RU2282026C1

RU2282026C1 - Thermogaschemical well stimulation method with the use of coiled tubing

Info

Publication number: RU2282026C1
Application number: RU2004136696/03A
Authority: RU
Inventors: В чеслав Николаевич Манырин (RU); Вячеслав Николаевич Манырин; Равиль Фатыхович Гайсин (RU); Равиль Фатыхович Гайсин; Олег Павлович Маковеев (RU); Олег Павлович Маковеев; Николай Михайлович Пелых (RU); Николай Михайлович Пелых; Николай Николаевич Федченко (RU); Николай Николаевич Федченко; Михаил Васильевич Локтев (RU); Михаил Васильевич Локтев
Original assignee: Николай Михайлович Пелых; Вячеслав Николаевич Манырин; Равиль Фатыхович Гайсин; Олег Павлович Маковеев; Николай Николаевич Федченко; Михаил Васильевич Локтев
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-08-20
Also published as: RU2004136696A

Abstract

FIELD: oil production, particularly methods for stimulating production by forming crevices or fractures using explosives.

SUBSTANCE: method involves thermogaschemical and pressure reservoir treatment by combusting solid-fuel cylindrical charge in productive reservoir interval. The solid-fuel cylindrical charge is delivered into well via coiled tubing made as extreme line pipe with logging cable arranged inside the pipe. The coiled tubing follows well direction. The logging cable is connected with solid-fuel cylindrical charge initiation unit, which provides ignition and burning of solid-fuel channel charge under electric current. Above solid-fuel channel charge burning provides thermogaschemical, pressure and vibro-wave productive reservoir treatment. The charge is placed inside perforated or non-perforated shell formed of combustible or non-combustible material, for instance in metal tubing or in plastic pipe. The charge may be installed by means of jointing unit, which withstands high temperature, pressure and vibration caused by charge combustion.

EFFECT: increased reliability and increased oil and gas yield due to improved ignition conditions and additional vibration combustion regime creation.

1 ex

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для стимуляции прискважинной зоны нефтегазового пласта (ПЗНП) твердотопливными зарядами (газогенераторами) с целью увеличения притоков углеводородного сырья. Способ предназначен, прежде всего, для загрязненных в процессе эксплуатации низкодебитных, осложненных, наклонных (более 40°) и горизонтальных скважин, а также для боковых скважин меньшего диаметра, отходящих от основных. Он подходит и после перфорации скважин при первичном вскрытии пластов. Способ можно также успешно применять для реанимации старых скважин, в том числе имеющих высоковязкие нефти.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to stimulate the borehole zone of the oil and gas reservoir (PZNP) solid propellant charges (gas generators) in order to increase the flow of hydrocarbons. The method is intended, first of all, for low-production, complicated, deviated (more than 40 °) and horizontal wells contaminated during operation, as well as for smaller side wells that diverge from the main ones. It is also suitable after perforation of wells during the initial opening of formations. The method can also be successfully used for resuscitation of old wells, including those with high viscosity oils.

При горении зарядов в скважине происходят термогазохимические и барические воздействия на горные породы. Термогазохимическое воздействие на ПЗНП зарядами приводит к появлению продольных и поперечных трещин, расширению существующих каналов и другим изменениям пород, а также к изменениям свойств жидких ингредиентов продуктивного пласта, стимулирующих увеличение добычи нефти и газа. При значительном барическом воздействии эти процессы усиливаются. В предельных случаях (при превышении давления от горения зарядов в 1,5...3 раза по отношению к горному давлению) возникает "горячий" гидроразрыв ПЗНП и появляются протяженные магистральные каналы, отходящие, в основном, от перфорационных отверстий скважины.When charges are burning in a well, thermogasochemical and pressure effects on rocks occur. The thermogasochemical effect on the charge-transfer zone leads to the appearance of longitudinal and transverse cracks, the expansion of existing channels and other rock changes, as well as to changes in the properties of the liquid ingredients of the reservoir, stimulating an increase in oil and gas production. With significant baric effects, these processes are amplified. In extreme cases (when the pressure from burning the charges is 1.5 ... 3 times higher than the rock pressure), a “hot” hydraulic fracturing occurs and the long main channels appear, departing mainly from the perforation holes of the well.

