Патент на изобретение №2349737

(54) СПОСОБ ВТОРИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к вскрытию пластов перфорацией. Технический результат – увеличение эффективности способа за счет сокращения времени вскрытия пласта и исключения негативного химического действия кислоты на эксплуатационную колонну в призабойной зоне. Способ вторичного вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин включает перфорацию стенки эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта через отверстия, заглушенные подлежащим удалению материалом. В качестве подлежащего удалению материала используют материал с температурой плавления ниже температуры плавления материала эксплуатационной колонны. А перфорацию стенки эксплуатационной колонны производят нагревом эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта до температуры плавления указанного материала. Нагрев эксплуатационной колонны осуществляют с помощью скважинного нагревателя или за счет температуры вскрываемого пласта. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к вскрытию пластов перфорацией.

Известен способ вскрытия продуктивных пластов при помощи перфораторов (кумулятивных, пулевых и т.д.), с помощью которых простреливают отверстия в эксплуатационной колонне и цементном кольце против продуктивного пласта (Спутник нефтяника и газовика. Справочник. /Н.Г. Середа, В.А. Сахаров, А.Н. Тимашев. М.: Недра. – 1986. – С.98). Недостатком данного способа является то, что при этом возможно растрескивание эксплуатационной колонны и цементного кольца.

Известен безударный способ вторичного вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин (патент РФ №2278962, Е21В 43/112, опубл. 2006.06.27), обеспечивающий сохранность колонны и цементного камня за пределами зоны перфорации, при котором перфорируют стенку эксплуатационной трубы выдвижным накатным роликом, после процесса перфорации труб осуществляют гидромониторное разрушение цементного камня и горной породы. Недостаток способа состоит в том, что в процессе сверления перфорационных отверстий усилие, передаваемое со стороны перфоратора на эксплуатационную колонну, велико, что может привести к возникновению дополнительных механических напряжений, снижению прочности колонны и появлению трещин в стенке колонны. Кроме того, недостатками способа являются сложность технологического процесса, необходимость специального оборудования и достаточно длительного времени для осуществления вторичного вскрытия пласта.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ обработки призабойной зоны скважины (патент РФ №2296217. Е21В 43/27, Е21В 33/13, Е21В 37/00, опубл. 2007.03.27). В известном способе сообщение эксплуатационной колонны с пластом осуществляют воздействием технической соляной кислоты 25%-ной концентрации на магниевые заглушки в перфорационных отверстиях модульного отсекателя пласта, включенного в компоновку эксплуатационной колонны. Вскрытие пласта происходит без механического воздействия на эксплуатационную колонну. Недостатком прототипа является недостаточная эффективность способа в связи с продолжительным временем реакции кислоты с магнием: согласно описанию к изобретению для растворения магниевых заглушек осуществляют выдержку 4 часа. Кроме того, в течение этого времени кислота негативно воздействует на скважинное оборудование в призабойной зоне, в том числе на эксплуатационную колонну.

Решаемая задача и ожидаемый технический результат заявляемого изобретения состоят в том, чтобы увеличить эффективность способа за счет сокращения времени вскрытия пласта и исключения негативного химического действия кислоты на эксплуатационную колонну в призабойной зоне.

Поставленная задача решается тем, что способ вторичного вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин, включающий перфорацию стенки эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта через отверстия, заглушенные подлежащим удалению материалом, отличается тем, что в качестве подлежащего удалению материала используют материал с температурой плавления ниже температуры плавления материала эксплуатационной колонны, а перфорацию стенки эксплуатационной колонны производят нагревом эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта до температуры плавления указанного материала. Нагрев эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта до температуры плавления указанного материала осуществляют с помощью нагревателя или за счет пластовой энергии.

Способ вторичного вскрытия пласта осуществляется следующим образом.

1. Спуск в скважину эксплуатационной колонны с отверстиями, предварительно заглушенными подлежащим удалению материалом с температурой плавления ниже температуры плавления материала эксплуатационной колонны; установка перфорированного интервала эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта.

2. Перфорация стенки эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта через отверстия, заглушенные подлежащим удалению материалом за счет нагрева эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта до температуры плавления указанного материала; нагрев эксплуатационной колонны – с помощью скважинного нагревателя или за счет температуры вскрываемого пласта.

3. При необходимости – разрушение цементного кольца после произведенной перфорации колонны.

