RU2100584C1

RU2100584C1 - Method for enhancing of oil well productivity

Info

Publication number: RU2100584C1
Application number: RU95110428/03A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Гончаров; Л.Д. Нитипин; Г.С. Устюжанин; А.Е. Гончаров; А.А. Шебеста
Original assignee: Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела; Гончаров Евгений Владимирович
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-12-27

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry; applicable in enhancing of oil inflow to well from oil bearing formation. SUBSTANCE: includes loading of mixture of carbon-containing and oxygen-containing substances into well at the level of perforation interval; initiation of reaction of oxidation (burning); similar treatment of bottom-hole formation zone with saturated solution of saltpeter, after restoration of hydrodynamic connection of well with formation, and completion of burning. In case of absence of hydrodynamic connection of well with formation, before next loading of mixture into well additional cutting of slots on wall perforation interval is made, and, then, above-indicated mixture is loaded into well and ignited. EFFECT: higher efficiency. 6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может быть использовано при обработке прискважинной зоны нефтеносного пласта, особенно в области оторочек. Известны способы воздействия на прискважинную зону:
обработкой растворителями, в том числе поверхностно-активными веществами, кальматирующих асфальто-смолистых отложений;
кислотными ваннами для удаления железистых соединений на фильтре и в профильтровой зоне и т.п. (Методическое руководство по освоению и повышению производительности скважин в карбонатных коллекторах. М. ВНИМИ, 1980, с. 112).The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the processing of the borehole zone of the oil reservoir, especially in the field of rims. Known methods for influencing the borehole zone:
treatment with solvents, including surfactants, masticating asphalt-resinous deposits;
acid baths to remove glandular compounds on the filter and in the filter zone, etc. (Methodical guide to the development and increase of productivity of wells in carbonate reservoirs. M. VNIMI, 1980, p. 112).

Эти способы характеризуются низкой эффективностью вследствие разрушения, кроме асфальто-смолистого и железистого цемента, и самих фильтрующих каналов при сохранении высоких значений опорных нагрузок. Кроме того, после ремонта или иных операций, сопровождающихся глушением скважины, интервалы перфорации оказываются заполненными (закальматизрованными) глинистыми веществами из бурового ("глушильного") раствора, то есть когда отсутствует гидродинамическая связь с пластом, эффективно применять вышеперечисленные способы не удается. These methods are characterized by low efficiency due to destruction, in addition to asphalt-resinous and ferrous cement, and the filter channels themselves while maintaining high values of the reference loads. In addition, after repairs or other operations involving killing the well, the perforation intervals turn out to be filled (hardened) with clay materials from the drilling fluid (“jamming”), that is, when there is no hydrodynamic connection with the formation, the above methods cannot be effectively applied.

