СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА ЗАРЯДОМ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
PROCESSING METHOD OF BOTTOM-HOLE FORMATION ZONE WITH CHARGE AT INCREASED TEMPERATURES

Изобретение относится к нефтегазодобьивающей промышленности и применимо для увеличения притоков нефти и газа из скважин и повышения нефтегазоотдачи действующих скважин, для увеличения производительности новых скважин после некачественно проведенной перфорации, для реанимации загрязненных старых скважин.
Способ также может применяться для дегазации метаноугольных массивов и промышленной добычи метана из них, для добычи твердых полезных ископаемых методом выщелачивания, а также для увеличения производительности водонапорных скважин.
Способ реализуют при помощи твердых топливных зарядов (ТТЗ) из энергетических конденсированных систем - баллиститных ракетных и артиллерийских порохов или из пмесевьих твердых топлив. С помощью устройства для сборки заряды подсоединяют к кабелю и опускают в скважину в интервал обработки продуктивного пласта или вблизи его.
После воспламенения ТТЗ током по кабелю и их горения происходит термогазохимическое воздействие на пласт. Это приводит к появлению продольных и поперечных трещин, расширению существующих каналов и другим изменениям пород, способствующим увеличения добычи углеводородов.
Для повышения притоков надо увеличивать давление в скважине и его продолжительность при горении зарядов. Но чрезмерно высокое избыточное давление может нарушить обсадную колонну и сцепление цементного камня с ней. Поэтому при достаточно высоком давлении, безопасном для скважины, заряды не должны разрушаться в процессе горения с появлением аномально высоких взмьивов давления.
При повышении температуры в скважине до +80…+150°C (соответственно растет и давление) модуль упругости ТТЗ заметно уменьшается по сравнению с нормальной температурой. Заряды становятся мягкими, происходят их деформации, изменяются размеры, появляются искривления. Одновременно в полостях их каналов, если они достаточно длинные и узкие, после начала горения зарядов давление начинает превышать над наружным (вне канала) давлением. Превышение может достигать нескольких мегапаскалей. В результате заряд может разрушиться с последующим аномальным давлением в скважине. К тому же, изменение размеров и искривления ТТЗ могут нарушить линию воспламенения, идущую к зарядам, что приведет к отказу.
Известен аналог - способ обработки продуктивного пласта и устройство для его осуществления ТТЗ [1]. Недостаток способа состоит в использовании зарядов, имеющих элементы оснастки (трубки) в их каналах. Такие заряды подвержены деформациям при повышенных температурах.
Известны способы обработки пласта при помощи канальных твердотопливных зарядов, не имеющих каких-либо элементов оснастки в канале [2, 3]. При повышенных температурах их реализация, также как и в способе [1], затруднена из-за возможных деформаций ТТЗ, приводящих к описьиваемым выше негативные последствиям.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа для заявляемого способа, является комплексный способ стимуляции скважин [4]. По этому способу бескорпусной цилиндрический тверд отопливный заряд не имеет никаких элементов оснастки в канале и покрытий снаружи. Однако для предотвращения накапливаемого излишнего давления в каналах зарядов в них предусмотрены разгрузочные радиальные отверстия для выхода газообразных продуктов горения из них. Способ позволяет осуществлять термогазохимическое барическое и виброволновое воздействие на пласт. Канат устройства сборки для соединения с кабелем идет по противоположным сторонам заряда параллельно его продольной оси.
Способ показал высокую эффективность. Но при длительных высокотемпературных воздействиях в скважине появляется опасность деформации заряда. Поэтому он может разрушиться после начала его горения. К тому же, во всех перечисленных выше способах элементы оснастки остаются в скважине и не выделяют дополнительной энергии.
Техническим результатом изобретения является повышение безопасности способа обработки призабойной зоны пласта и его эффективности за счет уменьшения деформации твердотопливного заряда и выделения дополнительного количества тепловой энергии при его горении.
Заявленный технический результат достигается тем, что способ обработки призабойной зоны пласта включает создание избыточного давления в скважине путем воздействия на пласт газообразными продуктами горения твердотопливного заряда. Согласно изобретению при длительном высокотемпературном воздействии на твердотопливный заряд при спуске его в скважину твердотопливный заряда используют с жестким сгораемым картузом, в состав которого входят следующие компоненты, масс.%: термореактивная полимерная композиция - 30…37; пироксилиновое волокно - 18…22; взрывчатое вещество - 42…48 и сверх 100%: спирт этиловый - 10; смачиватель - 0,1.
