RU2534870C2 - Viscous oil production method - Google Patents
Viscous oil production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534870C2 RU2534870C2 RU2013114172/03A RU2013114172A RU2534870C2 RU 2534870 C2 RU2534870 C2 RU 2534870C2 RU 2013114172/03 A RU2013114172/03 A RU 2013114172/03A RU 2013114172 A RU2013114172 A RU 2013114172A RU 2534870 C2 RU2534870 C2 RU 2534870C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen peroxide
- oil
- catalyst
- formation
- permeability
- Prior art date
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки запасов вязкой и тяжелой нефти термохимическими методами.The invention relates to the oil industry, in particular to methods for developing stocks of viscous and heavy oil by thermochemical methods.
Известен способ разработки нефтяных месторождений, включающий создание в пласте тепловой оторочки с целью нагрева призабойной зоны пласта до температуры окисления нефти с последующей закачкой смеси воды и воздуха (SU 329306, 1972).A known method of developing oil fields, including the creation of a thermal rim in the reservoir to heat the bottomhole formation zone to the temperature of oil oxidation, followed by injection of a mixture of water and air (SU 329306, 1972).
Недостатками способа являются сложность в осуществлении, неприменимость в условиях глубокозалегающих пластов, неэффективность, связанная с быстрым прорывом газа к забою добывающих скважин.The disadvantages of the method are the difficulty in implementation, inapplicability in conditions of deep seams, inefficiency associated with a rapid breakthrough of gas to the bottom of production wells.
Известен способ разработки нефтяного месторождения, включающий бурение дополнительных горизонтальных стволов между вертикальными добывающими скважинами, в одну из которых осуществляют закачку в пласт 18-50% раствора перекиси водорода со стабилизатором, в качестве которого используется крахмал, а в другую горизонтальную скважину подают 5% раствор перманганата натрия, после чего раствор пероксида водорода и перманганата натрия продавливают водой в пласт, после чего осуществляют технологическую выдержку, в ходе которой добывают нефть за счет давления продуктов реакции, после чего дополнительно вытесняют нефть путем закачивания в пласт воды (RU 2278250, 2006).A known method of developing an oil field, including drilling additional horizontal shafts between vertical production wells, in one of which is injected into the reservoir 18-50% solution of hydrogen peroxide with a stabilizer, which is used as starch, and in another horizontal well serves 5% solution of permanganate sodium, after which a solution of hydrogen peroxide and sodium permanganate is forced through water into the reservoir, after which technological exposure is carried out, during which oil is extracted for Thu pressure of the reaction products, and then further displace the oil by pumping the water in the reservoir (RU 2278250, 2006).
Известный способ имеет следующие недостатки: требует значительного дополнительного бурения, неприменим для добычи вязкой нефти, малоэффективен из-за значительного технологического перерыва.The known method has the following disadvantages: it requires significant additional drilling, not applicable for the production of viscous oil, ineffective due to a significant technological break.
Известен способ обработки призабойной зоны скважины на основе перекиси водорода, при котором производят закачку 40-55% раствора пероксида водорода с добавкой вещества, оказывающего благотворное действие на пласт, причем закачивание осуществляют через катализатор, размещенный в фильтре на хвостовике насосно-компрессорных труб (заявка RU 2004100605, 2005).There is a method of processing the bottom-hole zone of a well based on hydrogen peroxide, in which a 40-55% hydrogen peroxide solution is injected with the addition of a substance that has a beneficial effect on the formation, and the injection is carried out through a catalyst located in the filter on the shank of the tubing (application RU 2004100605, 2005).
Данный способ не позволяет применять его для добычи тяжелой и вязкой нефти, т.к. при разложении концентрированного раствора пероксида водорода образуется нагретая до высокой температуры водогазовая агрессивная смесь, которая быстро разрушит подземное оборудование и может оказать отрицательное влияние на устойчивость нижней части эксплуатационной колонны. Поэтому согласно данному способу в призабойную зону можно закачать только небольшой объем раствора пероксида водорода, что недостаточно для добычи нефти.This method does not allow its use for the production of heavy and viscous oil, because upon decomposition of a concentrated solution of hydrogen peroxide, a water-gas aggressive mixture is formed to a high temperature, which will quickly destroy the underground equipment and can have a negative effect on the stability of the lower part of the production casing. Therefore, according to this method, only a small volume of hydrogen peroxide solution can be pumped into the bottomhole zone, which is insufficient for oil production.
Также известен способ добычи вязкой нефти из геологических резервуаров с использованием пероксида водорода, согласно которого в пласт закачивается раствор пероксида водорода, в который вводят замедлитель (кислота), чтобы реагент достиг частей пласта, содержащих нефть (US 4867238, 1989).Also known is a method of producing viscous oil from geological reservoirs using hydrogen peroxide, according to which a hydrogen peroxide solution is injected into the formation, into which a moderator (acid) is introduced so that the reagent reaches the parts of the formation containing oil (US 4867238, 1989).