Пример осуществления способа

Предварительно перед спуском в стенке эксплуатационной колонны, подлежащей установке на намеченном интервале перфорации напротив вскрываемого продуктивного пласта, образуют отверстия любым известным способом (сверление, пробивание, выдавливание и т.д.). Возможно производство отверстий в процессе изготовления трубы. Сквозные отверстия заполняют (ввинчивают, заливают в расплавленном виде и т.д.) материалом, имеющим температуру плавления ниже температуры плавления материала трубы. В случае стальной трубы при температуре плавления стали от 1300°С до 1600°С (Справочник по электротехническим материалам./Под ред. Н.П.Богородицкого и В.В.Пасынкова. – Л. – 1960. – С.32), в качестве материала вставок можно использовать различные сплавы с меньшими температурами плавления, например алюминиевые сплавы (для сплава АЛ13 температура плавления составляет плюс 580°С, для сплава ПОССр-15 – плюс 276°С), сплав Вуда (температура плавления плюс 60,5°С) /там же, с.261/.

Количество, взаимное расположение, форма и размеры отверстий выбираются в соответствии с особенностями вскрываемого пласта.

Процесс производства отверстий в трубе и последующее их заполнение заглушками из более плавких материалов может быть осуществлен в условиях промысловых мастерских.

При спуске эксплуатационной колонны учитывают то, что часть эксплуатационной колонны с отверстиями, заглушенными вставками из более плавкого материала, должна оказаться напротив вскрываемого продуктивного пласта.

Далее в зону вскрываемого продуктивного пласта вдоль эксплутационной колонны опускают нагреватель, и образование сквозных отверстий (перфорацию) в стенке эксплуатационной колонны производят нагревом ее стенки на намеченном интервале перфорации напротив зоны вскрываемого продуктивного пласта до температуры плавления материала вставок-заглушек. При этом вставки выплавляются, и открываются сквозные отверстия, через которые происходит сообщение эксплуатационной колонны с вскрываемым пластом.

Время открытия отверстий меньше, чем по прототипу. Кроме того, его можно регулировать. В основном оно зависит от конструкции и мощности нагревателя, а также от характера материала вставок-заглушек.

В качестве нагревателя можно использовать, например, индукционный нагреватель, применяемый при добыче вязкой нефти из скважин (патент РФ №2200228, Е21В 36/04, Е21В 37/00, опубл. 2003.03.10). Конструкция известного индукционного нагревателя позволяет гарантированно замкнуть магнитное поле каждой индукционной катушки на металл обсадной трубы при любом положении индукционного нагревателя в скважине, т.е. наилучшим образом сконцентрировать его на объекте нагрева, что повышает эффективность нагрева. Данное устройство позволяет также перемещать прибор в скважине и таким образом нагревать любой заданный интервал по ее глубине. Темп нагрева поверхности металла нагревателя составляет 15°С в минуту.

Материал эксплуатационной колонны, температура плавления которого выше температуры плавления материала вставок-заглушек, не претерпевает изменения. Таким образом, относительно прототипа отпадает необходимость в использовании кислоты для открытия перфорационных отверстий в стенке колонны и исключается негативное действие кислоты на скважинное оборудование.

Нагрев эксплуатационной колонны на намеченном интервале перфорации напротив зоны залегания продуктивных пластов до температуры плавления материала вставок можно осуществлять также за счет пластовой энергии, если температура пласта превышает температуру плавления вставок. При среднем значении геотермической ступени 33 м (на этом расстоянии по вертикали в земной коре температура горных пород закономерно повышается на 1°С) температура пласта может достигать температуры плавления материала вставок-заглушек (Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. – М.: Недра, 1978. – С.45).

В случае имевшего место цементирования эксплуатационной колонны, после процесса перфорации колонны осуществляют, например, гидромониторное разрушение цементного камня и горной породы, как описано в известном изобретении (патент РФ №2278962, Е21В 43/112, опубл. 2006.06.27). Возможно также разрушение цементного кольца кислотной обработкой призабойной зоны пласта (патент РФ №2225503, Е21В 43/11, Е21В 33/13, опубл. 2004.03.10).

Формула изобретения

1. Способ вторичного вскрытия продуктивных пластов нефтяных и газовых скважин, включающий перфорацию стенки эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта через отверстия, заглушенные подлежащим удалению материалом, отличающийся тем, что в качестве подлежащего удалению материала используют материал с температурой плавления ниже температуры плавления материала эксплуатационной колонны, а перфорацию стенки эксплуатационной колонны производят нагревом эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта до температуры плавления указанного материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев эксплуатационной колонны на уровне продуктивного пласта до температуры плавления указанного материала осуществляют с помощью нагревателя или за счет пластовой энергии.