SU1068046A3 - Способ создани в нефт ном пласте очага горени - Google Patents

Abstract

СПОСОБ СОЗДАНИЯ В НЕФТЯНОМ ПЛАСТЕ ОЧАГА ГОРЕНИЯ Путем сжигани  в пласте горючего материала последовательной закачкой в него зажигатель ной смеси, состо щей из горючего материала и окислительного катализатора , и кислорода или кислородсодержащей газовой смеси,, отлит чающийс  тем, что, с целью снижени  энергозатрат, перед закачкой кислорюда или кислородсодержащей газовой смеси в пласт закачивают альдегиды.или гексаналь, или этилгексанал1з , или азо-5ис-изс ласл ный нитрил с , или гексаналь с кумилгидропероксидом. О СХ) о о: ipus.i

Description

Изобретение относитс  к нефт но промышленности, в частности, при разработке залежей нефти с использованием термических способов. При добыче нефти путем термического воздействи  создают огне вой фронт в зоне вокруг скважины путем воспламенени  нефти в пласте Огневой фронт, температура которого в основном составл ет 400-600°С, можно стабилизировать путемнепрерывного нагнетани  кислорода или кислородсодержащей газовой смеси (в большинстве случаев .воздуха) и прод вигать в горизонтальной плоскости с оптимальной скоростью и геометрией в пластах в направлении соответс венно расположенных эксплуатационны скважин. Используетс  также термическа  обработка призабойкой зоны пласта дл  восстановлени  или улучшени  прони даемости. Если причина ухудшени  условий проницаемости заключаетс  в засорении пор отложившимис  т желыми углеводородами или в изменении водонасыщени , то примен етс  боле.е низка  температура (около 100-200°С), а если преследуетс  цель изменени  структуры породы , то создают температуру (4001000 с ), при удалении воды из глинисты:1С пород, разложении карбонатов и при укреплении породы вокруг сква жины. При термической обработке пласта необходимым и главным элементом  вл етс  создание в пласте очага горе ни . Известны различные способы созда ни  очага горени  в нефт ном пласте Известен способ создани  в пласт очага горени , согласно которому в пласт нагнетаетс  раствор элементарного фосфора с сероуглеродом, затем в -раствор нагнетаетс  воздух , при этом сероводород улетучиваетс , вследствие чего фосфор вход в соприкосновение с воздухом и загораетс . Путем нагнетани  воздуха и горючих газов аккумулируют тепло причем фосфор может нагнетатьс  в пласт в виде масл ной или водной эмульсии 13. Недостатком способа  вл етс  образование при сгорании фосфора сильно корродирующих побочных продуктов , которые могут нанести ущерб сооружени м скважины. Из1зестен также способ создани  в нефт ном пласте очага горени , со ласно которому зона пласта, расположенна  вокруг дна скважины, подвергаетс  предварительному нагре ву паром, затем с потоком пара в пл подаю р льн ное масло и далее подают воздуз. Пар смешиваетс  с воздухом , и  роисходит самовозгорание льн ного масла С2. Недостаток этого способа заключаетс  в том, что дл  зажигани  пласта в скважине следует размещать как минимум две независимые одна от другой системы труб, а вследствие повышенной взрывоопасности нужно осуществл ть специальные меропри ти  по технике безопасности. Наиболее близким к изобретению .  вл етс  способ создани  в нефт ном пласте очага горени  путем сжигани  в пласте горючего материала последовательной закачкой в него зажигательной смеси, состо щей из горючего материала и окислительного катализатора , и кислорода или кислородсодержащей газовой смеси, в котором последовательно закачивают легко окисл емые растительные масла, затем нагнетаетс  масл на  суспензи , содержаща  ускор ющие окисление промоторы (например, пиридин) и окислительные катализаторы (например, нафтенат кобальта), Эта суспензи  поджигаезтс  при помощи кислородсодержащего газа, предварительно подогретого на поверхности, целесообразнее всего воздуха ГЗ. Данный способ характеризуют большие; энергозатраты, св занные с. использованием внешнего источника тепла . Цель изобретени  - снижение энергозатрат . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу создани  в нефт ноМ пласте очага горени  путем сжигани  в пласте горючего материала последовательной закачкой в него -зажигательной смеси, состо щей из горючего материала и окислительного катализатора, и кислорода или кислородсодержащей газовой смеси, перед закачкой кислррода или кислородсодержащей газовой смеси в пласт закачивают альдегиды или гексаваль, или этил-гексаналь, или азо-Бис-изомасл ный нитрил с , или гексаналь с кумилгидропероксидом . Сущность изобретени  заключаетс  в том, что нагревание зажигательной . смеси до температуры воспламенени  не требуетс  или температуру воспламенени  зажигательной смеси можно снизить до температуры, преобладающей в скважине, если к указанной известной смеси (зажигательной) добавить радикальные инициаторы. В, присутствии радикальных инициаторов зажигательна  смесь при подаче кислорода или кислородсодержащей газовой смеси при температуре скважины самопроизвольно окисл етс  (воспламен етс ) и во врем  окислени  выдел ет достаточно тепла дл  нагрева заранее поданного или с самого начала имевшегос  горючего материала до температуры воспламенени .