Недостатками способа являются невозможность точного определения глубины, на которую необходимо доставить реагент, и неуправляемость процесса разложения реагента в пласте, т.к. растворение в кислоте железной окалины и компонентов породы может вызвать неконтролируемое разложение пероксида водорода.The disadvantages of the method are the inability to accurately determine the depth to which it is necessary to deliver the reagent, and the uncontrollability of the process of decomposition of the reagent in the reservoir, because dissolution of iron oxide and rock components in acid can cause uncontrolled decomposition of hydrogen peroxide.
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ добычи вязкой нефти, включающий термохимическую обработку призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода, предусматривающий закачку в пласт раствора перекиси водорода и технологическую выдержку для распада перекиси водорода с последующим пуском скважины в эксплуатацию (Бейлес Дж.Х. Новая методика тепловой обработки призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода. Нефтегазовые технологии, 1998, №5, 6, с.52-54).Of the known methods, the closest to the proposed one is a method for producing viscous oil, including thermochemical treatment of the bottom hole of a well using hydrogen peroxide, which involves injecting a solution of hydrogen peroxide into the formation and technological shutter speed for the decomposition of hydrogen peroxide, followed by putting the well into operation (Beiles J.K. A new method for heat treatment of the bottom-hole zone of a well using hydrogen peroxide. Oil and Gas Technologies, 1998, No. 5, 6, pp. 52-54).
Применение термохимического метода позволяет создать источник тепла, необходимый для придания подвижности вязкой нефти, непосредственно в пласте и/или на забое скважины. За счет генерирования тепла непосредственно в пласте и/или на забое скважины значительно снижаются непроизводительные потери тепла в стволе скважины, исчезает необходимость в значительной поверхностной инфраструктуре (парогенераторах, подогревателях для воды и т.п.), что позволяет применять способ в условиях глубоко залегающих пластов и месторождений, интервалы которых включают многолетние мерзлотные породы.The use of the thermochemical method allows you to create a heat source necessary for imparting mobility to viscous oil directly in the reservoir and / or at the bottom of the well. Due to the generation of heat directly in the formation and / or at the bottom of the well, the unproductive heat loss in the wellbore is significantly reduced, the need for a significant surface infrastructure (steam generators, water heaters, etc.) disappears, which allows the method to be applied in deep-seated formations and deposits whose intervals include permafrost.
Недостатком известного способа являются недостаточная эффективность, обусловленная как длительной остановкой скважины на технологическую выдержку, так и отсутствием контроля за процессом разложения пероксида водорода.The disadvantage of this method is the lack of efficiency due to both a prolonged shutdown of the well for technological shutter speed and the lack of control over the process of decomposition of hydrogen peroxide.
Вследствие того, что в пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода, остаточная нефть может легко вступать в реакцию в пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как нет точной информации о составе минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, то процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми и их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.Due to the fact that the reservoir and the bottom zone of the reservoir contain a large amount of solid substances (minerals, iron oxide, etc.) of natural and technogenic origin, which are effective catalysts for the decomposition of hydrogen peroxide, residual oil can easily react with hydrogen peroxide and oxygen with the release of a large amount of heat. Since there is no accurate information on the composition of minerals and substances at the bottom and in the bottomhole formation zone, the processes of hydrogen peroxide decomposition and the oil oxidation reaction are uncontrollable and their uncontrolled development can lead to serious complications in oil production. Highly exothermic decomposition of hydrogen peroxide and oil oxidation can lead to ignition of the formation under conditions of limited heat removal, which is unacceptable.
Более близким к изобретению является способ термического воздействия на нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты с высоковязкой и тяжелой нефтью (RU 2447276, 2012). Согласно данному способу рабочий агент - парогазокаталитическую смесь, образованную при сжигании в каталитическом реакторе жидкой или газообразной углеродсодержащей топливной смеси за счет экзотермической реакции каталитического беспламенного окисления жидких или газообразных углеродсодержащих топливных смесей, подают под давлением в нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты. Полученный при этом продукт смешивают с обогатительной смесью, содержащей катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт. Жидкая топливная смесь состоит предпочтительно из воды, метанола и перекиси водорода, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют газообразную смесь, включающую углекислый газ и азот. Газообразная топливная смесь состоит предпочтительно из метана и воздуха, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют смесь, включающую воду, азот и углекислый газ. Катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт содержит наноразмерные частицы предпочтительно благородных металлов или оксидов переходных металлов, выбранных из группы, включающей золото, платину, палладий, серебро, рутений, медь, кобальт, железо, марганец, кадмий, никель, ванадий или их комбинации.Closer to the invention is a method of thermal exposure to oily and / or kerogen-containing formations with high viscosity and heavy oil (RU 2447276, 2012). According to this method, the working agent is a vapor-gas-catalytic mixture formed when a liquid or gaseous carbon-containing fuel mixture is burned in a catalytic reactor due to the exothermic reaction of the catalytic flameless oxidation of liquid or gaseous carbon-containing fuel mixtures, and is supplied under pressure to oil-containing and / or kerogen-containing formations. The resulting product is mixed with an enrichment mixture containing a catalyst to provide in-situ thermocouple gas catalytic effects on the reservoir. The liquid fuel mixture preferably consists of water, methanol and hydrogen peroxide, while a gaseous mixture comprising carbon dioxide and nitrogen is used as an enrichment mixture to obtain a working agent. The gaseous fuel mixture preferably consists of methane and air, while a mixture comprising water, nitrogen and carbon dioxide is used as an enrichment mixture to obtain a working agent. The catalyst for providing in-situ thermocouple gas-catalytic effects on the reservoir contains nanosized particles of preferably noble metals or transition metal oxides selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, silver, ruthenium, copper, cobalt, iron, manganese, cadmium, nickel, vanadium or their combinations.
