RU2126084C1

RU2126084C1 - Method for thermochemical treatment of bottom-hole zone of bed

Info

Publication number: RU2126084C1
Application number: RU97111229/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Александров (RU); Евгений Николаевич Александров; Карина Григорьевна Щербина (UA); Карина Григорьевна Щербина; Алексей Яковлевич Лобойко (UA); Алексей Яковлевич Лобойко; Алексей Алексеевич Сахаров (UA); Алексей Алексеевич Сахаров; Евгений Венедиктович Дараган (RU); Евгений Венедиктович Дараган; Эдуард Борисович Мовшович (RU); Эдуард Борисович Мовшович; Геннадий Пантелеймонович Доманов (RU); Геннадий Пантелеймонович Доманов
Original assignee: Евгений Николаевич Александров; Алексей Яковлевич Лобойко; Евгений Венедиктович Дараган
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-02-10

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: according to method, injected into bottom-hole zone of bed being treated is inflammable-oxidizing compound which contains following components; urea, nitric acid, acetic acid, potassium permanganate, carborane, ammoniacal saltpeter, and water. Introduced into zone of location of inflammable-oxidizing compound is burning initiator with following components, mass%: aluminium 10-30, chromium oxide 70-90. Amount of introduced burning initiator is not over 10% of mass of components of inflammable-oxidizing compound with subsequent completion of well. Inflammable-oxidizing compound contains components preferably in following proportions, mas.%: urea, 18-30; nitric acid, 4.0-6.0; acidic acid, 4.5-5.5; potassium permanganate, 0.01-0.02; carborane, 0.3-3.0; water, 13-18; ammoniacal saltpeter, up to 100. Used in function of carborane is isopropylmetacarborane. Application of the method allows for enhancing efficiency in process of completing new wells and in stimulation of used wells. It cuts treating period and increases permeability of bed. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам термохимического воздействия на призабойную зону пласта, и может быть использовано для улучшения проницаемости и восстановления продуктивного пласта при добыче нефти, газа и газового конденсата. The invention relates to the oil industry, in particular to methods of thermochemical treatment of the bottomhole formation zone, and can be used to improve permeability and recovery of the productive formation during oil, gas and gas condensate production.

Известен способ для термохимической обработки прискважинной зоны нефтяного пласта, включающий последовательную закачку в зону пласта горючеокислительного состава (ГОС), содержащего кислородсодержащее органическое соединение или их смесь, водный раствор нитрита натрия, затем закачку в зону расположения ГОС соляной кислоты [1] . После закачки в пласт реагентов в прискважинной зоне происходит внутрипластовое горение, при этом индукционный период внутрипластовой экзотермической реакции составляет более 100 минут, а общее время обработки скважины достигает 400 минут, что является основным ограничением для широкого использования способа обработки глубинных скважин. A known method for thermochemical treatment of the borehole zone of an oil reservoir, comprising sequentially injecting into the formation zone a combustible-oxidizing composition (GOS) containing an oxygen-containing organic compound or a mixture thereof, an aqueous solution of sodium nitrite, then injecting hydrochloric acid into the GOS location [1]. After reagents are injected into the formation in the near-wellbore zone, in-situ combustion occurs, while the induction period of the in-situ exothermic reaction is more than 100 minutes, and the total well treatment time reaches 400 minutes, which is the main limitation for the widespread use of the downhole treatment method.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ термохимической обработки пласта, включающий закачку в зону продуктивного пласта горючеокислительного состава, содержащего водный раствор нитрата аммония (аммиачной селитры), хлористого аммония и/или гидроортофосфата аммония, введение в зону расположения горючеокислительного состава инициатора горения, в качестве которого используют пороховой заряд взрывчатого вещества (ВВ) [2]. Достаточно длительное время обработки (~130 с), использование ВВ и довольно сложная организация способа ограничивают возможности его использования. The closest in technical essence to the claimed is a method of thermochemical treatment of the formation, including the injection into the zone of the productive formation of a combustive-oxidizing composition containing an aqueous solution of ammonium nitrate (ammonium nitrate), ammonium chloride and / or ammonium phosphate, introducing into the zone of the location of the combustible-oxidizing composition of the combustion initiator the quality of which use the powder charge of an explosive (BB) [2]. A sufficiently long processing time (~ 130 s), the use of explosives and the rather complicated organization of the method limit the possibilities of its use.