Известны аналоги способа, в том числе с использованием зарядов совместно с другими технологиями. Способы обработки скважин газогенераторами, создающими термогазохимическое и барическое воздействия на ПЗНП с использованием соляной кислоты, приведены, например, в [1, 2]. Имеются также способы применения газогенераторов с горючеокислительными составами [3, 4], с кумулятивными перфораторами [5], а также с другими технологиями и устройствами.Known analogues of the method, including the use of charges in conjunction with other technologies. Methods for treating wells with gas generators that create thermogasochemical and pressure effects on the EOR using hydrochloric acid are given, for example, in [1, 2]. There are also methods of using gas generators with combustible-oxidizing compositions [3, 4], with cumulative perforators [5], as well as with other technologies and devices.

Недостатком всех перечисленных способов также является то, что они существуют только совместно с газогенераторами, что усложняет технологию стимулирования скважин. К тому же тепловые, механические и химические воздействия на ПЗНП газогенераторами не дополняются виброволновым воздействием.The disadvantage of all these methods is that they exist only in conjunction with gas generators, which complicates the technology of stimulating wells. In addition, the thermal, mechanical and chemical effects on the PPD of gas generators are not supplemented by a vibrating microwave effect.

Виброволновое воздействие - это дополнительный вид воздействия, усиливающий эффективность обработки скважины. Оно происходит в результате вибрационного горения канального твердотопливного заряда газогенератора. При таком горении в его канале образуются первичные высокочастотные волны давления, генерируемые в окружающую скважину породу, создавая упругие волны и осуществляя импульсное поступление продуктов сгорания заряда в ПЗНП. В результате имеет место возбуждение резонансных колебаний отдельных частиц и блоков с выделением внутренней энергии напряженного состояния пород в виде вторичного акустического излучения. Первичные волны в совокупности с этим излучением влияют на физико-химические свойства флюидов, вызывая изменения фильтрационных характеристик и структуры пластовой жидкости, образуются дополнительные микротрещины и каналы, снижение степени неоднородности ПЗНП и уменьшение вязкости нефти. Виброволновое воздействие уменьшает давление, при котором наступает "горячий" гидроразрыв пласта.Vibration exposure is an additional type of exposure that enhances the efficiency of well treatment. It occurs as a result of vibrational combustion of a solid-channel channel charge of a gas generator. With this kind of combustion, primary high-frequency pressure waves are generated in its channel, which are generated in the rock surrounding the well, creating elastic waves and effecting a pulsed flow of charge combustion products into the CAP. As a result, the resonance vibrations of individual particles and blocks are excited with the release of the internal energy of the stressed state of the rocks in the form of secondary acoustic radiation. Primary waves in conjunction with this radiation affect the physicochemical properties of the fluids, causing changes in the filtration characteristics and the structure of the reservoir fluid, additional microcracks and channels are formed, a decrease in the degree of heterogeneity of the EOR and a decrease in the viscosity of oil. The microwave action reduces the pressure at which a "hot" hydraulic fracturing occurs.

Известен способ обработки продуктивного пласта [6], включающий термогазохимическое и барическое воздействия на пласт путем сжигания в интервале продуктивного пласта порохового заряда из твердотопливного материала с наполнителем-стабилизатором горения с центральным круглым каналом с одновременным накоплением давления пороховых газов в полости центрального канала заряда с последующей передачей давления пороховых газов в пласт. В заряде длина и диаметр полости центрального канала связаны соотношением (20-40):1 при содержании наполнителя-стабилизатора горения к общей массе заряда не более 1,5% или соотношением (40-120):1 при содержании наполнителя-стабилизатора горения к общей массе заряда не более 0,6%. Давление пороховых газов из полости центрального канала заряда передают в пласт в виде импульсов давления через выполненные рядами на расстоянии между рядами (20-40):1 длины центрального канала к его диаметру радиальные сквозные каналы и через торцевые поверхности заряда.A known method of treating a productive formation [6], including thermogasochemical and pressure effects on the formation by burning a powder charge from a solid propellant material with a filler-stabilizer of combustion with a central circular channel in the interval of the productive formation while accumulating the pressure of the powder gases in the cavity of the central charge channel with subsequent transfer pressure of powder gases into the reservoir. In a charge, the length and diameter of the cavity of the central channel are related by the ratio (20-40): 1 when the content of the filler stabilizer of combustion to the total mass of the charge is not more than 1.5% or by the ratio (40-120): 1 when the content of the filler stabilizer of combustion to the total charge mass not more than 0.6%. The pressure of the powder gases from the cavity of the central channel of the charge is transmitted to the reservoir in the form of pressure pulses through the radial through channels made through the rows between the rows (20-40): 1 of the length of the central channel to its diameter and through the end surfaces of the charge.