Недостатки указанного способа заключаются в следующем. Способ требует использования сложного подземного и надземного оборудования, подачи с поверхности большого объема дорогостоящих реагентов, газов и жидкостей, включая наночастицы благородных металлов или оксидов металлов. Осуществление способа получения термопарогазокаталитического флюида приводит к разрушению прискважинной зоны пласта и самой скважины из-за высокой температуры, т.е. происходит создание аварийной ситуации. Окислительные процессы в генераторе сопровождаются образованием сажи, способной полностью прекратить поступление флюидов в пласт, что наблюдается при работе всех забойных парогазогенераторов с использованием процессов горения. Образующийся флюид содержит в своем составе много азота (инертной составляющей воздуха), что приводит к преждевременному прорыву флюида к добывающим скважинам и снижению эффекта от воздействия. Высокие затраты на оборудование и реагенты, непродолжительность воздействия при применении способа не позволяют достичь эффективности при добыче вязкой нефти.The disadvantages of this method are as follows. The method requires the use of sophisticated underground and elevated equipment, the supply from the surface of a large volume of expensive reagents, gases and liquids, including nanoparticles of noble metals or metal oxides. The implementation of the method for producing thermocouple-gas-catalytic fluid leads to the destruction of the borehole zone of the formation and the well itself due to the high temperature, i.e. an emergency occurs. Oxidation processes in the generator are accompanied by the formation of soot, which can completely stop the flow of fluids into the reservoir, which is observed during the operation of all downhole steam and gas generators using combustion processes. The resulting fluid contains a lot of nitrogen (an inert component of air), which leads to premature breakthrough of the fluid to the producing wells and a decrease in the effect of the impact. The high costs of equipment and reagents, the short duration of exposure when using the method does not allow to achieve efficiency in the production of viscous oil.
Задачей изобретения является разработка способа добычи вязкой нефти, обеспечивающего повышение эффективности добычи вязкой нефти.The objective of the invention is to develop a method for the production of viscous oil, which improves the efficiency of production of viscous oil.
Поставленная задача достигается тем, что в способе добычи вязкой нефти предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси, содержащую, мас.%: катализатор разложения пероксида водорода - порошок оксида двух-, или трех-, или четырехвалентного металла 20-50, песок или пропант остальное, после чего производят закачку в пласт одновременно 10,0-50,0%-ного водного раствора пероксида водорода и 1,0-30,0%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, затем буфера воды из системы поддержания пластового давления с последующей откачкой нефти.This object is achieved by the fact that in the method of producing viscous oil, a clay drill cuttings containing clay particles — a catalyst for the decomposition of hydrogen peroxide and sand particles providing permeability of the catalyst are pumped into the bottomhole formation zone to form a cushion with a permeability no lower than the permeability of the bottomhole formation; pillows, or a suspension of a mixture containing, wt.%: a catalyst for the decomposition of hydrogen peroxide is a powder of oxide of two-, or three-, or tetravalent metal 20-50, sand or proppant else, after which they inject into the formation simultaneously 10.0-50.0% aqueous solution of hydrogen peroxide and 1.0-30.0% aqueous solution or suspension of alkali metal bicarbonate and / or ammonium bicarbonate, then a buffer of water from the reservoir pressure maintenance system, followed by oil pumping.
Растворимость и скорость растворения бикарбоната щелочного металла и бикарбоната аммония в воде увеличиваются по мере роста температуры. В результате выделения тепла при разложении пероксида водорода температура закачиваемой в пласт смеси будет быстро увеличиваться, что будет способствовать росту растворимости и скорости растворения солей в воде. Поэтому в пласт можно закачивать не только растворы бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, а и их суспензии в воде.The solubility and dissolution rate of alkali metal bicarbonate and ammonium bicarbonate in water increase with increasing temperature. As a result of heat generation during the decomposition of hydrogen peroxide, the temperature of the mixture injected into the formation will increase rapidly, which will increase the solubility and dissolution rate of salts in water. Therefore, not only solutions of alkali metal bicarbonate and / or ammonium bicarbonate can be pumped into the formation, but also their suspensions in water.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении разделения экзотермических процессов разложения пероксида водорода, бикарбоната щелочных металлов или бикарбоната аммония и процессов окисления нефти. При этом процессы разложения пероксида водорода и бикарбоната щелочного металла или бикарбоната аммония локализуются в призабойной зоне пласта, вследствие чего процесс окисления нефти происходит в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте.The technical result achieved is to ensure the separation of exothermic decomposition of hydrogen peroxide, alkali metal bicarbonate or ammonium bicarbonate and oil oxidation processes. In this case, the processes of decomposition of hydrogen peroxide and alkali metal bicarbonate or ammonium bicarbonate are localized in the bottom-hole zone of the formation, as a result of which the process of oil oxidation occurs in a region remote from the near-well zone of the formation and / or directly in the formation.