Предложенный способ предусматривает подачу в пласт горючего материала , затем зажигательной смеси, состо щей из горючего материала и окислительного катализатора, и радикального инициатора окислени , растворимого в горючем материале или смешивающимс  d ним, и последующую подачу кислорода или кислородсодержащей газовой смеси. .

В качестве горючих материалов могут примен тьс  обычные горючие материалы, например высыхающие или полувысыхающие масла, жирные кислоты , триглицериды жирных кислот и пр. Наиболее целесообразно в качестве горючего материала примен ть отходы промышленности переработки растений , например, жирные кислоты мыльного осадка. До сих пор применение подобных сильно загр зненных материалов переменного состава дл  основанной на химическом воспламенении обработки пластов путем горени  считалось невозможным, поскольку зти горючие материалы могут содержать значительное количество веществ, сдерживающих окисление. - Однако обнаружено, что при химическом воспламенении с применением согласно изобретению радикальных инициаторов возможное сдерживающее окисление воздействие примесей надежно и с избытком компенсируетс  ускор ющим окисление воздействием инициаторов. Поэтому в предлагаемом способе можно с успехом утилизировать отходы, которые до сих пор считались бесполезныг м дл  способа сжигани .

Если подлежащий обработке пласт с самого начала достаточно насыщен нефтью, то,разумеетс , нет необходимости подавать перед воспламенением горючий материал. В этом случае примен етс  лишь горючий материал , представленный одним компонентом зажигательной смеси.

В качестве катализатора в способе согласно изобретению принимаютс  обычные дл  этих целей и известные окислительные катализаторы, например- соли переходных металлов (нафтенат кобальта). Единственное требование,, предъ вл емое к катализатору , состоит в том/ что он должен смешиватьс  с горючим материало и радикальным инициаторсм. В качестве катализатора предпочтительными  вл ютс  соли кобальта, образуемые органическими кислотами с большой длиной цепи.

в качестве радикальных инициаторов в предлагаемом способе могут примен тьс  органические соединени  как разлагающиес  при ЗО-ЮО С с выделением радикалов, так и иницииру ющие радикалы. Наиболее предлочтительным  вл ютс , например, следующие типы соединений: перекиси и гидроперекиси (например, перекись ди-грет -бутила), надкислоты

(например, надуксусна  и пербензойна  кислоты), альдегиды (например, масл ный и пропионовый альдегиды), затем азосоединени , разлагающиес  с выделением радикалов. Наиболее

выгодным инициатором оказалс  масл ный альдегид. Указанные инициаторы должны раствор тьс  в остальных компонентах зажигательной смеси, т.е. в горючем материале и катализаторе , или полностью смешиватьс  с ними.