Известен способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающий последовательную закачку в призабойную зону пласта суспензии алюминия в углеродной жидкости и раствора соляной кислоты, причем между порциями указанных компонентов вводят порции воздуха (Доклад об отечественных и зарубежных достижениях в области науки, техники и производства и рекомендаций по их использованию в газовой промышленности, т. 1, под ред. М.Х. Халлыева, РАО "Газпром", ИРИ газовой промышленности, М. 1994, разд. III, с. 12). Однако этот способ невозможно реализовать при потере гидродинамической связи скважины с пластом, а также на больших глубинах из-за сложности закачки воздуха в пласт. There is a method of thermochemical treatment of the bottom-hole formation zone, which includes sequentially injecting a suspension of aluminum in a carbon liquid and a solution of hydrochloric acid into the bottom-hole zone of the formation, whereby air portions are introduced between portions of these components (Report on domestic and foreign achievements in science, technology and production and recommendations on their use in the gas industry, vol. 1, under the editorship of M.Kh. Khallyev, RAO "Gazprom", IRI of the gas industry, M. 1994, section III, p. 12). However, this method cannot be implemented if the hydrodynamic connection between the well and the formation is lost, as well as at great depths due to the difficulty of pumping air into the formation.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому изобретению является способ повышения продуктивности нефтяной скважины, описанный в авт. св. СССР N 972060, кл. E 21 B 43-24, 1982, включающий обработку перфорированного интервала прискважинной (призабойной) зоны нефтеносного пласта раствором селитры и соляной кислоты с последующей инициацией окислительной реакции с помощью воздействия на раствор селитры электрическим током. Однако при реализации этот способ оказывается также недостаточно эффективным, когда после ремонта или "задавливания" скважины гидравлическая связь скважины с нефтяным пластом потеряна из-за разрушения в результате окислительной реакции селитры и самих фильтрующих каналов. The closest in technical essence and purpose of the claimed invention is a method of increasing the productivity of an oil well, described in ed. St. USSR N 972060, class E 21 B 43-24, 1982, including processing the perforated interval of the borehole (bottomhole) zone of the oil reservoir with a solution of nitrate and hydrochloric acid, followed by the initiation of an oxidative reaction by applying an electric current to the nitrate solution. However, when implemented, this method is also not effective enough when, after repair or "crushing" the well, the hydraulic connection between the well and the oil reservoir is lost due to the destruction of the nitrate and the filter channels themselves as a result of the oxidative reaction.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности нефтеотдачи скважины путем восстановления нефтепритоков из нефтяных оторочек в условиях потери гидравливлической связи с пластом, без образования магистральных проницаемых трещин в области водонефтяного и газонефтяного контактов. Для обработки перфорированного интервала прискважинной зоны кристаллизирующимся раствором селитры в скважину загружают смесь угдеродосодержащего и кислородосодержащего веществ до уровня не выше верхней границы интервала перфорации скважины, определяют температуру смеси и уровень искусственного забоя. После этого инициируют реакцию окисления (производят розжиг) смеси, и после ее окончания, если гидродинамическая связь скважины с нефтеносным пластом восстанавливается, то проводят обработку прискважинной зоны раствором селитры и инициируют реакцию ее окисления с асфальтосмолистыми веществами, закупоривающими фильтрационные каналы. А если гидродинамическая связь все же отсутствует, то указанные выше операции повторяют снова. The present invention solves the problem of increasing the efficiency of oil recovery by restoring oil inflows from oil rims in the conditions of loss of hydraulic connection with the reservoir, without the formation of permeable pipelines in the area of oil-water and gas-oil contacts. To process the perforated interval of the borehole zone with a crystallizing solution of nitrate, a mixture of carbon-containing and oxygen-containing substances is loaded into the well to a level not higher than the upper boundary of the interval of perforation of the well, the temperature of the mixture and the level of artificial bottom are determined. After that, the oxidation reaction is initiated (ignition is performed) of the mixture, and after its completion, if the hydrodynamic connection of the well with the oil reservoir is restored, the borehole zone is treated with a solution of nitrate and the oxidation reaction with asphalt-resinous substances clogging the filtration channels is initiated. And if the hydrodynamic connection is still missing, then the above operations are repeated again.

О том, что реакция горения смеси закончена, судят по восстановлению температуры в скважине на уровне загрузки смеси до исходной, но не ниже 60^oC, а также по восстановлению уровня искусственного забоя до первоначального или ниже него.The fact that the combustion reaction of the mixture is completed is judged by the temperature recovery in the well at the mixture loading level to the initial, but not lower than 60 ^o C, as well as by the restoration of the level of artificial bottom to the original or lower.

Для приготовления смеси в качестве кислородосодержащего вещества используют кристаллическую селитру, а в качестве углеродосодержащего размельченный уголь в соотношении 1 1 до 1 2 соответственно. To prepare the mixture, crystalline nitrate is used as an oxygen-containing substance, and crushed coal is used as a carbon-containing substance in a ratio of 1 1 to 1 2, respectively.

Можно также в качестве углеродосодержащего использовать нефть или конденсат, а в качестве кислородосодержащего концентрированный раствор перекиси водорода в количестве от 10 до 50% от объема углеродосодержащего вещества. It is also possible to use oil or condensate as the carbon-containing one, and a concentrated solution of hydrogen peroxide in an amount of 10 to 50% of the volume of the carbon-containing substance as the oxygen-containing one.

