УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОГАЗОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА

Устройство для термогазохимической обработки нефтяного нласта
Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для термогазохимической обработки нефтяного пласта, которые могут быть использованы для возобновления работы новых и для активации скважин, продуктивность которых снижена из-за парафиноасфальтосмол истых отложений, нарушающих связь скважины с флюидонесущим пластом.
Известен целый ряд устройств для термогазохимической обработки нефтяного пласта, основу которых составляет заряд, изготовленный из твердотопливных материалов и которые в процессе их сжигания в стволе скважины осуществляют термогазохимическую обработку нефтяного пласта. Такие устройства относятся к пороховыми генераторам давления. Конструкция известных устройств различна, но общими для них признаками является: наличие заряда (корпусного или бескорпусного) в виде шашки (одной или нескольких) из твердотопливного материала и воспламенителя (RU 2071556 С1, 10.01.1997; RU 2110677 С1, 10.05.1998; RU 2124630 С1, 10.05.1998; RU 2151282 С1, 20.06.2000). Устройство устанавливают в скважине в интервале обработки. По кабелю на воспламенитель подают электрический ток, от которого заряд воспламеняется и горит.
При горении заряда обрабатываемая зона пласта подвергается одновременному механическому, тепловому и физико-химическому воздействию продуктов горения, что в целом приводит к повышению добычи нефти и газа.
.. . ..М,ШлтйЫаш
Е 21 в 43/25 Однако пороховые генераторы обладают общим недостатком: они небезопасны в работе и сложны при осуществлении процесса обработки. Наиболее близким техническим рещением к заявляемой полезной модели является устройство для обработки скважин, содержащее спускаемую в скважину цилиндрическую трубу, представляющую по своей сущности двухсекционную реакционную камеру, каждая из секций которой заполняется реагентами, причем объемы секций пропорциональны объемам реагентов, вступающих в реакцию, и каждая секция имеет в нижней части рабочий клапан, соединенный каналом со смесителем, который размещен в пенной камере, имеющей выходное отверстие, перекрытое клапаном вибратором, обеспечивающим открытие выходного отверстия с заданной частотой, а в верхней части камеры размещено инициирующее пиротехническое устройство (RU 2148162 С1, Е 21 В 43/25, 27.04.2000). Известное устройство работает следующим образом. Трубу - реакционную камеру подвещивают на устье скважины с помощью элеватора. При этом все клапаны ее закрыты. Заливают в одну из секций химический реагент - концентрированный раствор двууглекислого аммония, а в другую секцию концентрированный 36% раствор соляной кислоты. Закрывают клапан, герметизирзоот верхний конец камеры и на каротажном кабеле спускают ее в скважину через обсадную трубу. Останавливают камеру в интервале продуктивного пласта так, чтобы выходное отверстие находилось против обрабатываемого интервала фильтра. Подают импульс тока по кабелю на открытие управляемого клапана. Последний открывается и кислота из отсека начинает изливаться в другой отсек, где находится раствор двууглекислого аммония. При этом происходит химическая реакция с выделением углекислого газа. За счет расширения газа во внутренней полости реактора создается избыточное давление, которое превышает давление в стволе скважины. В том случае если используется пиротехническое инициирующее устройство, то при подаче импульса тока
заряд загорается и выделяющийся газ создает избыточное давление, необходимое для выдавливания реагентов из камеры. Под воздействием избыточного давления клапаны открываются и реагенты по каналам начинают поступать в смеситель, при этом происходит химическая реакция с выделением газообразного углекислого газа, что приводит к образованию пены, которая заполняет пенную камеру и изливается через выходное отверстие в ствол скважины. Под давлением изливающейся из отверстия струи приводится в действие клапан-вибратор, который закрывает и открывает выходное отверстие с заданной частотой. В результате создаются гидроимпульсы, воздействующие на пласт, под воздействием которых происходит расширение микротрещин и пор пласта, пена из ствола скважины проникает в пласт. В пласте происходит также взаимодействие не вступившей в реакцию в смесителе кислоты со скелетом и кольматирующими частицами пласта.