Однако данный способ не может быть использован для наклонных (более 40°) и горизонтальных скважин, так как в этом случае генератор должен доставляться в скважину по насосно-компрессорным трубам, через которые невозможно протянуть геофизический кабель для подачи электрического тока для воспламенения зарядов.However, this method cannot be used for deviated (more than 40 °) and horizontal wells, since in this case the generator must be delivered to the well through tubing, through which it is impossible to stretch a geophysical cable to supply electric current to ignite the charges.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ разрыва пласта с использованием твердого топлива. Эта технология предназначена, прежде всего, для стимуляции горизонтальных скважин [7].Closest to the invention in technical essence and the achieved effect is a method of fracturing using solid fuel. This technology is primarily intended for stimulation of horizontal wells [7].

Рассматриваемый способ включает размещение газогенератора в виде набора цилиндрических зарядов, изготовленных из смесевого недетонирующего твердого топлива на основе перхлората аммония и органического связующего, герметично заключенных в гибкие трубы, в интервале ПЗНП и сжигание его с термогазохимическим и барическим воздействиями на пласт. При этом воспламенение зарядов происходит от гидродетонатора, находящегося в запале первого заряда, установленного на начале горизонтального участка скважины и срабатывающего от давления жидкости, нагнетаемой насосом с поверхности. Последующая передача горения другим зарядам происходит через воспламенительный огнепроводный элемент.The method under consideration includes placing a gas generator in the form of a set of cylindrical charges made of a mixed non-detonating solid fuel based on ammonium perchlorate and an organic binder, hermetically enclosed in flexible pipes, in the PPZ interval and burning it with thermogasochemical and pressure effects on the formation. In this case, the ignition of the charges comes from a hydrodetonator, located in the fuse of the first charge, installed at the beginning of the horizontal section of the well and triggered by the pressure of the fluid pumped by the pump from the surface. Subsequent transfer of combustion to other charges occurs through an igniter flame-conducting element.

Прототип имеет следующие недостатки. Узел воспламенения недостаточно надежен, есть опасность его несрабатывания. Трудно осуществить герметизацию зарядов, особенно при высоких температурах и давлении. Эффективность только термогазохимического и барического воздействий на ПЗНП явно недостаточна. Она может быть повышена за счет дополнительной виброволновой обработки, создаваемой при вибрационном горении твердотопливного цилиндрического канального заряда, имеющего определенные соотношения длины и диаметра канала и количество наполнителя-стабилизатора горения в топливе [6].The prototype has the following disadvantages. The ignition unit is not reliable enough, there is a danger of its failure. It is difficult to carry out the sealing of charges, especially at high temperatures and pressure. The effectiveness of only thermogasochemical and baric effects on ECD is clearly insufficient. It can be increased due to additional vibration processing created during vibrational combustion of a solid-fuel cylindrical channel charge having certain ratios of the channel length and diameter and the amount of filler-stabilizer of combustion in fuel [6].