В качестве бикарбонатов щелочных металлов или бикарбоната аммония используют технические бикарбонат натрия, или бикарбоната аммония, или бикарбонат калия, или их смесь.As alkali metal bicarbonates or ammonium bicarbonate, technical sodium bicarbonate or ammonium bicarbonate or potassium bicarbonate or a mixture thereof is used.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы-катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси, содержащую, мас.%, катализатор разложения пероксида водорода - порошок оксида двух-, или трех-, или четырехвалентного металла 20-50, песок или пропант остальное. После чего производят закачку в пласт одновременно 10,0-50,0 мас.%-ного водного раствора пероксида водорода и 1,0-30,0 мас.%-ного водного раствора (суспензию) бикарбоната щелочных металлов и/или бикарбоната аммония. Сформированная катализаторная подушка быстро и эффективно разлагает пероксид водорода, что приводит к повышению температуры закачиваемой жидкости. Рост температуры приводит к термической диссоциации бикарбоната щелочного металла или бикарбоната аммония по реакциям:Preliminarily, a clay drill cuttings containing clay particles-catalyst for the decomposition of hydrogen peroxide and sand particles providing permeability of the catalyst pillow, or a suspension of the mixture containing, wt.%, Are pumped into the bottom-hole zone of the formation to form a catalyst cushion with a permeability no lower than the permeability of the bottom-hole formation. , the catalyst for the decomposition of hydrogen peroxide is an oxide powder of a two-, or three-, or tetravalent metal of 20-50, the rest is sand or proppant. After that, 10.0-50.0 wt.% Aqueous solution of hydrogen peroxide and 1.0-30.0 wt.% Aqueous solution (suspension) of alkali metal bicarbonate and / or ammonium bicarbonate are simultaneously injected into the formation. The formed catalyst cushion quickly and efficiently decomposes hydrogen peroxide, which leads to an increase in the temperature of the injected liquid. An increase in temperature leads to thermal dissociation of alkali metal bicarbonate or ammonium bicarbonate by the reactions:
где Me - ион калия или натрия.where Me is a potassium or sodium ion.
Повышение щелочности раствора дополнительно ускоряет разложение пероксида водорода.Increasing the alkalinity of the solution further accelerates the decomposition of hydrogen peroxide.
Таким образом, в результате процессов каталитического разложения пероксида водорода и термического разложения бикарбонатов щелочных металлов и/или бикарбоната аммония в пласт поступает горячая водогазовая смесь, содержащая кроме кислорода и углекислого газа:Thus, as a result of the processes of catalytic decomposition of hydrogen peroxide and thermal decomposition of alkali metal bicarbonates and / or ammonium bicarbonate, a hot water-gas mixture containing in addition to oxygen and carbon dioxide enters the formation:
- в случае использования раствора бикарбонатов щелочных металлов-карбонаты щелочных металлов;- in the case of using a solution of alkali metal bicarbonates, alkali metal carbonates;
- в случае использования бикарбоната аммония - аммиак;- in the case of the use of ammonium bicarbonate - ammonia;
- в случае использования смеси бикарбонатов щелочных металлов и аммония - карбонаты щелочных металлов и аммиак.- in the case of using a mixture of alkali metal and ammonium bicarbonates, alkali metal carbonates and ammonia.
Температуру водогазовой смеси и содержание в ней кислорода и углекислого газа можно регулировать, меняя концентрацию пероксида водорода и бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония.The temperature of the water-gas mixture and the oxygen and carbon dioxide content in it can be controlled by changing the concentration of hydrogen peroxide and alkali metal bicarbonate and / or ammonium bicarbonate.
Эффективными катализаторами разложения пероксида водорода являются, например, пиролюзит (оксид марганца IV), являющийся отходом витаминной промышленности, а также оксиды двух-, трех- и четырехвалентного железа или их смесь.Effective catalysts for the decomposition of hydrogen peroxide are, for example, pyrolusite (manganese oxide IV), which is a waste product of the vitamin industry, as well as ferric, ferric, and ferrous oxides or a mixture thereof.
В качестве катализатора разложения пероксида водорода возможно использовать глинистый буровой шлам, полученный в результате разбуривания интервалов глинистых пород. Буровой шлам содержит кроме глинистых частиц, обладающих каталитическим воздействием на процесс разложения пероксида водорода, еще и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки для воды, газов и раствора пероксида водорода.As a catalyst for the decomposition of hydrogen peroxide, it is possible to use clay drill cuttings obtained by drilling intervals of clay rocks. In addition to clay particles that have a catalytic effect on the decomposition of hydrogen peroxide, drill cuttings also contain sand particles, which ensure the permeability of the catalyst cushion for water, gases, and hydrogen peroxide solution.