Задачей изобретения является создание нового способа термохимической обработки призабойной зоны пласта, позволяющего: повысить эффективность обработки за счет увеличения удельного теплового эффекта и общего количества тепла, выделяющегося при сгорании компонентов; повысить безопасность процесса; снизить время внутрипластовой экзотермической реакции; повысить проницаемость пласта за счет образования в нем магистральных трещин; повысить продуктивность скважин. The objective of the invention is the creation of a new method of thermochemical treatment of the bottomhole formation zone, which allows: to increase the processing efficiency by increasing the specific heat effect and the total amount of heat released during the combustion of components; increase process safety; reduce the time of in-situ exothermic reaction; increase the permeability of the formation due to the formation of main cracks in it; increase well productivity.

Задача достигается тем, что способ термохимической обработки призабойной зоны пласта включает закачку в зону обработки пласта горючеокислительного состава, содержащего мочевину, азотную кислоту, уксусную кислоту, перманганат калия, карборан, аммиачную селитру и воду, введение в зону расположения горючеокислительного состава инициатора горения, содержащего 10-30 мас. % алюминия и 70-90 мас.% оксида хрома VI в количестве не более 10 % от массы компонентов горючеокислительного состава с последующим освоением скважины, при этом ГОС содержит компоненты преимущественно при следующем соотношении, мас.%:
Мочевина - 18 - 30
Азотная кислота - 4,0 - 6,0
Уксусная кислота - 4,5 - 5,5
Перманганат калия - 0,01-0,02
Карборан - 0,3 - 3,0
Вода - 13 - 18
Аммиачная селитра - До 100
а в качестве карборана используют преимущественно изопропилметакарборан.The objective is achieved in that the method for thermochemical treatment of the bottom-hole formation zone includes injection into the treatment zone of a formation of a fuel-oxidizing composition containing urea, nitric acid, acetic acid, potassium permanganate, carboran, ammonium nitrate and water, introducing a combustion initiator containing 10 -30 wt. % aluminum and 70-90 wt.% chromium oxide VI in an amount of not more than 10% by weight of the components of the fuel-oxidative composition with subsequent development of the well, while the GOS contains components mainly in the following ratio, wt.%:
Urea - 18 - 30
Nitric acid - 4.0 - 6.0
Acetic acid - 4.5 - 5.5
Potassium Permanganate - 0.01-0.02
Carboran - 0.3 - 3.0
Water - 13 - 18
Ammonium Nitrate - Up to 100
and as carborane, isopropylmethacarborane is mainly used.

ГОС готовят на поверхности, смешивая компоненты в следующей последовательности: вода, мочевина, селитра, концентрированная 54-68 %-ная азотная кислота, уксусная кислота 80-98 %-ной концентрации, перманганат калия, карборан. При добавлении азотной кислоты в состав мочевина образует с ней комплекс азотнокислой мочевины, при этом азотная кислота утрачивает свои кислотные и коррозионные свойства и не взаимодействует с материалом нефтедобывающего оборудования. GOS is prepared on the surface by mixing the components in the following sequence: water, urea, nitrate, concentrated 54-68% nitric acid, acetic acid of 80-98% concentration, potassium permanganate, carboran. When nitric acid is added to the composition, urea forms a complex of urea nitrate with it, while nitric acid loses its acid and corrosion properties and does not interact with the material of oil-producing equipment.

Перманганат калия пассивирует поверхность используемого оборудования, а также повышает теплосодержание состава. Карборан понижает вязкость ГОС, что делает его эффективным для использования при пониженных температурах в северных районах. Кроме того, карборан усиливает горючесть состава и способствует цепному взаимодействию компонентов. Уксусная кислота стабилизирует компоненты состава. Potassium permanganate passivates the surface of the equipment used, and also increases the heat content of the composition. Carboran lowers the viscosity of GOS, which makes it effective for use at low temperatures in the northern regions. In addition, carboran enhances the flammability of the composition and promotes the chain interaction of the components. Acetic acid stabilizes the components of the composition.