Термореактивная полимерная композиция может быть представлена, например, в виде упруговязкого акрилатного связующего - олигомера Д-10ТМ, олигоэфиракрилата ТГМ-3, метилметакрилата, перекиси бензоила.
Названные компоненты могут быть использованы либо в сумме либо с исключением, например, одного из них и в различных количественных сочетаниях. В качестве взрывчатого вещества может быть использован, например, гексоген или октоген, или титрил. В качестве смачивателя может быть использован пента 69 или формальгликоль, или глицерин. Как вариант в качестве добавки к заявленной композиции может быть использован, например, порофор в количестве 0-3 масс.%. Все эти вещества по отдельности известны и описаны в технической литературе (см., например, Хмельницкий Л.И. Справочник по взрывчатым веществам, Москва, Химия, 1962; Брагинский В. А. и др., Переработка пластмасс, Справочное пособие, Ленинград, Химия, 1985).
ЖСК для предлагаемого способа имеет вид цилиндрического стакана с толщиной стенок от одного до нескольких миллиметров. Он состоит из вышеупомянутого высокомодульного полимерного состава. В его состав входит пороховая масса и взрывчатое вещество - мелкодисперсный гексоген или октоген и другие компоненты. Предел прочности каркаса не менее 16 МПа, а модуль упругости 500 МПа. Эти значения гораздо выше по отношению к ТТЗ.
Заряд помещают в ЖСК с зазором или без него. Внизу ЖСК в составе этого комбинированного ТТЗ есть отверстие. Часть ЖСК может быть в канале ТТЗ.
Комбинированный заряд может иметь оснастку, например, опорную трубу, проходящую по его каналу или канат снаружи. Не все заряды в сборке следует закрывать картузами. Это могут быть только более деформируемые нижние ТТЗ, на которые давят верхние.
Из-за наличия пороха и взрывчатых компонентов, выделяющих энергию, ЖСК полностью сгорает в скважине. Из-за особенностей технологии изготовления ЖСК и его компонентов взрыва при этом не происходит. Пример реализации способа в нефтедобывающей скважине. Для него используют комбинированный заряд, который показан на фиг.1. Он состоит из бескорпусного канального цилиндрического заряда 1 и воспламенителя 2. Заряд закрыт жестким сгорающим картузом 3 и соединен с кабелем-тросом 4. Канат 5 проходит снаружи заряда по его продольным пазам. Картуз остается снаружи, не позволяя канату выходить из пазов ТТЗ при спуске его в скважину.
Комбинированный заряд из баллиститного пороха опускают в скважину за 75 минут на глубину 3450 метров. При увеличении температуры по мере спуска заряд становится мягким. Однако повышенная прочность материала ЖСК по отношению к пороху препятствует изменению формы ТТЗ. Поэтому у комбинированного заряда деформаций не наступает. Его горение с повышением давления в скважине происходит без аномальных его всплесков. Сгорание всего картуза обеспечивает дополнительный приток энергии в пласт.
Дебит по нефти после обработки призабойной зоны пласта возрастает.
Предлагаемый способ является более надежным по отношению к прототипу.
Он может применяться и при вторичном вскрытии пласта перфогеном, объединяющем в одном устройстве кумулятивный перфоратор и комбинированные заряды.
Способ особенно рекомендуется для обработок высокотемпературных скважин.
Источники информации
1. Патент РФ 2106485. МПК Е21В 43/263. Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления. Краснощеков Ю.И., Самошкин В.И., Зансохов Л.Г. и др. Заявл. 25.08.1995. Опубл. 10.03.1998.
2. Патент РФ 2103493. Приор. 01.03.1996. Опубл. 27.01.1998. Способ обработки продуктивного пласта. Охрименко Э.Ф., Пелых Н.М., Южанинов П.М. и др.
3. Патент РФ 2176728. Приор. 27.12.2000. Опубл. 10.12.2001. Способ обработки пласта и заряд. Пелых Н.М., Балдин А.В., Южанинов П.М. и др.
4. Патент РФ 2282027. Приор. 16.12.2004. Опубл. 20.08.2006. Комплексный способ стимуляции скважин. Пелых Н.М., Федченко Н.Н, Гайсин Р.Ф. и др. - прототип.