CC BY
52
УДК 662.21
Л. Х. Бадретдинова, И. Ф. Садыков
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА ЖИДКИМ
ГОРЮЧЕ-ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ СОСТАВОМ
Ключевые слова: горюче-окислительный состав, контейнер-желонка, инициатор горения, призабойная зона пласта,
послойное сгорание.
В статье приведен способ обработки призабойной зоны пласта жидким горюче-окислительным составом (ГОС), осуществляющийся путем доставки его на кабель-тросе контейнером-желонкой и выливая ГОС единой массой в забой скважины. В качестве инициатора ГОС используются в герметизированном контейнере малогазовый, медленногорящий и высокотемпературный при сгорании твердый состав. Доставку инициатора горения в герметизированном контейнере производят кабель-тросом в область границ раздела между горюче-окислительным составом и скважинной жидкостью с возможностью послойного сгорания ГОС.
Key words: combustible oxidationle composition, container-bailer, initiator of burning, bottom-hole of the region of the bench, level-
by-level combustion.
In this article the method of processing bottom-hole of the region of the bench by the liquid combustible oxidationle composition (GOS), carried out by its delivery to a cable-wire the container-bailer and pouring out GOS in uniform weight in a chink face is resulted. As GOS are used in potted the container with small gases, with slow velocity of burning and high-temperature at combustion hard composition. Delivery of the initiator of burning in potted the container make a cable-wire in area of borders of section between combustible oxidationle composition and hole a liquid with possibility of level-by-level combustion GOS.
ПРОБЛЕМЫ НЕФТЕДОБЫЧИ, НЕФТЕХИМИИ, НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Нефтяная промышленность России является основным сектором топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны. От успешного функционирования этой отрасли зависит эффективное удовлетворение внутреннего и внешнего спроса на нефть и продукты ее переработки.
В Татарстане, как и во многих других регионах, существует проблема, связанная с существенным снижением производительности нефтяных скважин из-за асфальто-смолистых и парафиновых отложений, приводящих к ухудшению коллекторских свойств пласта в призабойной зоне скважин.
Для повышения производительности скважин в мировой практике применяют разнообразные технологические приемы и технические средства [1,2]. К числу наиболее эффективных технологий следует отнести гидравлический разрыв пласта, способ обработки призабойной зоны пласта генераторами давления, однако они имеют недостатки, связанные с использованием в качестве материала генератора пороховые заряды, способные к детонации и представляющие опасность при их эксплуатации. Другими недостатками их являются создание чрезмерно высоких импульсных давлений приводящих к нарушению целостности конструкций скважины. С другой стороны достаточно эффективными могут быть способы обработки скважины с использованием жидких ГОС, не способных к детонации, но позволяющие увеличить коллекторские характеристики за счет достаточно длительного термогазобарического воздействия.
Существующие на практике способы обработки призабойной зоны жидкими горюче-
окислительными составами (ГОС) включают две основные операции - закачку ГОС с устья в забой скважины через насосно-компрессорные трубы (НКТ) и доставку кабель-тросом в зону обработки инициатора горения ГОС в виде порохового заряда, при этом используют пороховой заряд из балли-ститного или смесевого топлива, в частности, пороховой генератор давления типа ПГД.БК-ЮОМ, массой не менее 7 кг. В качестве ГОС в этом способе применяют водные растворы нитрата аммония с водорастворимым горючим органического происхождения. Для предотвращения гидроудара по устьевому оборудованию перед поджогом ГОС часть скважинной жидкости удаляют из скважины [3].
Недостатком способа является трудоемкость и продолжительность размещения в скважине ГОС путем спуска к забою НКТ, закачки с устья через НКТ ГОС и продавки его в зону обработки с использованием насосных агрегатов, а также использование в качестве инициатора горения ГОС взрывоопасного порохового заряда взрывчатого вещества с размещением его непосредственно в объеме массы ГОС, что неизбежно приводит соответственно к объемному взрыву всей массы ГОС и возможности нарушения целостности конструкции скважины и устьевого оборудования.
Существует более совершенный способ термохимической обработки продуктивного пласта, включающий размещение в зону обработки скважины горюче-окислительного состава путем закачки его через колонну НКТ, установку инициатора горения путем спуска его в герметизированном контейнере через колонну НКТ посредством промысловой
лебедки непосредственно в горюче-окислительный состав и последующего разрушения контейнера путем взрыва шнуровой торпеды, установленной по всей длине контейнера, при соприкосновении в процессе спуска контейнера контактов шнуровой лебедки и источника электроэнергии, установленного в башмаке колонны НКТ. При этом в качестве инициатора горения используют твердый или жидкий (суспензионный) состав на основе боргидридов щелочных металлов и щелочи (NaOH или КОН). При соприкосновении с водой боргидриды в скважинных условиях разлагаются с выделением газообразного водорода, большого количества тепла и резкого давления [4].