Инициатор горения готовят смешиванием порошков алюминия и оксида хрома VI с последующим прессованием приготовленной смеси в таблетки и покрытием их парафином или канифолью. The combustion initiator is prepared by mixing powders of aluminum and chromium oxide VI, followed by pressing the prepared mixture into tablets and coating them with paraffin or rosin.

Изобретение осуществляют следующим образом. The invention is as follows.

Закачивают необходимое количество ГОС через насосно-компрессорную трубу (НКТ) в призабойную зону пласта. Концентрация компонентов ГОС, указанная в формуле, является преимущественной, но в зависимости от глубины обрабатываемых скважин, от горно-геологических условий, сложности составов асфальтеносмолистых отложений, степени карбонатности породы, вязкости нефти и т.д. соотношение компонентов может быть несколько изменено в ту или другую сторону. Сразу же вводят в зону расположения ГОС необходимое количество инициатора горения. Количество инициатора горения зависит от сложности обрабатываемой скважины и по расчетным данным составляет не более 10% от массы ГОС. При контакте компонентов ГОС и инициатора горения в обсадной трубе начинается экзотермическая реакция взаимодействия компонентов, переходящая в режим цепного горения. The required amount of GOS is pumped through the tubing into the bottomhole formation zone. The concentration of GOS components indicated in the formula is predominant, but depending on the depth of the wells being worked, on geological conditions, the complexity of the compositions of asphalt-resinous deposits, the degree of carbonation of the rock, the viscosity of oil, etc. the ratio of components can be slightly changed in one direction or another. Immediately enter the required amount of combustion initiator into the GOS location zone. The amount of combustion initiator depends on the complexity of the well being processed and, according to calculated data, is no more than 10% of the GOS mass. Upon contact of the GOS components and the combustion initiator in the casing, an exothermic reaction of the interaction of the components begins, which goes into the chain combustion mode.

Алюминий, входящий в состав инициатора горения, вначале вступает во взаимодействие с водой с выделением водорода, 15148 кДж/кг тепла и повышением температуры до ~2000 К. Затем алюминий реагирует с оксидом хрома с выделением тепла более 20000 кДж/кг и повышением температуры более 2500 К. Aluminum, which is part of the initiator of combustion, first interacts with water with the release of hydrogen, 15148 kJ / kg of heat and an increase in temperature to ~ 2000 K. Then, aluminum reacts with chromium oxide with an evolution of heat of more than 20,000 kJ / kg and an increase in temperature of more than 2500 TO.

Тепловыделение реакций алюминия с водой и оксидом хрома инициирует процессы разложения азотнокислой мочевины, горение мочевины и аммиачной селитры с выделением кислорода, азота и диоксида углерода. Кислород проникает в объем пласта и выжигает в порах и трещинах асфальтеносмолистые отложения с интенсивным выделением оксидов углерода, азота и паров воды. The heat release of aluminum reactions with water and chromium oxide initiates the decomposition of urea nitrate, the combustion of urea and ammonium nitrate with the release of oxygen, nitrogen and carbon dioxide. Oxygen penetrates the volume of the reservoir and burns asphaltene-tar deposits in the pores and cracks with the intense release of carbon oxides, nitrogen and water vapor.

Процесс взаимодействия компонентов носит цепной характер, переходящий в горение. Карборан и перманганат усиливают процесс горения, тепло- и газовыделение. The process of interaction of the components is of a chain nature, turning into combustion. Carboran and permanganate enhance the combustion process, heat and gas.

Процесс взаимодействия компонентов ГОС и инициатора горения проходит в течение не более 20 с, с повышением температуры внутри пласта до ~400^o С и повышением давления от 10 до 60 МПа и выше. Резкое повышение давления при использовании компонентов ГОС способствует образованию и фиксации трещин в пласте, превращая их в магистральные.The process of interaction between the GOS components and the combustion initiator takes place within no more than 20 s, with an increase in temperature inside the formation to ~ 400 ^o C and an increase in pressure from 10 to 60 MPa and above. A sharp increase in pressure when using GOS components contributes to the formation and fixation of cracks in the reservoir, turning them into main ones.

