RU2744286C1 - Устройство для обработки призабойной зоны скважины - Google Patents

Устройство для обработки призабойной зоны скважины Download PDF

Info

Publication number
RU2744286C1
RU2744286C1 RU2020139892A RU2020139892A RU2744286C1 RU 2744286 C1 RU2744286 C1 RU 2744286C1 RU 2020139892 A RU2020139892 A RU 2020139892A RU 2020139892 A RU2020139892 A RU 2020139892A RU 2744286 C1 RU2744286 C1 RU 2744286C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
underground
compartment
acetylene
reaction
valve
Prior art date
Application number
RU2020139892A
Other languages
English (en)
Inventor
Иван Павлович Белозеров
Герман Николаевич Заозерский
Георгий Дмитриевич Сергеев
Елена Юрьевна Пустова
Константин Романович Обухов
Александр Сергеевич Стрекаловский
Сергей Вадимович Кошелев
Екатерина Николаевна Липатникова
Екатерина Александровна Хрипкова
Раиса Васильевна Коршакова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова»
Priority to RU2020139892A priority Critical patent/RU2744286C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2744286C1 publication Critical patent/RU2744286C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B36/00Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/06Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells using chemical means for preventing or limiting, e.g. eliminating, the deposition of paraffins or like substances

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности. Технический результат - повышение эффективности очистки призабойной зоны от загрязненийсчет инициирования направленного взрыва путем пропускания искры от свечи зажигания в замкнутом пространстве одноразового устройства, которое вместе с побочными продуктами реакции получения ацетилена подлежит поднятию на поверхность и дальнейшей утилизации.Устройство для обработки призабойной зоны нефтяной скважины для очистки от загрязнений, в том числе асфальтосмолопарафиновых отложений, содержит наземную и подземные части, соединенные нагнетательной трубой. Наземная часть оснащена компрессором, клапаном наземной части устройства, стравливающим клапаном. Подземная часть представляет собой цилиндрическую емкость. размещенную в стволе скважины на уровне продуктивного пласта, выполненную из прочного, тугоплавкого металла или сплава, имеющую на боковой поверхности в верхней ее части сквозные отверстия, закрытые резиновой мембраной, оснащенную клапаном подземной части устройства. Внутреннее пространство подземной емкости разделено на два отсека горизонтальной полупроницаемой керамической мембраной. Нижний отсек заполнен измельченным карбидом кальция. Верхний предназначен для заполнения газовой смесью из ацетилена, образующегося в нижнем отсеке в результате реакции взаимодействия карбида кальция с водой, подаваемой в нижний отсек через нагнетательную трубу, и поступающего через горизонтальную полупроницаемую керамическую мембрану в верхний отсек, и кислорода, подаваемого в верхний отсек камеры с помощью компрессора наземной части устройства по нагнетательной трубе по окончании указанной реакции. Верхний отсек подземной емкости снабжен датчиком газоанализатора и свечой зажигания, срабатывающей автоматически по достижении в верхнем отсеке подземной емкости необходимого для обработки количества ацетилена. 2 ил.