Отличительной особенностью способа является то, что инициатор горения доставляется в массу ГОС в герметизированном контейнере путем спуска через НКТ с помощью промысловой лебедки.
Недостатками этого способа являются трудоемкость и продолжительность размещения ГОС в зоне обработки скважины путем закачки его через колонну НКТ, а также сложность, ненадежность и опасность срабатывания инициатора горения в герметизированном контейнере, требующего предварительного разрушения его путем взрыва взрывчатого вещества в виде шнуровой торпеды, необходимости установления источника электроэнергии в башмаке НКТ и соприкосновения его контактов с контактами лебедки. Указанное срабатывание инициатора горения в среде ГОС приводит, кроме того, к объемному взрыву ГОС с резким повышением давления, что может привести к нарушению целостности конструкции скважины и устьевого оборудования.
Целью данной работы является повышение эффективности за счет более рациональной технологии доставки и размещения ГОС в забое скважины, а также операций размещения и срабатывания инициатора горения ГОС.
При этом размещение ГОС осуществляется путем доставки его известным из литературы контейнером-желонкой [7], представляющим корпус с окнами в верхней части и включающим крышку, решетку-рассекатель, разделяющую полость желонки на две камеры - верхнюю для размещения в среде инертной жидкости (вода) заряда с электровоспламенителем и нижнюю для размещения ГОС, головку для ввода кабель-троса и заглушки. Заглушка выполнена в виде эластичной сгораемой мембраны сегментной формы, сферической поверхностью обращенной к крышке корпуса. При этом сферическая поверхность мембраны связана с размещенным в желонке горюче-окислительным составом прочной полимерной нитью с возможностью фиксации этой нитью мембраны к поверхности нижнего торца пробки ГОС, образующейся после вытеснения его из желонки. В качестве шашки используется известный газогенерирующий патрон-генератор давления, представляющий пластмассовый корпус, снаряженный невзрывчатым газо-генерирующим составом на основе аммиачной селитры и горючего эпоксидного полимера, и узлом электровоспламенения [8].
В качестве ГОС можно использовать широко применяемые в нефтедобывающей промышленности водные растворы нитрата аммония (аммиачной селит-
ры) с водорастворимым горючим органического происхождения, например, глицерин, мочевина, фенол, этаноламиннитрат и др. [7, 8].
В качестве инициатора горения ГОС в герметизированном контейнере предлагается использовать известный забойный источник тепловой энергии, основанный на процессе послойного горения непосредственно в забое скважины малогазового (70-80 л на один кг состава), медленногорящего (2-3 мм/с при скважинном давлении 10 МПа) и высокотемпературного на поверхности горения (около 24000 С) твердого состава, например, на основе же-лезоалюминиевого термита. Состав является невзрывоопасным, т.к. не обладает взрывчатыми свойствами. Предлагаемый инициатор горения ГОС представляет в герметичном исполнении контейнер, состоящий из устройства для подсоединения к стандартной кабельной головке, состава на основе термита (железоалюминиевый термит, азотнокислый барий, алюминиевый порошок и горючий эпоксидный компаунд из смолы типа ЭД-20, взятых в соотношении 67:25:3:5 % масс.) и узла электровоспламенения [9,10]. Экспериментальная проверка работоспособности инициатора горения выполненные на стендовой установке, имитирующие скважинные условия, подтвердило, что при этом обеспечивается устойчивое воспламенение и послойное сгорание горюче-окислительного состава со средней скоростью горения около 4 мм/с.
Предлагаемый способ обработки призабой-ной зоны пласта горюче-окислительным составом осуществляется следующим образом.
Производят размещение ГОС в скважине путем доставки его контейнером-желонкой. Для этого в желонке последовательно устанавливают заглушку-сгораемую мембрану, размещают ГОС, затем вставляют решетку-рассекатель, газогенери-рующий патрон-генератор давления, воду в качестве инертной жидкости и головку для ввода кабель-троса. Снаряженный контейнер-желонка на кабель-тросе спускается в забой скважины. Затем через кабель-трос подают с устья электрический импульс, после чего в автоматическом режиме последовательно происходит сгорание газогенерирующего патрона-генератора давления, образующиеся при этом газы оказывают давление одновременно на инертную жидкость, ГОС и связанную с ним полимерной нитью мембрану. ГОС совместно с мембраной, освобождаясь от желонки внутри скважины, образует единую массу - пробку в забое, располагаясь до заданного уровня подошвы интервала обработки пласта.
