RU2198290C1

RU2198290C1 - Method of treatment of bottom-hole formation zone

Info

Publication number: RU2198290C1
Application number: RU2001134447/03A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Ланчаков; Т.Г. Бердин; О.Б. Сюзев; А.В. Седых
Original assignee: ООО "Уренгойгазпром" ОАО "Газпром"
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: production of liquid flowing and gaseous media from drilled wells, particularly, intensification of oil and gas producing wells with use of corrosives; applicable in oil and gas producing industry, in treatment of bottom-hole formation zones. SUBSTANCE: method includes successive injection into formation of solution containing alkali in the form of alkali metal hydroxide, displacement fluid and two acid solutions in two stages. First, solution containing hydrochloric acid and then solution of hydrofluoric acid are injected. Well completion is carried out without holding solutions for reaction in formation. Acid solutions are separated by displacement fluid in the form of gas. Concentration of solutions shall provide for minimal viscosities of products with preservation of acids reactivity. Concentration of hydrochloric acid is taken equal to 8-0 mas.%, and hydrofluoric acid, to 6-8 mas. %. Special tubing is used for removal of reaction products, delivery of reagents to bottom-hole zone and control in the course of injection. EFFECT: higher efficiency of treatment due to increased mobility of reaction products owing to reduction of their viscosity and temporary increase of energetics of bottom-hole formation zone. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к добыче жидких и газообразных текучих сред из буровых скважин, в частности к способам интенсификации скважин с использованием разъедающих веществ, и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при обработке призабойной зоны пласта. The invention relates to the production of liquid and gaseous fluids from boreholes, in particular to methods for stimulating wells using corrosive substances, and can be used in the oil and gas industry for processing the bottom-hole formation zone.

Широко известны способы обработки призабойной зоны пласта с помощью кислот (соляной, азотной, фосфорной, плавиковой) или их смесей (см. Сидоровский В. А. Вскрытие пластов и повышение продуктивности скважин. М.: Недра, 1978, с.256). Widely known are methods for treating the bottom-hole zone of a formation using acids (hydrochloric, nitric, phosphoric, hydrofluoric) or mixtures thereof (see V. Sidorovsky, Exploration and Increasing Well Productivity. M .: Nedra, 1978, p. 256).

Недостатком этих способов является, во-первых, способность образования сильных трудноудалимых кольматантов - коллоидных и твердых продуктов реакций, в частности гидрогеля кремнекислоты и фторидов кальция, железа и др., а во-вторых, химическое разрушение герметизирующего цементного камня, обычно сопровождаемое заколонными перетоками жидкостей и газов. The disadvantage of these methods is, firstly, the ability to form strong difficult-to-remove colmatants - colloidal and solid reaction products, in particular hydrogel of silicic acid and calcium fluorides, iron, etc., and secondly, the chemical destruction of the sealing cement stone, usually accompanied by annular flow of liquids and gases.

Известен также способ обработки призабойной зоны пласта, в котором используется состав, включающий кислотные экстракты нефтей нафтеновой природы в количестве 0,01-0,5 мас.%, гидроксид щелочного металла 0,1-10 мас.% и воду остальное (см. US, патент, 4371444, кл. Е 21 В 43/27, 1983). There is also known a method of treating the bottom-hole zone of the formation, which uses a composition comprising acid extracts of naphthenic oils in the amount of 0.01-0.5 wt.%, Alkali metal hydroxide 0.1-10 wt.% And the rest of the water (see US , patent, 4371444, CL E 21 B 43/27, 1983).

Недостатком этого способа является то, что обработка производится не непосредственным воздействием на призабойную зону, а вытеснением нефти через нагнетательную скважину, а кроме того, состав включает кислотные экстракты нефтей нафтеновой природы, которые, реагируя со щелочью, пластовым флюидом и минералами коллектора, могут образовывать кольматанты. The disadvantage of this method is that the treatment is carried out not by direct impact on the bottom-hole zone, but by displacement of oil through the injection well, and in addition, the composition includes acid extracts of naphthenic oils, which, when reacted with alkali, reservoir fluid and reservoir minerals, can form .