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к устройствам для очистки призабойной зоны нефтяных скважин от различных загрязнений.
Обработку призабойной зоны нефтенасыщенных пластов проводят на всех этапах разработки нефтяных месторождений для восстановления и повышения фильтрационных характеристик призабойной зоны пласта с целью увеличения производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин.
Загрязнение призабойной зоны пласта буровым раствором при вскрытии продуктивного пласта, ухудшение свойств призабойной зоны при цементаже, перфорации продуктивного интервала, набухании глин, закупорка порового пространства пород-коллекторов асфальто-смоло-парафиновыми веществами являются серьезными проблемами, снижающими фильтрационные характеристики пород-коллекторов в призабойной зоне пласта, что приводит к снижению производительности добывающих и приемистости нагнетательных скважин.
Известны устройства, предназначенные для проведения обработки призабойной зоны скважины путем термогазохимического воздействия в виде пороховых аккумуляторов давления АДС /Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник / Под ред. Л.Я. Фридляндера. - М.: Недра, 1990, с.107-116/.
При помощи данных устройств проводится «прогревание» призабойной зоны скважины, что приводит к преобразованию твердых органических отложений в текучее состояние.
Основными недостатками известных устройств является их низкая эффективность, возникающая в силу относительно небольшого удельного количества энергии (тепла), выделяемой при сгорании пороха.
Известен метод термогазохимвоздействия ("Разработка и испытание метода термогазохимвоздействия в комплексе с закачкой кислоты". И.А.Мальцев, тр. ПермНИПИнефть, "Нефтепромысловое дело", 1973, вып.9), заключающийся в закачке кислоты в нефтенасыщенный интервал и последующем сжигании в данном интервале определенного количества порохового заряда. При этом за счет герметизации обрабатываемого интервала и выбора типа порохового заряда, обеспечивающего превышение газоприхода над приемистостью пласта, забойное давление в скважине становится выше пластового. Горючие газы и кислота проходят внутрь пласта, расширяя имеющиеся и образуя новые каналы и трещины, улучшающие гидродинамическую связь скважины с пластом.
Известный метод реализуется с использованием большого количества оборудования, включающего в себя контейнеры с пороховыми зарядами, фильтры, пакера с якорями и т.д. Воспламенение заряда осуществляется по кабелю, спускаемому с трубами в скважину.
Основным недостатком данного метода является высокая сложность и стоимость его реализации в силу необходимости проведения многократных спуско-подъемных операций оборудования на забой скважины для доставки химических реагентов и пороховых зарядов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству для обработки призабойной зоны скважины является устройство непрерывного действия для перфорации и гидроразрыва нефтяных и газовых скважин, описанное в патенте CN 1978864 (дата публикации 2007-06-13).
Изобретение реализуется следующим образом: заключенный в капсулу сильный восстановитель (щелочной, щелочноземельный металлы или карбид кальция) помещают в специальный корпус взрывного устройства вместе с расположенным по периметру корпуса взрывчатым веществом. Позади корпуса помещают перфорационную бомбу. Устройство транспортируют в заданное положение по стволу скважины; включают нагнетатель давления воздуха; по достижении критической величины давления перфорационная бомба взрывается, детонирует взрывчатое вещество, расположенное по периметру корпуса. Под действием взрыва происходит перфорация нефтяного или газового пласта и одновременно проникновение сильного восстановителя в поровое пространство. Сильный восстановитель вступает в контакт с водой в поровом пространстве, вызывая химическую реакцию выделения водорода или ацетилена в зависимости от вида восстановителя. Выделяемый газ смешивается с непрерывно нагнетаемым воздухом; по достижении предела взрываемости взрывается, вызывая раскрытие трещин и, тем самым, увеличивая площадь фильтрации нефти и газа. Таким образом, способ позволяет увеличить добычу нефти и газа месторождений с низкой проницаемостью за счет непрерывной перфорации и гидроразрыва нефтяных и газовых скважин за одну операцию.
Основным недостатком данного устройства является то, что взрыв ацетилена или водорода с кислородом и воздухом в пластовых условиях является неуправляемым и маловероятным в силу возможной «фильтрации» названных газов в вышележащие слои породы-коллектора и, как следствие, невозможности достижения предела взрываемости.
Задачей изобретения является повышение продуктивности нефтяных и газовых пластов за счет эффективной очистки призабойной зоны от различного рода загрязнений.
Задача решается за счет введения в призабойную зону скважины горящих потоков ацетилена, производимых в результате взаимодействия стехиометрических количеств карбида кальция и воды; смешивания полученного ацетилена с кислородом до образования взрывчатой смеси, инициирования направленного взрыва путем пропускания искры от свечи зажигания в замкнутом пространстве одноразового устройства, которое вместе с побочными продуктами реакции получения ацетилена подлежит поднятию на поверхность и дальнейшей утилизации.
В процессе химической реакции из 1 кг карбида кальция теоретически может быть получено 406,22 г ацетилена. Кислородное горение данного объема ацетилена приводит к выделению 18,12 МДж энергии. В то же время кислородное горение 1 кг пороха, который используется в аналогах заявляемого устройства, приводит к выделению 3,8 кДж энергии. Очевидно, что эффективность очистки призабойной зоны пласта в случае использования предложенного устройства значительно повышается по сравнению с «традиционными» термогазохимическими устройствами.
Теоретически использование заявляемого устройства позволяет эффективно решать задачи удаления отложений асфальтосмолопарафиновых веществ в призабойной зоне пласта в залежах с низкой пластовой температурой.
Обоснование применения заявляемого устройства является аналогичным традиционным термогазохимическим обработкам призабойной зоны пласта, что позволяет оперативно выделять фонд скважин, пригодных для применения данных методов интенсификации добычи.
Принципиальная схема подземной части устройства для проведения обработки призабойной зоны скважины в разрезе приведена на фиг.1. и представляет собой цилиндрическую емкость, изготовленную из прочного, тугоплавкого металла или сплава, с помещенным в нее измельченным карбидом кальция 1, имеющую на боковой поверхности два сквозных отверстия, закрытые резиновой мембраной 2, разделенную на два отсека полупроницаемой мембраной 3 и закрепленную на конце нагнетательной трубы 4. Подземная часть устройства спускается в ствол скважины и размещается на уровне продуктивного пласта.
Принципиальная схема наземной части устройства для проведения обработки призабойной зоны скважины представлена на фиг.2 и представляет собой комплекс оборудования, включающего в себя компрессор 5, стравливающий клапан 6 и клапан наземной части устройства 7.
Устройство работает следующим образом. По нагнетательной трубе 4 в подземную часть устройства для проведения обработки призабойной зоны скважины подают воду, которая вступает в реакцию с карбидом кальция 1. Карбид кальция загружают в устройство в количестве, необходимом для расплавления высокомолекулярных соединений в призабойной зоне скважины, исходя из визуальной и количественной оценки создавшихся на данный момент условий (масштаб загрязнения, виды высокомолекулярных соединений, свойства породы-коллектора в призабойной зоне и т.д.). В ходе химической реакции воды с карбидом кальция 1 образуется ацетилен в газообразном состоянии и гидроксид кальция. Далее ацетилен попадает через полупроницаемую мембрану 8, изготовленную из керамического материала, в отсек для газа 4 и накапливается там. При этом полупроницаемая мембрана работает таким образом, что обратное движение ацетилена в отсек с карбидом кальция невозможно в силу конструктивных особенностей полупроницаемой мембраны. Затем для проведения обработки призабойной зоны скважины в отсек для газа 8 через нагнетательную трубу 4 и полупроницаемую мембрану 3 при помощи компрессора 5 подают кислород в объеме, необходимом для полного сгорания ацетилена. После этого выключают компрессор 5, закрывают клапан наземной части устройства 7, предотвращая выход газовой смеси обратно в нагнетательную трубу 4 и клапан подземной части устройства 9, открывают стравливающий клапан 6, за счет чего понижают давление в нагнетательной трубе 4. Стравливание давления в нагнетательной трубе необходимо произвести до начала процесса подъема отработанного устройства на поверхность из соображений промышленной безопасности. После того как заданный объем ацетилена в отсеке для газа 8 будет достигнут, срабатывает датчик газоанализатора 10 и через свечу зажигания 11 в отсек 8 попадает искра, что приводит к возгоранию ацетилена и разрыву резиновой мембраны 2. Таким образом, смесь горящего ацетилена под давлением попадает в призабойную зону скважины, что приводит к расплавлению и частичному выгоранию твердых отложений в ней и частичному разрушению твердого скелета пласта в призабойной зоне скважины, а также образованию новых трещин и расширению существующих.
После этого устройство поднимают на поверхность и утилизируют. При этом побочный продукт реакции в виде гидроксида кальция остается в устройстве и не загрязняет призабойную зону скважины.
После использования заявляемого устройства рекомендуется промыть нижнюю часть скважины от расплавленных высокомолекулярных соединений и возможных продуктов тепловой реакции. В качестве промывочной жидкости рекомендуется использовать нефть, воду и реже – глинистый раствор, в зависимости от величины пластового давления, свойств породы, слагающей пласт, а также характеристик пластового флюида. [Е.И. Бухаленко, Ю.Г. Абдуллаев. Техника и технология промывки скважин. Учебник для рабочих. М., Недра, 1982, 197 с.]