В следующей операции осуществляют доставку на кабель-тросе инициатора горения ГОС в герметизированном контейнере - забойного источника тепловой энергии на основе твердого термитного состава в область границы раздела между ГОС и скважинной жидкостью. Затем выполняют непосредственное срабатывание инициатора горения от электрического импульса, подаваемого через кабель-трос с устья скважины. Благодаря малой скорости горения термитного состава и малому объему выделяемых при этом газов удается сохранить по-
стоянство площади поверхности воспламенения ГОС на границе раздела его со скважинной жидкостью, а в связи с высокой температурой сгорания термитного состава - обеспечить и надежность воспламенения ГОС. В итоге достигается равномерный прогрев, воспламенение и сгорание ГОС от слоя к слою, т.е. послойное, так называемое в литературе, нормальное горение. Послойное сгорание ГОС в скважинных условиях приводит к существенному увеличению продолжительности воздействия образующихся при сгорании нагретых газов на призабойную зону при умеренном характере повышения давления в интервале обработки, по сравнению с объемным сгоранием ГОС при использовании существующих инициаторов горения, располагаемых непосредственно в области середины массы ГОС, что приводит к резкому повышению давления и возможности нарушения целостности конструкции скважины. Кроме того, по сравнению с объемным горением, создающим резкое повышение давления и кратковременное воздействие газов на интервал обработки, при послойном горении ГОС осуществляется более полный нагрев, расплавление и последующий вынос закупоривающих каналы и поры пласта асфальтно-смолистых и парафиновых отложений, приводящих к повышению коллекторских свойств призабойной зоны пласта.
Таким образом, предлагаемый способ является достаточно эффективным за счет упрощения операций доставки ГОС и инициатора горения, обеспечения послойного сгорания и существенного увеличения продолжительности воздействия нагретых газов на пласт за счет рационального размещения и срабатывания инициатора горения ГОС.
Выводы
Впервые предложен способ обработки приза-бойной зоны пласта жидким горюче-окислительным составом, осуществляющийся по рациональной технологии доставки и размещения ГОС в забое скважины. В качестве инициатора горения ГОС в герметизированном контейнере используется известный забой-
ный источник тепловой энергии на основе железоа-люминиевого термита.
Предлагаемый способ является достаточно эффективным за счет упрощения операций доставки ГОС и инициатора горения, обеспечения послойного сгорания и существенного увеличения продолжительности воздействия нагретых газов на пласт за счет рационального размещения и срабатывания инициатора горения ГОС.
Литература
1. Чипига С.В. Устройство для комплексной перфорации и кислотной обработки призабойной зоны скважины / С.В. Чипига, И.Ф. Садыков, А .А. Марсов, А .А. Мокеев // Вестник КНИТУ. - Казань: КНИТУ, 2012. - т.15. - №6. -С. 174-177.
2. Барская Е.Е. Прогнозирование проблем при добыче нефти на основе анализа их химического состава и физико-химических свойств / Е.Е. Барская, Ю.М. Ганеева, Т.Н. Юсупова и др. // Вестник КНИТУ. -Казань: КНИТУ, 2012. - т.15. - №6. - С. 166-169.
3. Патент РФ №2092682 от 10.10.1997 Способ обработки пласта жидким горюче-окислительным составом.
4. Патент РФ №2153065 от 20.07.2000 Способ термохимической обработки продуктивного пласта и горюче-окислительный состав для его осуществления.
5. Патент РФ №2209930 от 10.08.2003 Способ временной изоляции пласта, материал и желонка для его осуществления.
6. Газогенерирующий патрон - генератор давления. - Ро-синформресурс. Татарский центр научно-технической информации. - Информационный листок №5, - 1995.
7. Патент РФ №2219332 от 20.12.2003 Способ термохимической обработки продуктивного пласта.
8. Грибанов Н.И. Газодинамический разрыв пласта с применением жидких ГОС / Н.И. Грибанов [и др.] // НТВ «Каротажник». - Тверь: Изд. АИС, - 1999. -Вып. 60.
9. «Химический прогреватель пласта типа ППХ». Журнал «Нефтепромысловое дело», №12, 1976.
10. Химические прогреватель пласта ППХ. - Росинформ-ресурс. Татарский центр научно-технической информации. - Информационный листок №6, - 1994.
© Л. Х. Бадретдинова - канд. техн. наук, асс. кафедры ТТХВ КНИТУ, salamandra_1985@mail.ru, И. Ф. Садыков - д-р техн. наук, проф. той же кафедры, лауреат государственной премии РТ в области науки и техники, заслуженный деятель РФ, ttxb@mail.ru.