Катализаторная подушка должна обладать не только высокой эффективностью для разложения пероксида водорода, но и высокой проницаемостью, для того, чтобы закачивание состава в пласт происходило с большой скоростью, что и обеспечивается хорошей проницаемостью катализаторной подушки. Проницаемость катализаторной подушки должна быть не ниже средней проницаемости призабойной зоны пласта. Для получения катализаторной подушки необходимой проницаемости к ней возможно добавлять песок или пропант. Порошкообразный катализатор в смеси с песком или пропантом закачивают в призабойную зону в виде суспензии в закачиваемой воде.The catalyst cushion should have not only high efficiency for the decomposition of hydrogen peroxide, but also high permeability, so that the composition is pumped into the formation at a high speed, which is ensured by the good permeability of the catalyst cushion. The permeability of the catalyst cushion should not be lower than the average permeability of the bottomhole formation zone. To obtain a catalyst cushion of the required permeability, sand or proppant may be added to it. The powdery catalyst in a mixture with sand or propant is pumped into the bottomhole zone in the form of a suspension in the injected water.
Целесообразно использовать технический пероксид водорода с концентрацией не выше 50 мас.%. Использование более концентрированного раствора не рекомендуется в целях обеспечения безопасности. Для закачивания используют растворы пероксида водорода с концентрацией от 10 до 50 мас.%, которые готовят из более концентрированных растворов путем разбавления водой, не содержащей солей тяжелых металлов.It is advisable to use technical hydrogen peroxide with a concentration of not higher than 50 wt.%. The use of a more concentrated solution is not recommended for safety reasons. For injection use solutions of hydrogen peroxide with a concentration of from 10 to 50 wt.%, Which are prepared from more concentrated solutions by dilution with water that does not contain salts of heavy metals.
Используемый в заявляемом изобретении реагент - пероксид водорода является высокореакционным соединением, способным быстро разлагаться с выделением большого количества тепла и кислорода, который является эффективным окислителем. Многие вещества и особенно поверхности (например, горных пород, черных металлов и т.п.) являются эффективными катализаторами экзотермического разложения пероксида водорода. Нефть также ускоряет распад пероксида водорода. Кислород является высокоэффективным окислителем нефти, причем реакция сопровождается большим выделением тепла (70-100 ккал/моль поглощенного кислорода).The reagent hydrogen peroxide used in the claimed invention is a highly reactive compound capable of rapidly decomposing with the release of a large amount of heat and oxygen, which is an effective oxidizing agent. Many substances and especially surfaces (for example, rocks, ferrous metals, etc.) are effective catalysts for the exothermic decomposition of hydrogen peroxide. Oil also accelerates the breakdown of hydrogen peroxide. Oxygen is a highly effective oxidizing agent for oil, and the reaction is accompanied by a large heat release (70-100 kcal / mol of absorbed oxygen).
В пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода. Остаточная нефть может легко вступать в реакцию с пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как невозможно точно знать состав минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми, их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.The reservoir and the bottom-hole zone of the reservoir contain a large amount of solid substances (minerals, iron oxide, etc.) of natural and technogenic origin, which are effective catalysts for the decomposition of hydrogen peroxide. Residual oil can easily react with hydrogen peroxide and oxygen with the release of a large amount of heat. Since it is impossible to know exactly the composition of minerals and substances at the bottom and in the bottomhole formation zone, the processes of hydrogen peroxide decomposition and the oil oxidation reaction are uncontrollable, their uncontrolled development can lead to serious complications in oil production. Highly exothermic decomposition of hydrogen peroxide and oil oxidation can lead to ignition of the formation under conditions of limited heat removal, which is unacceptable.
Разделение процессов разложения пероксида водорода, термической диссоциации бикарбоната щелочного металла, например натрия и/или бикарбоната аммония, и процессов окисления нефти делает процесс воздействия регулируемым и управляемым, позволяет избежать чрезмерного разогрева призабойной зоны пласта и связанных с этим процессов разрушения породы и повреждения подземного оборудования. Перегрев призабойной зоны будет также приводить к непроизводительной потере тепла в выше- и нижележащие интервалы пласта, не содержащие нефти.The separation of the processes of decomposition of hydrogen peroxide, thermal dissociation of alkali metal bicarbonate, for example sodium and / or ammonium bicarbonate, and oil oxidation processes makes the exposure process regulated and controllable, avoids overheating of the bottom-hole formation zone and the associated processes of rock destruction and damage to underground equipment. Overheating of the bottom-hole zone will also lead to unproductive heat loss in the above- and lower-lying intervals of the formation that do not contain oil.
Использование совокупности описываемых признаков приводит к неожиданному результату - увеличению глубины проникновения окислителя в пласт, что обеспечивает увеличение глубины обработки и позволяет процессу окисления нефти протекать в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте и, как следствие, приводит к повышению степени извлечения вязкой нефти.Using the combination of the described features leads to an unexpected result - an increase in the depth of penetration of the oxidizing agent into the formation, which provides an increase in the depth of processing and allows the oil oxidation process to take place in a region remote from the borehole zone of the formation and / or directly in the formation and, as a result, leads to an increase in the degree of recovery viscous oil.