Задачей изобретения является повышение надежности способа и достижение более высокого дебита нефти и газа в любых скважинах по сравнению с прототипом за счет применения другой технологии доставки заряда в скважину, изменения его конструкции, улучшения условий воспламенения и создания дополнительного вибрационного режима горения.The objective of the invention is to increase the reliability of the method and achieve a higher oil and gas production rate in any wells compared to the prototype due to the use of a different technology for delivering charge to the well, changing its design, improving ignition conditions and creating an additional vibrational combustion mode.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе стимуляции нефтегазовых скважин, включающем термогазохимическое и барическое воздействия на пласт путем сжигания в интервале продуктивного пласта твердотопливного цилиндрического заряда, новым является то, что для доставки заряда в скважину используют колтюбинговую трубу в виде длинномерной безмуфтовой трубы (ДБТ) с геофизическим кабелем, помещенным внутри нее, повторяющую направления скважины, при этом геофизический кабель соединяют с инициирующим узлом твердотопливного заряда, от которого с помощью электрического тока осуществляют воспламенение и последующее горение твердотопливного цилиндрического канального заряда с термогазохимическим, барическим и виброволновым воздействиями на продуктивный пласт, причем заряд помещают внутри оболочки, перфорированной или неперфорированной, сгораемой или несгораемой, например металлической насосно-компрессорной трубы или изготовленной из стеклопластика, соединенной с колтюбинговой трубой, в том числе через стыковочный узел, который выдерживает воздействия высоких температур, давлений и вибраций, вызванных сжиганием заряда.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of stimulating oil and gas wells, including thermogasochemical and pressure effects on the formation by burning a solid fuel cylindrical charge in the interval of the productive formation, a new tube is used to deliver the charge to the well in the form of a long sleeveless coupling pipe ( DBT) with a geophysical cable placed inside it, repeating the direction of the well, while the geophysical cable is connected to the initiating node a pre-fuel charge, from which, with the help of an electric current, ignition and subsequent combustion of a solid-fuel cylindrical channel charge with thermogasochemical, baric and vibration microwave effects on a productive formation is carried out, the charge being placed inside a shell, perforated or non-perforated, combustible or non-combustible, for example, a metal tubing or made of fiberglass connected to a coiled tubing, including through a docking unit that can withstand t exposure to high temperatures, pressures and vibrations caused by charge burning.

Пример конкретного выполнения способа. Газогенератор с твердотопливным цилиндрическим зарядом с наружным диаметром 65 мм, диаметром канала 22 мм и длиной 1200 мм, имеющим радиальные сквозные каналы в центре, с помощью соответствующей оснастки собирают на устье нефтедобывающей скважины. Там же с помощью соответствующего оборудования устанавливают ДБТ с наружным диаметром 33,3 мм (1,3 дюйма) и геофизическим кабелем внутри нее. На конце ДБТ имеется стыковочный узел (переходник для газогенератора). Выходящие из инициирующего узла заряда электрические провода и сам заряд подсоединяют к геофизическому кабелю, выходящему из ДБТ. Затем газогенератор с кабелем располагают внутри металлической насосно-компрессорной трехдюймовой трубы или стеклопластиковой трубы с перфорированной поверхностью. В верхней части труба приспособлена под стыковочный узел колтюбинговой трубы. Снизу имеется поддон, удерживающий газогенератор. Для контроля максимального давления при горении заряда в нижнюю часть трубы под газогенератор помещают крешерный прибор. Перфорированную трубу с собранным газогенератором подсоединяют к ДБТ через стыковочный узел и доставляют в интервал отработки ПЗНП.An example of a specific implementation of the method. A gas generator with a solid fuel cylindrical charge with an outer diameter of 65 mm, a channel diameter of 22 mm and a length of 1200 mm, having radial through channels in the center, is collected using the appropriate equipment at the mouth of an oil producing well. There, using appropriate equipment, a DBT is installed with an outer diameter of 33.3 mm (1.3 inches) and a geophysical cable inside it. At the end of the DBT there is a docking station (adapter for a gas generator). The electric wires leaving the initiating node of the charge and the charge itself are connected to the geophysical cable emerging from the DBT. Then the gas generator with the cable is placed inside a metal tubing of a three-inch pipe or a fiberglass pipe with a perforated surface. In the upper part, the pipe is adapted for the docking unit of the coiled tubing pipe. Below there is a pallet holding the gas generator. To control the maximum pressure during the combustion of the charge, a cracker device is placed under the gas generator in the lower part of the pipe. The perforated pipe with the assembled gas generator is connected to the DBT through the docking station and delivered to the processing interval of the PPD.

