Способ проведения солянокислотной обработки призабойной зоны нефтяного пласта
METHOD FOR HYDROCHLORIC ACID TREATMENT OF THE BOTTOM-HOLE ZONE OF AN OIL RESERVOIR

Изобретение относится к методам интенсификации добычи нефти из карбонатных коллекторов путем обработки призабойной зоны пласта соляной кислотой и может быть использовано для увеличения притока пластовой нефти в скважины, с помощью которых ведется разработка нефтенасыщенных карбонатных пластов.
Технология закачки в карбонатные пласты или в коллекторы с карбонатными включениями соляной кислоты в классическом виде описана во многих учебных пособиях и монографиях, в частности в справочнике авторов: Ибрагимов Г.З., Хисамутдинов Н.И. Справочное пособие по применению химических реагентов в добыче нефти. - М: Недра, 1983. - 312 с. на стр. 17 указывается то, что для организации повышенного давления на забое скважины используется пакер, герметизирующий кольцевое пространство между колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) и обсадной колонной.
Соляная кислота, закачанная под давлением в пустотное пространство призабойной зоны пласта (поры, каверны и трещины), реагирует с породой, и в результате на границе взаимодействия порода-кислота образуются прослойка из продуктов реакции, значительно снижающая интенсивность взаимодействие кислоты с поверхностью горной породы.
После оставления скважины на время ожидания реакции кислоты с карбонатными породами полная нейтрализация кислоты не происходит из-за отсутствия конвективных сил перемешивания кислоты с продуктами реакции и малой скорости диффузии частиц соляной кислоты в карбонатную породу. При освоении скважины в ствол скважины выносятся не только продукт реакции кислоты с породой в виде хлористого кальция, но и непрореагировавшая соляная кислота, образуя тем самым технологическую и экологическую проблему дальнейшей утилизации этой кислоты.
Технической задачей по повышению эффективности солянокислотных обработок призабойной зоны пласта (ПЗП) по мнению авторов заявки, является организация перемешивания непрореагировавшей части соляной кислоты и продуктов его реакции в поровом пространстве продуктивного пласта для обеспечения доступа кислоты к поверхности карбонатной породы или карбонатных включений пласта.
Технологии перемешивания различных жидкостных составов в скважинных и наземных трубопроводных условиях приведены в охранных документах на изобретения. Например, по авторскому свидетельству №1068589 SU (опубл. 23.01.84, бюл. №3) для удаления солевых отложений из полости колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) предложено передвигать в трубах вниз и вверх скребок с цепочкой шаров, организуя тем самым турбулизацию жидкостей реагентов в колонне НКТ. Способ не применим для перемешивания кислотного состава в пластовых условиях.
Известен способ промывки скважинного глубинного электроцентробежного насоса (ЭЦН) от асфальтосмолопарафиновых отложений горячей нефтью по патенту РФ на изобретение №2513889 (опубл. 20.04.2014, бюл. 11). Возвратно-поступательное движение горячей нефти в полости ЭЦН происходит благодаря последовательной работе глубинного насоса и насоса на поверхности земли типа передвижного насосного агрегата ЦА-320. Использование способа для закачки соляной кислоты в продуктивный пласт недопустимо по нескольким причинам:
- для создания высокого давления необходимо зону закачки агрессивной кислоты изолировать от вышележащего оборудования скважины (обсадной колонны) с помощью пакерного устройства;
- неконтролируемое движение вверх непрореагировавшей части соляной кислоты во время промывки скважины и дальнейшего освоения пласта с помощью электроцентробежного насоса приведет к попаданию кислотного состава во внутреннюю полость насоса и повышению скорости коррозии стальной поверхности элементов насоса, что приведет к снижению ресурса его безопасной и эффективной работы.
Исходя из этого, конечная техническая задача по изобретению заключается в организации перемешивания соляной кислоты и продуктов реакции кислоты с карбонатными соединениями в поровом пространстве продуктивного пласта с одновременным сохранением технических характеристик глубинного насоса.
Техническая задача решается способом проведения солянокислотной обработки призабойной зоны нефтяного пласта, включающем спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб с пакером, герметизацию межтрубного пространства пакером и закачку соляной кислоты в пласт, при этом согласно изобретению на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) выше пласта располагают электроцентробежный насос с термоманометрической системой (ТМС), в состав которого включают ph-метр - измеритель водородного показателя жидкой среды, над насосом устанавливают в НКТ штатный обратный клапан, а выше обратного клапана располагают перепускной клапан для организации движения жидкости из колонны НКТ в межтрубное пространство скважины, выше перепускного клапана раскрывают электромагнитный пакер и герметизируют кольцевое пространство. Соляную кислоту расчетного объема закачивают в пласт через перепускной клапан, между пластом и ТМС располагают воду с нейтральным значением показателя ph. Через 1-3 часа химической реакции соляной кислоты с карбонатными элементами пласта организуют обратное движение пластовой жидкости в скважину путем включения электроцентробежного насоса в действие, при достижении остатков соляной кислоты зоны ТМС по показанию ph-метра менее нейтрального значения среды работу глубинного насоса останавливают и вновь доводят этот состав с непрореагировавшей кислотой до пласта с помощью насосного агрегата на устье скважины. Циклическое движение соляной кислоты в скважине между пластом и электроцентробежным насосом производят в турбулентном режиме до тех пор, пока соляная кислота не нейтрализуется с фиксацией в зоне ТМС нейтрального значения ph среды.