В нижеприведенной таблице 1 приведена оценка значений температуры водогазовой смеси, поступающей в пласт после полного разложения пероксида водорода. Оценку проводят исходя из теплового эффекта реакции разложения, равного 22,6 ккал/моль, средней теплоемкости реакционной смеси 1 кал/г*°С и исходной температуры раствора, равной 20°С.Table 1 below provides an estimate of the temperature of the water-gas mixture entering the formation after complete decomposition of hydrogen peroxide. Evaluation is carried out based on the thermal effect of the decomposition reaction equal to 22.6 kcal / mol, the average heat capacity of the reaction mixture is 1 cal / g * ° C and the initial solution temperature is 20 ° C.
При концентрации пероксида водорода, равной и выше 10 мас.%, температура смеси достаточна для начала самопроизвольной реакции автоокисления нефти кислородом, которая сопровождается выделением 70-100 ккал/моль поглощенного кислорода.When the concentration of hydrogen peroxide is equal to and above 10 wt.%, The temperature of the mixture is sufficient to initiate a spontaneous oil autooxidation reaction with oxygen, which is accompanied by the release of 70-100 kcal / mol of absorbed oxygen.
Тепло, выделившееся в ходе реакции автоокисления остаточной нефти, позволит поддерживать высокую температуру воды и компенсировать потери тепла в выше- и нижележащие горизонты, а также на нагрев породы коллектора и пластовых флюидов.The heat released during the autooxidation of residual oil will help maintain a high temperature of the water and compensate for heat loss to the higher and lower horizons, as well as to heat the reservoir rock and reservoir fluids.
В таблицах 2-4 приведен примерный состав водогазовой смеси, образовавшейся при каталитическом и термическом разложении растворов, содержащих пероксид водорода, бикарбонат аммония и/или бикарбонат натрия. При расчете приняли, что все реакции разложения идут количественно. При расчете объемной доли газов в газовой фазе не учитывали растворимость газов в нагретом до высокой температуры водном растворе.Tables 2-4 show an approximate composition of the gas-water mixture formed during the catalytic and thermal decomposition of solutions containing hydrogen peroxide, ammonium bicarbonate and / or sodium bicarbonate. In the calculation, it was assumed that all decomposition reactions proceed quantitatively. When calculating the volume fraction of gases in the gas phase, the solubility of gases in an aqueous solution heated to a high temperature was not taken into account.
Данные табл.2-4 показывают, что реакционная смесь, образующаяся в результате термического разложения смеси растворов пероксида водорода и бикарбоната натрия и/или аммония, содержит значительное количество СО2, снижающего вязкость нефти, и значительное количество щелочных компонентов, улучшающих смачиваемость коллектора водой, что также способствует повышению эффективности вытеснения нефти.The data in Tables 2-4 show that the reaction mixture resulting from thermal decomposition of a mixture of solutions of hydrogen peroxide and sodium bicarbonate and / or ammonium contains a significant amount of CO 2 , which reduces the viscosity of oil, and a significant amount of alkaline components that improve the wettability of the reservoir with water, which also helps to increase the efficiency of oil displacement.
Для продвижения тепловой оторочки в пласте и для более полного использования тепла процесса в пласт закачивают воду из системы поддержания пластового давления.To promote the thermal rim in the formation and to more fully utilize the heat of the process, water is pumped into the formation from the reservoir pressure maintenance system.
Способ иллюстрируется нижеприведенными примерами, не ограничивающими его использование.The method is illustrated by the following examples, not limiting its use.
Пример 1Example 1
Проницаемость катализаторной подушки определяется экспериментально. Первоначально определяют проницаемость для воды пласта в зоне воздействия путем использования кернового материала месторождения.The permeability of the catalyst cushion is determined experimentally. Initially, the permeability for formation water in the affected area is determined by using core material from the field.
Затем выбранный катализатор (например, Fе2О3) смешивают в различных весовых отношениях с выбранным для этого песком или пропантом, набивают этой смесью корпуса моделей пласта, насыщают водой и измеряют проницаемость по воде стандартными методами. Затем по результатам исследования выбирают состав, имеющий проницаемость выше, чем проницаемость призабойной зоны пласта.Then, the selected catalyst (for example, Fe 2 O 3 ) is mixed in various weight ratios with the sand or propant selected for this, stuffed with models of the reservoir of the formation, saturated with water, and water permeability is measured by standard methods. Then, according to the results of the study, a composition is selected having a permeability higher than the permeability of the bottomhole formation zone.
Пример определения приведен в таблице 5.An example definition is given in table 5.
Средняя проницаемость призабойной зоны пласта месторождения составляет 0,85 мкм2. Нижеприведенные данные показывают, что для создания катализаторной подушки рекомендуется использовать смесь, содержащую 20-30 мас.% катализатора и песок - остальное.The average permeability of the bottom-hole zone of the reservoir is 0.85 μm 2 . The data below show that to create a catalyst pad it is recommended to use a mixture containing 20-30 wt.% Of the catalyst and sand - the rest.
