каналы, отходящие, в основном, от перфорационных отверстий скважины.

Известны аналоги способа, в том числе с использованием зарядов совместно с другими технологиями. Способы обработки скважин газогенераторами, создающими термогазохимическое и барическое воздействия на ПЗНП с использованием соляной кислоты, приведены, например, в [1, 2]. Имеются также способы применения газогенераторов с горючеокислительными составами [3, 4], с кумулятивными перфораторами [5], а также с другими технологиями и устройствами.

Недостатком всех перечисленных способов также является то, что они существуют только совместно с газогенераторами, что усложняет технологию стимулирования скважин. К тому же тепловые, механические и химические воздействия на ПЗНП газогенераторами не дополняются виброволновым воздействием.

Виброволновое воздействие - это дополнительный вид воздействия, усиливающий эффективность обработки скважины. Оно происходит в результате вибрационного горения канального твердотопливного заряда газогенератора. При таком горении в его канале образуются первичные высокочастотные волны давления, генерируемые в окружающую скважину породу, создавая упругие волны и осуществляя импульсное поступление продуктов сгорания заряда в ПЗНП. В результате имеет место возбуждение резонансных колебаний отдельных частиц и блоков с выделением внутренней энергии напряженного состояния пород в виде вторичного акустического излучения. Первичные волны в совокупности с этим излучением влияют на физико-химические свойства флюидов, вызывая изменения фильтрационных характеристик и структуры пластовой жидкости, образуются дополнительные микротрещины и каналы, снижение степени неоднородности ПЗНП и уменьшение вязкости нефти. Виброволновое воздействие уменьшает давление, при котором наступает "горячий" гидроразрыв пласта.

Известен способ обработки продуктивного пласта [6], включающий термогазохимическое и барическое воздействия на пласт путем сжигания в интервале продуктивного пласта порохового заряда из твердотопливного материала с наполнителем-стабилизатором горения с центральным круглым каналом с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости центрального канала заряда с последующей передачей давления пороховых газов в пласт. В заряде длина и диаметр полости центрального канала связаны соотношением (20-40):1 при содержании наполнителя-стабилизатора горения к общей массе заряда не более 1,5% или соотношением (40-120):1 при содержании наполнителя-стабилизатора горения к общей массе заряда не более 0,6%. Давление пороховых газов из полости центрального канала заряда передают в пласт в виде импульсов давления через выполненные рядами на расстоянии между рядами (20-40):1 длины центрального канала к его диаметру радиальные сквозные каналы и через торцевые поверхности заряда.

Однако данный способ не может быть использован для наклонных (более 40°) и горизонтальных скважин, так как в этом случае генератор должен доставляться в скважину по насосно-компрессорным трубам, через которые невозможно протянуть геофизический кабель для подачи электрического тока для воспламенения зарядов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разрыва пласта с использованием твердого топлива. Эта технология предназначена, прежде всего, для стимуляции горизонтальных скважин [7].

Рассматриваемый способ включает размещение газогенератора в виде набора цилиндрических зарядов, изготовленных из смесевого недетонирующего твердого топлива на основе перхлората аммония и органического связующего, герметично заключенных в гибкие трубы, в интервале ПЗНП и сжигание его с термогазохимическим и барическим воздействиями на пласт. При этом воспламенение зарядов происходит от гидродетонатора, находящегося в запале первого заряда, установленного на начале горизонтального участка скважины и срабатывающего от давления жидкости, нагнетаемой насосом с поверхности. Последующая передача горения другим зарядам происходит через воспламенительный огнепроводный элемент.

Прототип имеет следующие недостатки. Узел воспламенения недостаточно надежен, есть опасность его несрабатывания. Трудно осуществить герметизацию зарядов, особенно при высоких температурах и давлении. Эффективность только термогазохимического и барического воздействий на ПЗНП явно недостаточна. Она может быть повышена за счет дополнительной виброволновой обработки, создаваемой при вибрационном горении твердотопливного цилиндрического канального заряда, имеющего определенные соотношения длины и диаметра канала и количество наполнителя-стабилизатора горения в топливе [6].

Задачей изобретения является повышение надежности способа и достижение более высокого дебита нефти и газа в любых скважинах по сравнению с прототипом за счет применения другой технологии доставки заряда в скважину, изменения его конструкции, улучшения условий воспламенения и создания дополнительного вибрационного режима горения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе стимуляции нефтегазовых скважин, включающем термогазохимическое и барическое воздействия на пласт путем сжигания в интервале продуктивного пласта твердотопливного цилиндрического заряда, новым является то, что для доставки заряда в скважину используют колтюбинговую трубу в виде длинномерной безмуфтовой трубы (ДБТ) с геофизическим кабелем, помещенным внутри нее, повторяющую направления скважины, при этом геофизический кабель соединяют с инициирующим узлом твердотопливного заряда, от которого с помощью электрического тока осуществляют воспламенение и последующее горение твердотопливного цилиндрического канального заряда с термогазохимическим, барическим и виброволновым воздействиями на продуктивный пласт, причем заряд помещают внутри оболочки, перфорированной или неперфорированной, сгораемой или несгораемой, например металлической насосно-компрессорной трубы или изготовленной из стеклопластика, соединенной с колтюбинговой трубой, в том числе через стыковочный узел, который выдерживает воздействия высоких температур, давлений и вибраций, вызванных сжиганием заряда.