Радикальные инициаторы примен ютс  в зажигательной смеси в количестве 1-50% от количества горючего материала. Количество инициатора дл  данного случа  определ етс  при помощи предварительных опытов. Из экономических соображений целесообразно брать минимальновозможное количество инициатора, так как избыток последнего при снижении однажды температуры воспламенени  зажигательной смеси до температуры , преобладающей в скважине,не дает особых преимуществ. Если

температура пластов ниже, то следует примен ть больше инициатора.

Большим преимуществом предлагаемого способа  вл етс  отсутствие необходимости предварительного подогрева горючей смеси, т.е. дл  этого не нужны ни специальные устррйства , ни расход энергии. Зажигательна  смесь не  вл етс  корродирующей и при ее сгорании не

образуютс  корродирукмцие продукты. Зажигательную смесь можно подавать в скважину обычньп«1И насосами в два приема (сначала горючий материал+ .

катализатор, затем инициатор).

При осуществлении способа бла- годар  изменению скорости подачи кислородсодержеццего газа температуру зоны вокруг дна можно регулировать в широких пределах (например , 200-1000 С) . Таким образе, можно регулировать температуру, завис щую от состо ни  соответствующего пласта и необходимую дл 

внесени  желательного изменени , например дл  удалени  воды или отложившихс  т желых углеводородов выбираетс  более низка , дл  изменени  структуры породы - более высока  температур.

И, наконец, еще одно преимущество способа согласно изобретению состоит в том, что (йсли предусмотрена соответствующа  конструкци  скважины) имеетс  возможность одновременного воспламенени  и обработки нескольких пластов, что создаетс  за счет отсутстви  необходимости предварительного нагрева кислородсодержащего газа.

П р и м. е р 1. Дл  эксперимента используют изготовленный из Нержавеющей стали адиабатический трубный реактор длиной 245 мм и вн ренним диаметром 25 мм. В начальны отсек реактора на длину 145 мм засьтают песок крупностью 0,25-0,5 м который не содержит органических Примесей и металлических вкраплени Этот отрезок  вл етс  моделью отрезка , в котором осуществл етс  подача в скважину. Оставшуюс  част реактора длиной 100 мм заполн ют смесью из 50 г песка высшего качества , 7 мл кислой жирной кислоты МЫЛЬНОГО осадка, 0,5 мл нафтената кобальта и 3 мл масл ного ангидрида . Заполнение происходит в аргоновой атмосфере. Этот отрезок представл ет модель запального отрезка . Начальна  температура реактора установлена на уровне 40с, так как на практике на дне скважин г основном преобладает подобна  температура.- Затем в реактор нагнетают воздух комнатной температуры под давлением 38 ат. В конце реактора измер ют температуру 31О что доказывает, что при применении зажигательной смеси согласно изобретению достаточно нагнетать воздух с температурой 20°С дл  начала процесса окислени .

П р и м е р 2. Опыт провод т аналогично примеру 1, с той разницей , что вместо кислой жирной кислоты )«лльного осадка примен ют равное количество рапсового масла и начальную температуру реактора устанавливают на уровне . Воздух комнатной температуры нагнетают под давлением 50 ат. В конце реактора измер ют температуру , что указывает на то, что нагнетаемый воздух комнатной температуры в зажигательной смеси, имеющей состав согласно изобретению , в состо нии привести в действие , окислительный процесс.

Заметим, что на практике применение атмосферы инертного газа не  вл етс  необходимостью, так как а коллекторе количество кислорода по сравнению с количеством масла незначительно, т.е. окисление не может начатьс  до нагнетани  воздуха .

П р и м е р 3. Рассмотрим вопрос о том,  вл етс  ли количс..во тепла, что вьщел етс  при окислении зажигательной смеси, имеющей состав согласно изобретению, достаточным дл  воспламенени  горючих веществ, наход щихс  в пласте (или заранее поданных в пласт).