При отсутствии гидродинамической связи с пластом до очередной загрузки смеси дополнительно определяют параметры зоны опорных нагрузок в прискважинной области с помощью геофизических методов и при распространении ее на расстояние, большее чем 2 диаметра скважины, в скважине осуществляют нарезку щелей на интервале перфорации, затем загружают в скважину указанную выше смесь и разжигают ее. In the absence of hydrodynamic connection with the formation, before the next loading of the mixture, the parameters of the zone of supporting loads in the near-wellbore region are additionally determined using geophysical methods and when it is distributed to a distance greater than 2 diameters of the well, slits are cut in the well at the perforation interval, then the specified above the mixture and kindle it.

Перед инициированием розжига (окислительной реакции) смеси поверх нее помещают небольшое количество перманганата калия в количестве не более 0,5% от объема смеси. Before initiating the ignition (oxidative reaction) of the mixture, a small amount of potassium permanganate in an amount of not more than 0.5% of the volume of the mixture is placed on top of it.

Эффективность способа достигается комплексным воздействием на прискважинную зону (коллектор) нефтеносного пласта высокой температуры (до 800-900^oC), которая получается в процессе горения, химически активных веществ (NO₂, N₂O, O₂, CO₂, N), выделяющихся при реакции окисления аммиачной селитры, например, углеродом, а также углеводородов, содержащихся в нефти и конденсате.The effectiveness of the method is achieved by a complex effect on the borehole zone (reservoir) of the oil-bearing formation of high temperature (up to 800-900 ^o C), which is obtained in the process of combustion, chemically active substances (NO ₂ , N ₂ O, O ₂ , CO ₂ , N), released during the oxidation reaction of ammonium nitrate, for example, carbon, as well as hydrocarbons contained in oil and condensate.

Большая часть этих химически активных веществ выделяется в газообразной форме, т. е. в виде пузырьков газа, поднимающихся по эксплуатационной колонне, что делает организуемый процесс сходным с процессом аэрирования. Most of these chemically active substances are released in gaseous form, i.e., in the form of gas bubbles rising along the production casing, which makes the process being organized similar to the aeration process.

При разработке нефтеносного пласта поток флюида выталкивается в перфорированную часть скважины под действием пластового давления P_пл, которое в обычных условиях должно быть больше давления жидкости в скважине

. Закупорка фильтрационных каналов прискважинной зоны асфальтосмолистыми веществами (асфальтенами, парафинами и т.п.) приводит к сокращению и полному прекращению притока флюида в скважину. После проведения реакции окисления (горения) смеси кислородосодержащего и углеродосодержащего вещества за счет снижения удельного веса заполняющей скважину жидкости (нефти или конденсата) из-за наполнения ее пузырьками газообразных продуктов реакции давление в скважине значительно снижается (

). Как следствие, градиент давления между пластовым давлением флюида P_пл и давлением в скважине увеличивается, т. е. удается создать условие

, что приводит к миграции флюида к скважине через зону кольматации. При этом зона кольматации также подвергается воздействию химически активных компонентов реакции и высокой температуры, что обеспечивает выплавление парафинов, асфальтенов, перевод других засоряющих каналы веществ в подвижное состояние и вынос их к устью скважины. То есть, кроме градиента давления, увеличивается проницаемость коллектора из-за микротрещин, образующихся при термической реакции в прискважинной зоне, и соответственно, снижается вязкость дренируемого флюида. Это и приводит к восстановлению гидродинамической связи скважины с нефтеносным пластом и повышению притока флюида в скважину.When developing an oil reservoir, the fluid flow is pushed into the perforated part of the well under the action of reservoir pressure P _PL , which under normal conditions should be greater than the pressure of the fluid in the well

. Clogging of the filtration channels of the near-wellbore zone with asphalt-resinous substances (asphaltenes, paraffins, etc.) leads to a reduction and complete cessation of fluid flow into the well. After the oxidation (combustion) reaction of a mixture of oxygen-containing and carbon-containing substances by reducing the specific gravity of the fluid filling the well (oil or condensate) due to the filling of gaseous reaction products with bubbles, the pressure in the well decreases significantly (