Пример конкретного выполнения способа. Газогенератор с твердотопливным цилиндрическим зарядом с наружным диаметром 65 мм, диаметром канала 22 мм и длиной 1200 мм, имеющим радиальные сквозные каналы в центре, с помощью соответствующей оснастки собирают на устье нефтедобывающей скважины. Там же с помощью соответствующего оборудования устанавливают ДБТ с наружным диаметром 33,3 мм (1,3 дюйма) и геофизическим кабелем внутри нее. На конце ДБТ имеется стыковочный узел (переходник для газогенератора). Выходящие из инициирующего узла заряда электрические провода и сам заряд подсоединяют к геофизическому кабелю, выходящему из ДБТ. Затем газогенератор с кабелем располагают внутри металлической насосно-компрессорной трехдюймовой трубы или стеклопластиковой трубы с перфорированной поверхностью. В верхней части труба приспособлена под стыковочный узел колтюбинговой трубы. Снизу имеется поддон, удерживающий газогенератор. Для контроля максимального давления при горении заряда в нижнюю часть трубы под газогенератор помещают крешерный прибор. Перфорированную трубу с собранным газогенератором подсоединяют к ДБТ через стыковочный узел и доставляют в интервал отработки ПЗНП.

После подачи электрического тока по геофизическому кабелю происходит воспламенение и последующее вибрационное горение заряда газогенератора. Происходят термогазохимическое, барическое и виброволновое воздействия на ПЗНП. За счет этих воздействий происходят такие благоприятные изменения горных пород и жидких ингредиентов, заполняющих их поры, каналы и трещины, как увеличение трещинообразования, появление новых каналов, уменьшение вязкости жидкости и т.д., при которых усиливаются оттоки флюидов из пород в скважину. Происходит интенсивная очистка ПЗНП и, в конечном итоге, существенно увеличивается дебит скважины.

После сгорания заряда ДБТ с пристыкованной перфорированной трубой и остатками оснастки газогенератора поднимают на поверхность. Затем ДБК отделяют от трубы. При недостаточном давлении на ПЗНП, вызванном сгоранием заряда газогенератора и записанном крешерным прибором, стимуляцию скважин повторяют с увеличенной массой заряда.

Установка надувных пакерных элементов между колтюбинговой трубой и стенками скважины у ПЗНП, так же как и создание перемычки в самой скважине ближе к заряду, например для укорочения горизонтальных скважин, усилят эффективность стимуляции скважин за счет более направленного воздействия продуктов сгорания заряда на пласт.

По данному способу возможна обработка любых нефтегазовых скважин при глубинах до 5 км и температурах до +150°С.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №976040, МПК Е 21 В 43/27, 1982.

2. Пат. РФ №2091570, МПК 6 Е 21 В 43/27, 1996.

3. Пат. РФ №2147335, МПК Е 21 В 43/117, 1999.

4. Пат. РФ №2183741, МПК Е 21 В 43/263, 2001.

5. Пат. РФ №2119045, МПК 6 Е 21 В 43/117, 1998.

6. Пат. РФ №2103493, МПК 6 Е 21 В 43/25, 43/263, 1996.

7. Пат. США №5295545, МПК Е 21 В 43/263, 1994 - Метод разрыва пласта с использованием твердого топлива - прототип.

Способ стимуляции нефтегазовых скважин, включающий термогазохимическое и барическое воздействие на пласт путем сжигания в интервале продуктивного пласта твердотопливного цилиндрического заряда, отличающийся тем, что для доставки заряда в скважину используют колтюбинговую трубу в виде длинномерной безмуфтовой трубы с геофизическим кабелем, помещенным внутри ее, повторяющую направления скважины, при этом геофизический кабель соединяют с инициирующим узлом твердотопливного заряда, от которого с помощью электрического тока осуществляют воспламенение и последующее горение твердотопливного цилиндрического канального заряда с термогазохимическим, барическим и виброволновым воздействиями на продуктивный пласт, причем заряд помещают внутри оболочки, перфорированной или неперфорированной, сгораемой или несгораемой, например металлической насосно-компрессорной трубы или изготовленной из пластика, в том числе через стыковочный узел, который выдерживает воздействия температур, давлений и вибраций, вызванных сжиганием заряда.