Трубный реактор длиной 4 м и диметром 69 мм заполн ют смесью, моделирующей материал пластов, а именно песко л пропитанным нефтью. В переднем отрезке реактора размещают по длине 20 см зажигательную смесь следующего состава: SiO2 . 1100 г; кисла  жирна  кислота мыль го осадка 220 мл; зиккозоль № 6 (катализатор) 22 мл; масл ный альдегид 33 мл.Дл  прослеживани  за продвижением огневого фронта по всей длине реактора распредел ют 9 термоэлементов в следующей последовательности: 9-й термоэлемент на рассто нии 2 см.от начала трубы; 8-Й термоэлемент на рассто нии 15 см от начала трубы, термоэлементы 7-1 каждый на рассто нии 10 см от предыдущего термоэлемента. Термоэлементы 9 и 8 регистрируют температуру зажигательной смеси, прочие термоэлементы дают возможность следить за продвижением огневого фронта. Температурные значени , зарегистрированные термоэлементами, представлены на фиг„1 как функци  времени.

Реактор нагревают до 45°С (температура в скважине). Затем под давлением 20 бар подают воздух со скоростью 300 л/ч.

В указанных услови х в области моделирующего образуетс  стабильный огневой фронт, перемешивающийс  со. скоростью 15-2friCM/4 Таким образом, при использова 1ии зажигательной смеси согласно изобретению окисление может начатьс  и при помощи воздуха комнатной температуры , при этом зажигательна  смесь вЕлдел ет достаточно тепла дл  воспламенение горючих веществ, наход щихс  в пластах. Процесс горени , протекающий в пласте, контролируетс  подачей кислорода, т.е. путем изменени  скорости подачи воздуха измен ют скорость перемещени  огневого фронта и при прекращении подачи воздуха процесс горени  прерываетс .

Пример 4. Эксперимент повтор ют по примеру 3, с той разницей , что в качестве инициатора примен ют масл ный альдегид в количестве 17 мл. Температурные значени , зарегистрированные термоэлементами , представлены на фдг.2 как функци  времени. Из фиг.2 еледует , что в этом случае воспламен ютс  горючие материалы, наход щиес  в коллекторном пласте, и образуетс  стабильный огневой фронт. Примеры 5-12. Осуществл ют аналогично примеру 1, с той разницей,-что примен ют горючие материалы, катализаторы и инициаторы , указанные в таблице. Кроме того, в таблице приведены температура начального участка реактора, конечна  температура и врем , необходимое дл  достижени  конечной температуры.

Катализатор Зиккозоль  вл етс  раствором версатата кобальта в толуоле (содержание кобальта 6%).

tf

Применение предлагаемого способа приводит к снижению энергозатрат (в св зи с исключением использовани  тепла извне) и повышению безопасности работ.

10 мл жирной кисло0 ,5 мл нафтената 3 мл нонилаль- 75 кобальта дегида ты с осадком мыла

То же

То же I I -

iпл нафтензта

- t кобальта

- -

1 мл зиккозол 

10 ,55 мл зиккозол 

11 8 мл рапсового мас1 мл нафтената кобальта ла

8 мл жирной кислоты

1 мл зиккозос осадком мыла -ь л  + 2 мл коксового масла

237 34

52

250

110 216 180

46

1,4 мл 2-этилгексанал  92

80

163

3 мл масл ного альдегида + 44 + 0,1 мл азоБис-изомасл ного нитрила+ 0,1754 г МпВ4О-,-Н2О

71 11 40

2 мл масл но275 86 го альдег.ида 60

О,2 масл ного

175 9 альдегида 73

600SpeMft

gjuf.z

Claims (1)

1. СПОСОБ СОЗДАНИЯ В НЕФТЯНОМ ПЛАСТЕ ОЧАГА ГОРЕНИЯ путем сжигания в пласте горючего материала последовательной закачкой в него зажигатель * ной смеси, состоящей из горючего материала и окислительного катализатора, й кислорода или кислородсодержащей газовой смеси, отлит чающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, перед закачкой кислорода или кислородсодержащей газовой смеси в пласт закачивают альдегиды.или гексаналь, или этилгексаналь, или азо-5ис -изомасляный нитрил с МпВ₂О₇-Н2О, или гексаналь с кумилгидропероксидом.

   SU„„ 1068046 фигЛ