Claims (1)

  1. Устройство для обработки призабойной зоны нефтяной скважины для очистки от загрязнений, в том числе асфальтосмолопарафиновых отложений, содержащее наземную и подземные части, соединенные нагнетательной трубой, в котором подземная часть представляет собой цилиндрическую емкость с помещенным в нее реакционно-способным веществом, размещенную в стволе скважины на уровне продуктивного пласта, отличающееся тем, что наземная часть оснащена компрессором, клапаном наземной части устройства, стравливающим клапаном, подземная емкость выполнена из прочного, тугоплавкого металла или сплава, имеет на боковой поверхности в верхней ее части сквозные отверстия, закрытые резиновой мембраной, оснащена клапаном подземной части устройства, внутреннее пространство подземной емкости разделено на два отсека горизонтальной полупроницаемой керамической мембраной, нижний отсек заполнен измельченным карбидом кальция, верхний предназначен для заполнения газовой смесью из ацетилена, образующегося в нижнем отсеке в результате реакции взаимодействия карбида кальция с водой, подаваемой в нижний отсек через нагнетательную трубу, и поступающего через горизонтальную полупроницаемую керамическую мембрану в верхний отсек, и кислорода, подаваемого в верхний отсек камеры с помощью компрессора наземной части устройства по нагнетательной трубе по окончании указанной реакции, верхний отсек подземной емкости снабжен датчиком газоанализатора и свечой зажигания, срабатывающей автоматически по достижении в верхнем отсеке подземной емкости необходимого для обработки количества ацетилена.
RU2020139892A 2020-12-04 2020-12-04 Устройство для обработки призабойной зоны скважины RU2744286C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139892A RU2744286C1 (ru) 2020-12-04 2020-12-04 Устройство для обработки призабойной зоны скважины