Этот недостаток устранен в изобретении по патенту SU, 1838597, кл. Е 21 В 43/27, 1993, где в призабойную зону закачивают щелочно-метанольный раствор до образования в ней шелочно-метанольной ванны с последующей выдержкой для реагирования с породами пласта. Затем ее продукты реакции закачивают в удаленную зону пласта, а на ее место закачивают глинокислотный раствор, после реагирования глинокислотного раствора производят глубокое оттеснение его продуктов реакции в пласт и скважину вводят в эксплуатацию. This disadvantage is eliminated in the invention according to patent SU, 1838597, class. E 21 In 43/27, 1993, where an alkaline-methanol solution is pumped into the bottomhole zone until a silk-methanol bath is formed in it, followed by exposure to react with the formation rocks. Then its reaction products are pumped into a remote zone of the formation, and a clay acid solution is pumped into its place, after the reaction of the clay acid solution, its reaction products are deeply displaced into the formation and the well is put into operation.

Недостатком этого способа является то, что при обработках пласта растворами, содержащими плавиковую и соляную кислоту, первой вступает в реакцию с кальцийсодержащими породами плавиковая кислота как более активная, и при этом образуются ничем не растворимые кольматанты, например фторид кальция, трудноудаляемые из пласта, а также происходит разрушение герметизирующего цементного камня. Кроме того, при непосредственном контакте кислотного и щелочного растворов происходит частичная нейтрализация их, что уменьшает объемы активных веществ. The disadvantage of this method is that when treating the formation with solutions containing hydrofluoric and hydrochloric acid, hydrofluoric acid first reacts with calcium-containing rocks as more active, and in this case insoluble colmatants are formed, for example, calcium fluoride, which are difficult to remove from the formation, and sealing cement stone is destroyed. In addition, with direct contact of acid and alkaline solutions, their partial neutralization occurs, which reduces the volume of active substances.

Из известных способов наиболее близким r заявляемому является способ обработки призабойной зоны пласта по патенту РФ 2110678, кл. Е 21 В 43/27, 1998, в котором для увеличения размеров и, следовательно, проницаемости призабойной зоны за счет растворения минералов цемента и части скелета коллектора в скважину последовательно закачивают четыре водных раствора в последовательности: щелочной и 2 кислотных, и разделяющий их буферный. Составы растворов: щелочной - гидроксид щелочного металла, например, натрия с концентрацией 10-50 мас. %; буферный - хлорида или/и нитратов, фторидов тех же щелочных металлов с концентрацией 10-25 мас.%; кислотный 1-й - например, соляной или азотной с концентрацией 12-30 мас.%; кислотный 2-й фтористоводородная с концентрацией 10-15%. Щелочной раствор нагревают до температуры 30-80^oС, а точные концентрации разъедающих растворов рассчитываются по содержанию щелочекислотнорастворимых минералов в цементе и скелете коллектора с избытком, необходимым для растворения твердых и коллоидных продуктов реакции предшествующего раствора и поддержания значений рН, а буферного - по плотности разъедающих растворов. Освоение скважины производится без выдержки растворов в пласте на реагирование.Of the known methods, the closest to the r claimed is a method for processing the bottom-hole formation zone according to the patent of the Russian Federation 2110678, cl. E 21 In 43/27, 1998, in which, in order to increase the size and, therefore, permeability of the bottomhole zone due to the dissolution of cement minerals and part of the collector skeleton, four aqueous solutions are sequentially injected into the well in the sequence: alkaline and 2 acid, and a buffer separating them. The composition of the solutions: alkaline - alkali metal hydroxide, for example, sodium with a concentration of 10-50 wt. %; buffer - chloride and / or nitrates, fluorides of the same alkali metals with a concentration of 10-25 wt.%; acidic 1st — for example, hydrochloric or nitric with a concentration of 12-30 wt.%; acidic 2nd hydrofluoric with a concentration of 10-15%. The alkaline solution is heated to a temperature of 30-80 ^o C, and the exact concentration of corrosive solutions are calculated by the content of alkali-acid-soluble minerals in cement and the skeleton of the collector with the excess necessary to dissolve the solid and colloidal reaction products of the previous solution and maintain pH values, and the buffer - according to the density of corrosive solutions. Well development is carried out without holding the solutions in the formation for response.