После подачи электрического тока по геофизическому кабелю происходит воспламенение и последующее вибрационное горение заряда газогенератора. Происходят термогазохимическое, барическое и виброволновое воздействия на ПЗНП. За счет этих воздействий происходят такие благоприятные изменения горных пород и жидких ингредиентов, заполняющих их поры, каналы и трещины, как увеличение трещинообразования, появление новых каналов, уменьшение вязкости жидкости и т.д., при которых усиливаются оттоки флюидов из пород в скважину. Происходит интенсивная очистка ПЗНП и, в конечном итоге, существенно увеличивается дебит скважины.After applying electric current through a geophysical cable, ignition and subsequent vibrational combustion of the gas generator charge occur. Thermogasochemical, baric and vibro-microwave effects on the PNP occur. Due to these effects, such favorable changes occur in rocks and liquid ingredients filling their pores, channels and cracks, such as an increase in crack formation, the appearance of new channels, a decrease in fluid viscosity, etc., which increase the outflow of fluids from the rocks into the well. There is an intensive cleaning of FZNP and, ultimately, the production rate of the well increases significantly.

После сгорания заряда ДБТ с пристыкованной перфорированной трубой и остатками оснастки газогенератора поднимают на поверхность. Затем ДБК отделяют от трубы. При недостаточном давлении на ПЗНП, вызванном сгоранием заряда газогенератора и записанном крешерным прибором, стимуляцию скважин повторяют с увеличенной массой заряда.After combustion of the charge, the DBT with the docked perforated pipe and the residual equipment of the gas generator is raised to the surface. Then DBK is separated from the pipe. If there is insufficient pressure on the PNP caused by the combustion of the gas generator charge and recorded by the cracker device, the stimulation of the wells is repeated with an increased charge mass.

Установка надувных пакерных элементов между колтюбинговой трубой и стенками скважины у ПЗНП, так же как и создание перемычки в самой скважине ближе к заряду, например для укорочения горизонтальных скважин, усилят эффективность стимуляции скважин за счет более направленного воздействия продуктов сгорания заряда на пласт.The installation of inflatable packer elements between the coiled tubing pipe and the borehole walls at the BPS, as well as the creation of a bridge in the borehole itself closer to the charge, for example, for shortening horizontal boreholes, will enhance the stimulation efficiency of boreholes due to the more directed effect of charge combustion products on the formation.

По данному способу возможна обработка любых нефтегазовых скважин при глубинах до 5 км и температурах до +150°С.By this method, it is possible to process any oil and gas wells at depths of up to 5 km and temperatures up to + 150 ° C.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство №976040, МПК Е 21 В 43/27, 1982.1. Copyright certificate No. 976040, IPC E 21 B 43/27, 1982.

2. Пат. РФ №2091570, МПК 6 Е 21 В 43/27, 1996.2. Pat. RF №2091570, IPC 6 Е 21 В 43/27, 1996.

3. Пат. РФ №2147335, МПК Е 21 В 43/117, 1999.3. Pat. RF №2147335, IPC E 21 В 43/117, 1999.

4. Пат. РФ №2183741, МПК Е 21 В 43/263, 2001.4. Pat. RF №2183741, IPC Е 21 В 43/263, 2001.

5. Пат. РФ №2119045, МПК 6 Е 21 В 43/117, 1998.5. Pat. RF №2119045, IPC 6 Е 21 В 43/117, 1998.

6. Пат. РФ №2103493, МПК 6 Е 21 В 43/25, 43/263, 1996.6. Pat. RF №2103493, IPC 6 Е 21 В 43/25, 43/263, 1996.

7. Пат. США №5295545, МПК Е 21 В 43/263, 1994 - Метод разрыва пласта с использованием твердого топлива - прототип.7. Pat. US No. 5295545, IPC E 21 B 43/263, 1994 - The method of fracturing using solid fuel is a prototype.

Claims

A method of stimulating oil and gas wells, including thermogasochemical and pressure effects on the formation by burning a solid fuel cylindrical charge in the interval of the productive formation, characterized in that a coiled tubing pipe is used in the form of a long sleeveless pipe with a geophysical cable placed inside it that follows the direction of the well to deliver charge to the well , while the geophysical cable is connected to the initiating node of the solid fuel charge, from which, using electric current, The ignition and subsequent combustion of a solid-fuel cylindrical channel charge with thermogasochemical, baric and vibration microwave effects on the reservoir are revealed, and the charge is placed inside a shell, perforated or non-perforated, combustible or non-combustible, for example, a metal tubing or made of plastic, including through a docking a unit that withstands the effects of temperatures, pressures and vibrations caused by charge burning.