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139892A RU2744286C1 (ru) 2020-12-04 2020-12-04 Устройство для обработки призабойной зоны скважины

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744286C1 true RU2744286C1 (ru) 2021-03-04

Family

ID=74857537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020139892A RU2744286C1 (ru) 2020-12-04 2020-12-04 Устройство для обработки призабойной зоны скважины

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744286C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044866C1 (ru) * 1992-12-30 1995-09-27 Владимир Тихонович Яковлев Пневмоснаряд для обработки призабойной зоны скважины
RU2173775C1 (ru) * 2001-01-24 2001-09-20 Общество с ограниченной ответственностью фирма "Силен" Способ обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления
RU23176U1 (ru) * 2001-11-05 2002-05-27 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "ГИТАС" Устройство для обработки призабойной зоны скважины (варианты)
RU2219333C2 (ru) * 2001-07-19 2003-12-20 Зараменских Николай Михайлович Способ обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления
CN1978864A (zh) * 2005-12-05 2007-06-13 西安通源石油科技有限公司 射孔压裂方法及装置
RU2661487C2 (ru) * 2016-04-12 2018-07-17 Общество с ограниченной ответственностью "Термохимсервис" Устройство для обработки продуктивного пласта

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044866C1 (ru) * 1992-12-30 1995-09-27 Владимир Тихонович Яковлев Пневмоснаряд для обработки призабойной зоны скважины
RU2173775C1 (ru) * 2001-01-24 2001-09-20 Общество с ограниченной ответственностью фирма "Силен" Способ обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления
RU2219333C2 (ru) * 2001-07-19 2003-12-20 Зараменских Николай Михайлович Способ обработки призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления
RU23176U1 (ru) * 2001-11-05 2002-05-27 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "ГИТАС" Устройство для обработки призабойной зоны скважины (варианты)
CN1978864A (zh) * 2005-12-05 2007-06-13 西安通源石油科技有限公司 射孔压裂方法及装置
RU2661487C2 (ru) * 2016-04-12 2018-07-17 Общество с ограниченной ответственностью "Термохимсервис" Устройство для обработки продуктивного пласта

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2427707C2 (ru) Способ увеличения добычи метана из угленосной свиты посредством быстрого окисления (варианты)
US8256521B2 (en) Consumable downhole tools
US2080875A (en) Method of and means for treating wells
US20080156482A1 (en) Method for the Treatment of the Obstructed Zones of the Parent Rock of Hydrocarbon-Producing Strata Adjacent to a Gas and Oil Well Drilling Zone in Order to Increase Productivity
US3159217A (en) Plastically deformable solids in treating subterranean formations
US4078612A (en) Well stimulating process
US10858922B2 (en) System and method of delivering stimulation treatment by means of gas generation
CN114278270B (zh) 甲烷原位控制燃爆压裂方法及其装置
US4049056A (en) Oil and gas well stimulation
CN114718539B (zh) 一种多轮次甲烷层内原位燃爆压裂方法
US2892405A (en) Fracturing formations in wells
US4102397A (en) Sealing an underground coal deposit for in situ production
US3727690A (en) Method of fracturing a natural gas bearing earth formation
US2366373A (en) Acid treating wells
US3630281A (en) Explosive fracturing of petroleum bearing formations
RU2744286C1 (ru) Устройство для обработки призабойной зоны скважины
US2804150A (en) Apparatus for removal of fluid from well bores
US3999609A (en) Explosive well stimulation method
RU2331764C2 (ru) Способ обработки призабойной зоны пластов нефтедобывающих скважин и устройство для его осуществления
RU2224103C1 (ru) Способ и устройство для термохимической обработки продуктивного пласта
US4360062A (en) Method of gaseous detonation fracturing of wells
CN106437666A (zh) 一种用于油气储层内爆炸压裂专用炸药的引爆新技术
RU2503799C2 (ru) Способ добычи сланцевого газа
US4408663A (en) Process for enlargement of rock fractures
RU2092682C1 (ru) Способ обработки пласта жидким горюче-окислительным составом