Недостатком этого способа является то, что при реагировании высококонцентрированных растворов разъедающих веществ с минералами коллектора, образуются концентрированные растворы солей, обладающие более низкими параметрами текучести (повышение вязкости), чем исходные реагенты. С повышением вязкости продуктов реакции затрудняется удаление их из призабойной зоны, особенно в условиях падающего пластового давления. The disadvantage of this method is that when highly concentrated solutions of corrosive substances are reacted with collector minerals, concentrated salt solutions are formed that have lower flow parameters (viscosity increase) than the starting reagents. With increasing viscosity of the reaction products, it is difficult to remove them from the bottomhole zone, especially in conditions of falling reservoir pressure.

Цель предлагаемого изобретения - повышение эффективности обработки за счет повышения подвижности продуктов реакции путем снижения их вязкости и временного повышения энергетики призабойной зоны пласта. The purpose of the invention is to increase processing efficiency by increasing the mobility of reaction products by reducing their viscosity and temporarily increasing the energy of the bottom-hole formation zone.

Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки призабойной зоны пласта, включающем последовательную закачку в пласт раствора, содержащего щелочь - гидроксид щелочного металла, буфера и двух кислотных растворов в два этапа, сначала содержащий соляную, затем плавиковую кислоту, и освоение скважины без выдержки растворов на реагирование в пласте, буфером разделяют и кислотные растворы, в качестве буфера закачивают газ, а концентрацию растворов принимают с обеспечением минимальной вязкости продуктов при сохранении реактивной способности кислот, концентрацию соляной кислоты в растворе принимают 8-10 мас.%, а плавиковой 6-8 мас.%, причем для удаления продуктов реакции, доставки реагентов в призабойную зону и контроля в процессе закачки используют кол-тюбинг. This goal is achieved by the fact that in the method of processing the bottom-hole zone of the formation, which includes sequential injection of a solution containing alkali — alkali metal hydroxide, a buffer and two acid solutions in two stages, first containing hydrochloric and then hydrofluoric acid, and development of the well without holding the solutions to the reaction in the reservoir, acid solutions are also separated with a buffer, gas is pumped as a buffer, and the concentration of solutions is taken to ensure the minimum viscosity of the products while maintaining reactive acidity, the concentration of hydrochloric acid in the solution is taken 8-10 wt.%, and hydrofluoric acid 6-8 wt.%, moreover, for the removal of reaction products, the delivery of reagents to the bottom-hole zone and control in the process of injection using a number of tubing.

Известно, что задержки отработанного раствора плавиковой кислоты в пласте более 30 мин при температуре 80^oС и выше недопустимы, так как происходит процесс новообразований из-за выпадения кремния из раствора в виде коллоидного кварца (см. Lahrid L, Thennotlynamic and kinetic Aspects of Argillaceous Sandstone Acidiring Soc. - Petr. Eng. J. - 1975. - 4. - P. 117-128), поэтому перечисленные технологические средства являются неотъемлемой частью технологического процесса при реализации предлагаемого способа.It is known that delays in the spent hydrofluoric acid solution in the formation for more than 30 minutes at a temperature of 80 ^o C or higher are unacceptable, since neoplasms occur due to the precipitation of silicon from the solution in the form of colloidal quartz (see Lahrid L, Thennotlynamic and kinetic Aspects of Argillaceous Sandstone Acidiring Soc. - Petr. Eng. J. - 1975. - 4. - P. 117-128), therefore, the listed technological means are an integral part of the technological process when implementing the proposed method.

В предлагаемом способе закачка газа в качестве буфера между щелочным и кислотными растворами выполняет функции средоразделителя и в тоже время обеспечивает повышение энергетики призабойной зоны пласта, т.к. газ, расширяясь при снижении давления в стволе скважины, способствует более активному вытеснению продуктов реакции из призабойной зоны пласта. In the proposed method, gas injection as a buffer between alkaline and acidic solutions serves as a medium separator and at the same time provides an increase in the energy of the bottom-hole formation zone, since gas, expanding with decreasing pressure in the wellbore, contributes to a more active displacement of reaction products from the bottomhole formation zone.