В таблице представлены используемые рабочие составы ГОС и инициатора горения, отработанные на модели пласта. Толщина модели пласта 4 м, пластовая температура 20^oC, радиус обработки 1 м.The table shows the used working compositions of GOS and the initiator of combustion, worked out on the model of the reservoir. The thickness of the reservoir model is 4 m, the reservoir temperature is 20 ^o C, the processing radius is 1 m.

В объем пористой модели, содержащей в качестве пористой среды кварцевый песок, насыщенный загущенной до 70 % нефтью с асфальтеносмолистыми отложениями, вводят через НКТ необходимое количество ГОС. Модель соединяют с емкостью, содержащей ГОС и из емкости подают необходимое количество ГОС в объем пласта. Затем в зону расположения ГОС вводят инициатор горения. Начало и окончание реакции контролируют по показаниям встроенных в объем пласта термопар. После введения инициатора горения сразу же начинается реакция, температура внутри пласта повышается до 350^oC, давление до 10 МПа, время реакции 5 с. После окончания реакции осуществляют обратный поток нефти при 50^oC и постоянном перепаде давления 0,2 МПа (этап эксплуатации). После обработки составами 1-3 проницаемость модельного пласта полностью восстановилась.In the volume of a porous model containing quartz sand as a porous medium, saturated with oil thickened to 70% with asphalt-resinous deposits, the required amount of GOS is introduced through the tubing. The model is connected to a reservoir containing GOS and the required amount of GOS is supplied from the reservoir into the reservoir volume. Then, a combustion initiator is introduced into the GOS location zone. The beginning and end of the reaction is controlled by the readings of thermocouples built into the reservoir volume. After the introduction of the combustion initiator, the reaction immediately begins, the temperature inside the formation rises to 350 ^o C, pressure up to 10 MPa, reaction time 5 s. After the completion of the reaction, a reverse oil flow is carried out at 50 ^° C. and a constant pressure drop of 0.2 MPa (operation stage). After treatment with formulations 1–3, the permeability of the model formation was completely restored.

Способ был также опробован при обработке высокоглубинных выработанных скважин (более 2000 м) и показал высокие результаты. The method was also tested in the processing of deep well-developed wells (more than 2000 m) and showed good results.

Способ эффективен, безопасен, позволяет снизить время обработки скважин, повысить проницаемость пласта в основном за счет образования магистральных трещин, может быть использован в любых регионах добычи нефти и газа для возбуждения использованных и освоения новых скважин. The method is effective, safe, allows to reduce the time of treatment of wells, increase the permeability of the reservoir mainly due to the formation of main cracks, can be used in any region of oil and gas production to stimulate the used and development of new wells.

Источники информации
1.Патент РФ N 2070283, Е 21 В 43/24, 1996.Sources of information
1. RF patent N 2070283, Е 21 В 43/24, 1996.

2.Патент РФ N 2064576, Е 21 В 43/263, 1996. 2. RF patent N 2064576, Е 21 В 43/263, 1996.

Claims

1. The method of thermochemical treatment of the bottom-hole zone of the formation, including the injection into the treatment zone of the formation of a fuel-oxidizing composition containing ammonium nitrate and water, introducing into the zone of the location of the fuel-oxidizing composition of the combustion initiator, followed by well development, characterized in that the fuel-oxidizing composition additionally contains urea, nitric acid, acetic acid, potassium permanganate and carboran, and a combustion initiator containing 10 to 30 wt.% aluminum and 70 to 90 wt.% chromium oxide VI is introduced into the combustion zone oxidative composition in an amount of not more than 10% by weight of the components of the fuel-oxidative composition.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fuel-oxidative composition contains components mainly in the following ratio, wt.%:
Urea - 18 - 30
Nitric acid - 4.0 - 6.0
Acetic acid - 4.5 - 5.5
Potassium Permanganate - 0.01 - 0.02
Carboran - 0.3 - 3.0
Water - 13 - 18
Ammonium Nitrate - Up to 100
3. The method according to claim 1, characterized in that isopropylmethacarborane is mainly used as carboran.