Пример 2Example 2
В пласт с вязкой нефтью закачивают 15 т 10%-ной суспензии глинистого бурового шлама для создания катализаторной подушки и буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 10%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната натрия (в зависимости от температуры используемой воды), затем переходят на закачивание воды из системы поддержания пластового давления (ППД). Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 9720 т нефти. Технологическая эффективность составляет 54 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.15 tons of a 10% suspension of clay drill cuttings are pumped into a viscous oil reservoir to create a catalyst pad and a water buffer. After that, 600 tons of a 30% aqueous solution of hydrogen peroxide and 600 tons of a 10% aqueous solution or suspension of sodium bicarbonate (depending on the temperature of the water used) are pumped simultaneously into the well, then they are transferred to pumping water from the reservoir pressure maintenance system (RPM) ) Oil is produced from the producing wells of the site. As a result of exposure, 9720 tons of oil are produced. Technological efficiency is 54 tons of oil per 1 ton of 100% hydrogen peroxide.
Пример 3Example 3
В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5 мас.% реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5 мас.% речного песка фракции менее 0,5 мм для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и затем буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 30%-ного водного раствора бикарбоната натрия. Затем закачивают воду из системы ППД. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 12600 т нефти. Технологическая эффективность составляет 52,5 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.20 tons of suspension containing 5 wt.% ZhS-7 reagent (ferric oxide powder) and 5 wt.% River sand fractions of less than 0.5 mm are pumped into a viscous oil formation with a layer of solid catalyst in the bottom-hole zone and then a buffer water. After that, 600 tons of a 30% aqueous solution of hydrogen peroxide and 600 tons of a 30% aqueous solution of sodium bicarbonate are simultaneously pumped into the well. Then pump water from the PPD system. Oil is produced from the producing wells of the site. As a result of exposure, 12,600 tons of oil are produced. Technological efficiency is 52.5 tons of oil per 1 ton of 100% hydrogen peroxide.
Пример 4Example 4
В пласт с вязкой нефтью закачивают 5 т 10%-ной суспензии глинистого бурового шлама для создания катализаторной подушки и буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 200 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 5%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната натрия (в зависимости от температуры используемой воды), затем переходят на закачивание воды из системы поддержания пластового давления (ППД). Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 3870 т нефти. Технологическая эффективность составляет 64,5 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.5 tons of a 10% suspension of clay drill cuttings are pumped into a viscous oil formation to create a catalyst pad and a water buffer. After that, 200 tons of a 30% aqueous solution of hydrogen peroxide and 600 tons of a 5% aqueous solution or suspension of sodium bicarbonate are simultaneously pumped into the well (depending on the temperature of the water used), then they are transferred to pumping water from the reservoir pressure maintenance system (RPM) ) Oil is produced from the producing wells of the site. As a result of the impact, 3870 tons of oil are produced. Technological efficiency is 64.5 tons of oil per 1 ton of 100% hydrogen peroxide.
Пример 5Example 5
В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5 мас.% реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5 мас.% речного песка фракции менее 0,5 мм ,для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и затем буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 20%-ного водного раствора пероксида водорода и 200 т 30%-ного водного раствора бикарбоната натрия. Затем закачивают воду из системы ППД. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 6400 т нефти. Технологическая эффективность составляет 53,3 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.20 tons of suspension containing 5 wt.% ZhS-7 reagent (ferric oxide powder) and 5 wt.% River sand with a fraction of less than 0.5 mm are pumped into a viscous oil reservoir to create a layer of solid catalyst in the bottom-hole zone and then water buffer. After that, 600 tons of a 20% aqueous solution of hydrogen peroxide and 200 tons of a 30% aqueous solution of sodium bicarbonate are simultaneously pumped into the well. Then pump water from the PPD system. Oil is produced from the producing wells of the site. As a result of the impact, 6400 tons of oil is produced. Technological efficiency is 53.3 tons of oil per 1 ton of 100% hydrogen peroxide.
Таким образом, по сравнению с известным, описываемый способ имеет более высокую эффективность.Thus, in comparison with the known, the described method has a higher efficiency.
Проведение описываемого способа с использованием иных, оговоренных выше, концентраций перекиси водорода, водного раствора или суспензии бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, видов используемых катализаторов, а также карбоната щелочного металла приводят к аналогичным результатам.Carrying out the described method using other concentrations of hydrogen peroxide, aqueous solution or suspension of alkali metal bicarbonate and / or ammonium bicarbonate, types of catalysts used, as well as alkali metal carbonate, lead to similar results.