Объемы растворов определяют по обычной методике исходя из выбранного условного радиуса обработок призабойной зоны эффективной мощности пласта и пористости коллектора, а концентрацию рабочего щелочного раствора - из количества щелочерастворимых минералов цемента коллектора. Концентрации кислотных растворов не рассчитывают, так как они, по результатам лабораторных экспериментов, оптимизированы с точки зрения содержания растворенных веществ в продуктах реакции. Все применяемые в заявленном способе вещества известны, все они применяются для тех же или сходных целей, однако концентрации и метод их разделения, а также процесс удаления продуктов реакции из призабойной зоны пласта существенно отличают заявленное решение от известных, включая прототип, что позволяет сделать вывод о соответствии критериям "изобретательский уровень" и "новизна". The volumes of the solutions are determined by the usual method based on the selected conditional radius of the bottomhole treatment of the effective reservoir thickness and porosity of the reservoir, and the concentration of the working alkaline solution is determined from the amount of alkali-soluble minerals of the cement of the reservoir. The concentration of acidic solutions is not calculated, since, according to the results of laboratory experiments, they are optimized in terms of the content of dissolved substances in the reaction products. All substances used in the claimed method are known, they are all used for the same or similar purposes, however, the concentration and method of their separation, as well as the process of removing reaction products from the bottomhole formation zone, significantly distinguish the claimed solution from the known ones, including the prototype, which allows us to conclude compliance with the criteria of "inventive step" and "novelty."

Заявленный способ проверен лабораторными экспериментами и испытан в промышленных условиях на 4 скважинах Уренгойского месторождения. The claimed method is tested by laboratory experiments and tested in an industrial environment at 4 wells of the Urengoy field.

Лабораторные эксперименты состояли в последовательном прокачивании через водо- и керосинонасыщенные образцы в пластовых или близких к ним условиях (Робж. = 10 МПа, Рвх.=6-8 МПа, Р=1-6 МПа, Т=78-82^oС) растворов гидрооксида натрия с концентрацией 10-20 мас.%; газ; раствор соляной и азотной кислот с концентрацией 7-10 мас.%, растворов плавиковой кислоты с концентрацией 6-8 мас. % с последующим реверсированием (обратным движением отработанных растворов) и измерением проницаемости по воде или керосину до и после эксперимента. В результате экспериментов проницаемость увеличилась на 30-80% и более.Laboratory experiments consisted in sequentially pumping solutions through water- and kerosene-saturated samples in reservoir or close to them conditions (Rob. = 10 MPa, Pbx. = 6-8 MPa, P = 1-6 MPa, T = 78-82 ^o C) sodium hydroxide with a concentration of 10-20 wt.%; gas; a solution of hydrochloric and nitric acids with a concentration of 7-10 wt.%, solutions of hydrofluoric acid with a concentration of 6-8 wt. % followed by reversal (reverse movement of the spent solutions) and measuring the permeability of water or kerosene before and after the experiment. As a result of experiments, permeability increased by 30-80% or more.

В результате промышленных обработок скважин по предложенному способу были получены результаты, приведенные в таблице. As a result of industrial treatments of the wells according to the proposed method, the results are shown in the table.

Claims

1. A method of processing the bottom-hole zone of a formation, including sequentially injecting into the formation a solution containing alkali — alkali metal hydroxide, a buffer and two acid solutions in two stages, first containing hydrochloric and then hydrofluoric acid, and developing a well without holding the solutions to react to the formation, characterized in that the acid solutions are also separated by a buffer, gas is pumped as a buffer, and the concentration of the solutions is taken to ensure the minimum viscosity of the products while maintaining the reactivity of the acids.

2. The method according to claim 1, characterized in that the concentration of hydrochloric acid in the solution take 8-10 wt.%, And hydrofluoric 6-8 wt.%.

3. The method according to claim 1, characterized in that for the removal of reaction products, the delivery of reagents to the bottom-hole zone and control during the injection process, the use of count-tubing.