Для сложных скважин обработку проводят повторно.
Педостатком известного устройства является его ограниченное применение (разовое) для обработки скважин. Низкая эффективность при разработках вязких нефтяных месторождений,невозможность
использования для обработки водных растворов реагирующих компонентов, имеющих относительно невысокие термодинамические температуры сгорания (порядка 1500 К).
Техническим результатом заявляемой модели является создание нового типа устройства, позволяющего безопасно проводить термогазохимическую обработку нефтяного пласта в непрерывном режиме, или в режиме низкочастотных пульсаций от 0,3 до 3 Гц или в форсированном краткосрочном режиме при давлении в реакционной камере до 55-60 МПа, повышение его эффективности при разработкахвязких нефтяных
месторождений с возможностью использования для обработки водных
растворов реагирующих компонентов, имеющих относительно невысокие термодинамические температуры сгорания (порядка 1500 К).
Технический результат достигается при использовании устройства, принципиальная схема которого представлена на Фиг.
Устройство для термогазохимической обработки нефтяного пласта включает проточный цилиндрический реактор 1, разделенный по меньшей мере на три горизонтальные реакционные зоны, с внутренним теплоизолирующим покрытием 2, с накопительным стабилизирующим узлом 3, выполненным в виде осесимметричного стакана с входными отверстиями и с сопловым блоком 4 в нижней части реактора, систему подвода компонентов через форсуночные узлы, число которых соответствует числу реакционных зон, при этом узел 5, выполненный в виде форсуночной головки, обеспечивает начальный распыл части исходной реакционной смеси в первой зоне и конструктивно связан с инициирующим пиротехническим устройством 6, форсуночные узлы 7, служащие для распыла реагентов в последующие реакционные зоны, размещены на магистральной трубе 8, установленной по центру реактора, в нижней части каждой из реакционных зон установлены стабилизаторы 9, представляющие собой по форме плохо обтекаемое тело, в нижней части реактора со стороны соплового блока установлена, сбрасываемая перепадом давления, крышка 10, а узел смешивания исходных реагентов 11, установленный выше реактора .технологически связан с ним через магистральную трубу 8 и с трубой 12 для подвода реагентов в первую реакционную зону реактора.
Стрелками на Фиг. показано направление поступления исходных реагентов в реактор.
Устройство работает следующим образом.
Устройство собирают на земле, а затем опускают через обсадную трубу скважины (на Фиг. не показано) в зону обработки пласта (призабойную зону, зумпфу и т.д.).
в смеситель 11 (узел смешивания исходных реагентов) подают водные химически активные растворы исходных реагентов, например аммиачной селитры и гидроортофосфата аммония, имеющих температуру сгорания порядка 1500К. Затем из смесителя определенную часть смеси подают в реактор 1 по трубе 12, которая через форсуночную головку 5 распыляется в первой зоне, одновременно остальную часть смеси подают по магистральной трубе 8 в форсуночные узлы 7 и которая распыляется в каждой из зон реактора, одновременно с подачей смеси в первую зону срабатывает инициирующее пиротехническое устройство 6 и поджигает распыленную смесь. В случае неустойчивого процесса воспламенения и горения в реакторе, несгоревшая смесь, пройдя по всему реактору, накапливается в накопительном узле 3 (застойная зона реактора) и из-за увеличенного времени ее нахождения, самовоспламеняется, стабилизируя основной процесс в реакторе. По мере роста давления в реакторе за счет сгорания компонентов смеси и выделения большого количества газообразных продуктов взаимодействия, происходит сброс сопловой крышки 10 и истечение продуктов сгорания через сопловой узел 4, которые проникают в обрабатываемую зону нефтяного пласта. Под воздействием газообразных продуктов происходит расширение микротрещин и пор пласта, растворение кольматирующих пласт парафиноасфальтосмолистых отложений.
В конечном итоге повышается производительность скважины.