Способ реализуется по схеме, приведенной на фигуре, где позициями указаны следующие элементы оборудования: 1 - насосно - компрессорные трубы (НКТ), 2 - обсадная колонна скважины 3 - электромагнитный пакер, 4 -перепускной клапан, 5 - штатный обратный клапан, 6 - электроцентробежный насос (ЭЦН), 7 - погружной электродвигатель, 8 - термоманометрическая (ТМС) система с датчиком измерения водородного показателя среды (ph-метром), 9 - станция управления скважиной, 10 - насосный агрегат типа ЦА-320, 11 - устьевой расходомер, 12 - кабель электропитания электродвигателя с функцией обратной связи станции управления с ТМС и электромагнитным пакером, 13 - продуктивный карбонатный пласт.
Для организации динамического воздействия соляной кислотой на продуктивный нефтенасыщенный пласт согласно изобретению необходимо выполнить следующие процедуры:
1. Ha колонне НКТ 1 на заданную глубину спускают ЭЦН 6 с пакером 3, обратным клапаном 5, вышерасположенным перепускным клапаном 4 и ТМС 8 с ph-метром.
2. По команде со станции 9 управления скважиной раскрывают электромагнитный пакер 3 для того, чтобы соляная кислота после движения по колонне НКТ через перепускной клапан 4 двигалась вниз в сторону продуктивного карбонатного пласта 13.
3. По колонне НКТ 1 через расходомер 11 с помощью насосного агрегата 10 типа ЦА-320 в продуктивный пласт 13 закачивают расчетный объем соляной кислоты, который проходит через перепускной клапан 4 и не попадает во внутреннею полость ЭЦН 6.
3
4. Прохождение соляной кислоты контролируется по датчику водородного показателя в составе ТМС 8. Вслед за соляной кислотой в скважину подают воду с нейтральным значением показателя ph среды. Объем такой воды рассчитывают таким образом, чтобы вода обеспечила полную продавку соляной кислоты в пласт (пространство от ТМС до подошвы продуктивного пласта, это 1,3-1,5 м воды на каждые 100 м обсадной колонны).
5. В зависимости от состава горной породы продуктивного пласта и концентрации соляной кислоты время ожидания химической реакции составляет 1-3 часа. После этого времени организуют обратное движение соляной кислоты и продуктов реакции из порового пространства пласта в скважинную зону путем пуска электроцентробежного насоса 6 в действие.
Рабочие колеса ЭЦН снижают давление на приеме насоса и вызывают приток пластовой жидкости в скважинную зону. Осуществляют двойной контроль объема поступающей жидкости из пласта в скважину: по расходомеру 11 и по показаниям ph-метра в составе ТМС 8 с целью исключения проникновения соляной кислоты на прием насоса.
6. Осуществляют возвращение не полностью прореагировавшей соляной кислоты в продуктивный пласт путем закачки в колонну НКТ необходимого объема технической воды (пресной или минерализованной) с помощью насосного агрегата ЦА-320 и расходомера 11.
7. Производят второй цикл движения жидкостей из пласта в скважину для оценки наличия в ней непрореагировавшей кислоты по показанию ph-метра.
8. Циклические движения жидкостей из пласта в скважину и обратно выполняют до тех пор, пока вся соляная кислота не вступит в химическую реакцию с карбонатными соединениями пласта, и среда не станет нейтральной по водородному показателю (ph=7). Знакопеременное движение соляной кислоты из скважины в пласт и обратно организуется с помощью насосного агрегата 10 на устье скважины и электроцентробежного насоса 6. Такое движение обеспечивает перемешивание соляной кислоты и введение в реакцию с карбонатными элементами пласта не прореагировавшей кислоты.
9. При достижении полной нейтрализации раствора соляной кислоты по сигналу со станции 9 управления электромагнитный пакер 3 сжимается, происходит разгерметизация межтрубного пространства, обеспечивается свободное движение флюидов сквозь пакерную зону.
10. Электроцентробежный насос 6 пускают в постоянную эксплуатацию для выноса на поверхность земли продуктов реакции кислотного состава с карбонатными породами, организации притока нефти и попутной пластовой воды в скважину и подъема пластовой продукции в систему нефтесбора.
Заявленный способ проведения солянокислотной обработки выполняет поставленную техническую задачу - за счет возвратно поступательного движения соляной кислоты в призабойной зоне пласта и в скважинной зоне от нижнего интервала перфорации обсадной колонны в зоне пласта до ТМС ЭЦН происходит турбулизация и перемешивание частей соляной кислоты с различной концентрации (разные значения показателя ph), достигается их гомогенизация. При повторном проникновении непрореагировавшей кислоты в поровое пространство пласта обеспечивается продолжение химической реакции соляной кислоты с карбонатными соединениями пласта до полной нейтрализации кислоты. Организация контроля водородного показателя среды по ph-метру в составе ТМС ЭЦН исключает попадание агрессивной кислотной среды во внутреннюю полость электроцентробежного насоса.