) As a result, the pressure gradient between the reservoir fluid pressure P _pl and the pressure in the well increases, i.e., it is possible to create the condition

, which leads to the migration of fluid to the well through the zone of mudding. In this case, the zone of mudding is also exposed to chemically active components of the reaction and high temperature, which ensures the melting of paraffins, asphaltenes, the transfer of other clogging channels of substances into a mobile state and their removal to the wellhead. That is, in addition to the pressure gradient, the permeability of the reservoir increases due to microcracks formed during the thermal reaction in the near-wellbore zone, and accordingly, the viscosity of the drained fluid decreases. This leads to the restoration of the hydrodynamic connection of the well with the oil reservoir and an increase in the flow of fluid into the well.

На фиг. 1 схематически показана скважина в массиве горных пород, пересекающая нефтеносный пласт; на фиг. 2 поперечный разрез скважины А-А с диаграммой перераспределения нормальных напряжений в зоне опорных нагрузок до нарезки щелей (I) и после (II); на фиг. 3 диаграмма распределения давлений до (I) и после (II) окислительной реакции селитры. In FIG. 1 schematically shows a well in a rock mass intersecting an oil reservoir; in FIG. 2 is a cross-sectional view of well AA with a diagram of redistribution of normal stresses in the zone of support loads before cutting slots (I) and after (II); in FIG. 3 diagram of the pressure distribution before (I) and after (II) the oxidative reaction of nitrate.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

В скважину 1, оборудованную насосно-компрессорными трубами (НКТ) 3, вскрывающую нефтеносный пласт 2 и перфорированную на интервале 4, загружают смесь 5 кислородосодержащего и углеродосодержащего веществ таким образом, чтобы верхний уровень загруженной смеси 5 располагался не выше верхнего уровня 6 отверстий интервала 4 перфорации. Кислородосодержащее и углеродосодержащее вещества для смеси 5 смешивают в соотношении 1 (1-2) соответственно. В качестве кислородсодержащего вещества может быть использована кристаллическая селитра, а в качестве углеродосодержащего размельченный древесный уголь, сульфоуголь и т.п. Указанные компоненты смешивают, например, в цементировочном агрегате, добавляя для связки небольшое количество нефти или конденсата, и закачивают в скважину 1 через НКТ 3. Вес смеси 5 рассчитывают, исходя из объема скважины от искусственного забоя 7, положение которого предварительно определяют, до верхнего уровня 6 отверстий перфорации и удельного веса смеси. В качестве углеродосодержащего вещества могут быть также использованы нефть или конденсат, тогда в качестве кислородосодержащего используют концентрированный раствор перекиси водорода в количестве от 10 до 50% от объема углеродосодержащего вещества в зависимости от концентрации. Затем измеряют температуру смеси 5 в скважине (например, термометром ТЭГ) и осуществляют инициирование окислительной реакции, для чего известными способами повышают температуру на уровне загруженной смеси, например, с помощью реакции магния с соляной кислотой. A mixture of oxygen-containing and carbon-containing substances 5 is loaded into the well 1 equipped with tubing 3, opening the oil reservoir 2 and perforated in the interval 4 so that the upper level of the loaded mixture 5 is not higher than the upper level 6 of the holes of the perforation interval 4 . Oxygen-containing and carbon-containing substances for mixture 5 are mixed in a ratio of 1 (1-2), respectively. Crystalline nitrate can be used as an oxygen-containing substance, and pulverized charcoal, sulfonated coal, etc. can be used as a carbon-containing substance. These components are mixed, for example, in a cementing unit, adding a small amount of oil or condensate for the binder, and pumped into the well 1 through tubing 3. The weight of the mixture 5 is calculated based on the volume of the well from artificial bottom 7, the position of which is previously determined, to the upper level 6 holes of perforation and specific gravity of the mixture. Oil or condensate can also be used as the carbon-containing substance, then a concentrated solution of hydrogen peroxide in an amount of 10 to 50% of the volume of the carbon-containing substance depending on the concentration is used as the oxygen-containing substance. Then measure the temperature of the mixture 5 in the well (for example, with a TEG thermometer) and initiate the oxidation reaction, for which the known methods increase the temperature at the level of the loaded mixture, for example, by the reaction of magnesium with hydrochloric acid.