Применение описываемого способа позволяет разрабатывать запасы вязкой и тяжелой нефти из глубокозалегающих пластов, т.е. в тех случаях, когда традиционные тепловые методы, основанные на подаче теплоносителей с поверхности, неэффективны.The application of the described method allows to develop reserves of viscous and heavy oil from deep-seated formations, i.e. in cases where traditional thermal methods based on the supply of coolants from the surface are ineffective.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013114172/03A RU2534870C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Viscous oil production method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013114172/03A RU2534870C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Viscous oil production method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013114172A RU2013114172A (en) | 2014-10-10 |
| RU2534870C2 true RU2534870C2 (en) | 2014-12-10 |
Family
ID=53285998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013114172/03A RU2534870C2 (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Viscous oil production method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534870C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717151C1 (en) * | 2018-12-19 | 2020-03-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр Нефтяных Технологий" (ООО "ЦНТ") | Method of thermal gas-chemical and impact-wave treatment of oil-bearing strata |
| RU2811132C1 (en) * | 2023-08-07 | 2024-01-11 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for developing carbonate reservoir in oil field |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4867238A (en) * | 1988-05-18 | 1989-09-19 | Novatec Production Systems, Inc. | Recovery of viscous oil from geological reservoirs using hydrogen peroxide |
| SU1761944A1 (en) * | 1990-04-29 | 1992-09-15 | Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт | Procedure for well bottom treatment |
| RU2004100605A (en) * | 2004-01-05 | 2005-06-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственна фирма "ГИТАС" (ЗАО НПФ "ГИТАС") (RU) | METHOD FOR TREATING A BOTTOM ZONE OF A WELL BASED ON HYDROGEN PEROXIDE |
| RU2278250C1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" | Oil field development |
| RU2349743C1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Method of extraction of high viscosity oil from carbonate collectors |
| RU2447276C1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-04-10 | Николай Николаевич Клинков | Method of thermal exposure of oil-containing and/or kerogen-containing beds with high-viscosity and heavy oil and device for its realisation |
-
2013
- 2013-03-29 RU RU2013114172/03A patent/RU2534870C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4867238A (en) * | 1988-05-18 | 1989-09-19 | Novatec Production Systems, Inc. | Recovery of viscous oil from geological reservoirs using hydrogen peroxide |
| SU1761944A1 (en) * | 1990-04-29 | 1992-09-15 | Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт | Procedure for well bottom treatment |
| RU2004100605A (en) * | 2004-01-05 | 2005-06-10 | Закрытое акционерное общество Научно-производственна фирма "ГИТАС" (ЗАО НПФ "ГИТАС") (RU) | METHOD FOR TREATING A BOTTOM ZONE OF A WELL BASED ON HYDROGEN PEROXIDE |
| RU2278250C1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" | Oil field development |
| RU2349743C1 (en) * | 2007-07-11 | 2009-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Method of extraction of high viscosity oil from carbonate collectors |
| RU2447276C1 (en) * | 2010-10-21 | 2012-04-10 | Николай Николаевич Клинков | Method of thermal exposure of oil-containing and/or kerogen-containing beds with high-viscosity and heavy oil and device for its realisation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БЕЙЛЕС ДЖ. Х. Новая методика тепловой обработки призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода, Нефтегазовые технологии, 1998, N5-6, с. 52-54. . * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717151C1 (en) * | 2018-12-19 | 2020-03-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр Нефтяных Технологий" (ООО "ЦНТ") | Method of thermal gas-chemical and impact-wave treatment of oil-bearing strata |
| RU2811132C1 (en) * | 2023-08-07 | 2024-01-11 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method for developing carbonate reservoir in oil field |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013114172A (en) | 2014-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2744556C (en) | Methods of treating the near-wellbore zone of the reservoir | |
| RU2525386C2 (en) | Thermal gas chemical composition and its application for well bottom and remote zones of productive stratum | |
| RU2576267C1 (en) | Method for combined effect on formations containing hydrocarbons and/or solid organic substances and device for implementing said method | |
| US10081759B2 (en) | Method, apparatus, and composition for increased recovery of hydrocarbons by paraffin and asphaltene control from reaction of fuels and selective oxidizers in the subterranean environment | |
| RU2373385C1 (en) | Method for treatment of well bottom zones of production wells | |
| CN104066812B (en) | The tight gas volume increase being generated using original position nitrogen | |
| CA2855741C (en) | Synthetic sweet spots in tight formations by injection of nano encapsulated reactants | |
| US9376901B2 (en) | Increased resource recovery by inorganic and organic reactions and subsequent physical actions that modify properties of the subterranean formation which reduces produced water waste and increases resource utilization via stimulation of biogenic methane generation | |
| EA024412B1 (en) | Apparatus for thermally treating an oil reservoir | |
| US20140096958A1 (en) | Method, apparatus and composition to increase recovery of hydrocarbons by reaction of selective oxidizers and fuels in the subterranean environment | |
| US7543638B2 (en) | Low temperature oxidation for enhanced oil recovery | |
| US8469099B2 (en) | Hydraulic fracturing of subterranean formations | |
| CA2967622A1 (en) | Process for in-situ leaching of high-grade uranium deposits | |
| US20190040725A1 (en) | Method for extracting hydrocarbons using exothermic gas generating chemical reactions fracturing the rock formation | |
| RU2534870C2 (en) | Viscous oil production method | |
| RU2522690C2 (en) | Viscous oil production method | |
| RU2615543C2 (en) | Energy-gas-forming composition and processing technology of bottom-hole zone of productive stratum | |
| CN105370260A (en) | Self-generated hydrochloric acid acidification method suitable for carbonate rock reservoir | |
| US10392911B1 (en) | In-situ carbon dioxide generation for heavy oil recovery method | |
| RU2675617C1 (en) | Method of thermal acid treatment of oil and gas plates (options) | |
| WO2020165572A1 (en) | Treatment of subterranean formations | |
| CN105694839B (en) | A kind of heat from hydrogenation chemistry solution components and its application in horizontal well volume increase | |
| RU2030568C1 (en) | Method for thermochemical treatment of bottom-hole formation zone | |
| RU2534873C2 (en) | Method of oil pool development | |
| SU1652518A1 (en) | Oil pool development method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150330 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160710 |