Для снижения температуры начала окислительной реакции поверх смеси 5 насыпают перманганат калия 8 в количестве не более 0,5% от общего объема. При этом образуется дополнительное количество кислорода и снижается точка начала окислительной реакции. Объем используемого перманганата калия определен экспериментально. Время окончания реакции и оценку эффективности ее проведения определяют комплексом исследований скважины, в которые включают периодический замер температуры в скважине 1 (через 6-12 ч) и положение искусственного забоя 7. To reduce the temperature of the onset of the oxidation reaction, potassium permanganate 8 is poured over mixture 5 in an amount of not more than 0.5% of the total volume. In this case, an additional amount of oxygen is formed and the point at which the oxidation reaction begins. The volume of potassium permanganate used is determined experimentally. The time of the end of the reaction and the assessment of the effectiveness of its implementation is determined by the well research complex, which includes periodic measurement of temperature in the well 1 (after 6-12 hours) and the position of the artificial face 7.

Реакцию считают законченной при восстановлении температуры до исходной (но не ниже 60^oC, когда происходит отверждение расплавленных парафинов в прискважинной зоне) и при положении искусственного забоя на уровне, а в отдельных случаях ниже уровня, который был до загрузки смеси.The reaction is considered complete when the temperature is restored to the original temperature (but not lower than 60 ^o C, when the solidification of the molten paraffins in the near-well zone occurs) and when the artificial bottom is at the level, and in some cases, below the level that was before the mixture was loaded.

Если после окончания реакции окисления смеси 5 гидродинамическая связь скважины 1 с пластом 2 восстанавливается, о чем можно судить, например, по увеличению значения пластового давления P_пл, то приступают к обработке прискважинной зоны кристаллизующимся раствором селитры и инициированию ее окислительной реакции для увеличения интенсивности притока флюида в скважину.If after the end of the oxidation reaction of mixture 5, the hydrodynamic connection of well 1 with formation 2 is restored, which can be judged, for example, by increasing the value of reservoir pressure P _pl , then we proceed to treat the borehole zone with a crystallizing saltpeter solution and initiate its oxidative reaction to increase the intensity of fluid flow into the well.

При отсутствии гидродинамической связи скважины с пластом (отсутствии существенного роста упомянутых показателей) операции по загрузке в скважину смеси 5 и ее розжигу (окисление) повторяют 2-3 раза. Если и в этом случае не удается восстановить гидродинамическую связь с пластом, то с помощью геофизических исследований, например, гамма-гамма каротажа, определяют область 9 распространения опорных нагрузок (фиг. 2), которая характеризуется низкой проницаемостью, высокой плотностью пород. В таких условиях она обычно превышает по радиусу расстояние 2d, где d диаметр скважины 1, но меньше чем зона кольматации 10 (Методические указания по щелевой разгрузке прискважинной зоны. Л. ВНИМИ, 1987, стр. 8-15). Затем осуществляют повторную перфорацию интервала 4 образованием продольных щелей 11 методом пескоструйной перфорации, а потом повторяют операции по загрузке смеси 5 и инициированию окислительной реакции. Нарезка продольных щелей 11 оказывает разгружающее действие на горные породы, слагающие прискважинную зону в области 9 опорных нагрузок (см. диаграмму напряжений на фиг. 2). При этом проницаемость этих пород увеличивается, после чего с помощью горения смеси 5 (термогазодинамической обработки прискважинной зоны) добиваются развития дополнительных микротрещин в породах этой области и, тем самым, в зоне 10 кольматации, увеличения пористость пород, что приводит к восстановлению гидродинамической связи скважины с пластом. In the absence of hydrodynamic connection between the well and the formation (the absence of a significant increase in the aforementioned indicators), the operations of loading mixture 5 into the well and its ignition (oxidation) are repeated 2-3 times. If, in this case, it is not possible to restore the hydrodynamic connection with the formation, then using geophysical studies, for example, gamma-gamma-ray logging, determine the area 9 of the distribution of reference loads (Fig. 2), which is characterized by low permeability, high density of rocks. Under such conditions, it usually exceeds the radius of 2d, where d is the diameter of the well 1, but less than the zone of mud 10 (Methodological instructions for the slotted unloading of the borehole zone. L. VNIMI, 1987, p. 8-15). Then re-perforation of interval 4 is carried out by formation of longitudinal slots 11 by sandblasting, and then the operations of loading mixture 5 and initiating an oxidation reaction are repeated. Cutting the longitudinal slots 11 has a discharging effect on the rocks composing the borehole zone in the region of 9 supporting loads (see the stress diagram in Fig. 2). At the same time, the permeability of these rocks increases, after which, by burning mixture 5 (thermogasdynamic treatment of the borehole zone), additional microcracks are developed in the rocks of this region and, therefore, in the zone of mudding 10, the porosity of the rocks is increased, which leads to the restoration of the hydrodynamic connection of the well with layer.

Применение предлагаемого способа по сравнению с прототипом и другими аналогичными способами позволяет повысить эффективность эксплуатации нефтяных скважин путем восстановления и увеличения ее продуктивности, особенно в области нефтяных оторочек, когда можно получить дополнительное количество флюида, при этом образование глубоких проницаемых трещин до водо- и газосодержащих пластов не происходит. The application of the proposed method in comparison with the prototype and other similar methods can improve the efficiency of oil wells by restoring and increasing its productivity, especially in the field of oil rims, when you can get an additional amount of fluid, while the formation of deep permeable cracks to water and gas reservoirs is not going on.

Кроме того, при осуществлении способа химически активные газообразные вещества образуются и вступают в реакцию непосредственно в зоне, где необходимо их воздействие, и до устья скважины их активные производные (кислоты, соли) не доходят, то есть коррозирование и загрязнение окружающей среды отсутствует. In addition, when implementing the method, chemically active gaseous substances are formed and react directly in the zone where their action is necessary, and their active derivatives (acids, salts) do not reach the wellhead, i.e. there is no corrosion and environmental pollution.

Claims

1. A method of increasing the productivity of an oil well, including treating the perforated interval of the near-wellbore zone of the oil reservoir with a solution of nitrate and initiating an oxidative reaction, characterized in that prior to treatment, a mixture of carbon-containing and oxygen-containing substances is loaded into the well to a level not higher than the upper boundary of the interval of perforation of the well, the temperature of the mixture is determined and the level of artificial slaughter, then initiate the oxidation reaction of the mixture and after its completion during the restoration of hydrodynamic the well of the well with the formation is processing the borehole zone with a crystallizing saltpeter solution, and in the absence of a hydrodynamic connection, the preparatory operations are repeated until it is restored.

2. The method according to claim 1, characterized in that the end of the oxidation reaction of the mixture is judged by restoring the temperature in the well to the original, but not lower than 60 ^o C, and restoring the level of artificial slaughter not higher than the original.

3. The method according to claim 1, characterized in that crystalline nitrate is used as the oxygen-containing substance, and crushed coal is used as the carbon-containing substance in a ratio of 1 (1 2), respectively.

4. The method according to claim 1, characterized in that oil or condensate is used as the carbon-containing substance, and a concentrated solution of hydrogen peroxide in the amount of 10 50% of the volume of the carbon-containing substance is used as the oxygen-containing substance.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that in the absence of hydrodynamic connection with the formation, before the next loading of the mixture, the parameters of the zone of supporting loads in the near-well zone are additionally determined using geophysical methods and when it is distributed over a distance of more than 2d, where d is the diameter of the well , m, they cut cracks in the interval of perforation of the well, and then produce the next loading of the mixture into the well.

6. The method according to PP.1 to 5, characterized in that before initiating the oxidative reaction of the mixture, potassium permanganate in an amount of not more than 0.5% of the volume of the mixture is placed on top of the latter.