Патент на изобретение №2386022

(54) СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТДАЧИ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ СЛОЕВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области нефтегазодобычи. Обеспечивает увеличение коэффициента отдачи нефтегазоносных слоев из нефтяных песков, сланцев, битумных материалов. Сущность изобретения: способ заключается в том, что для разогрева песчаников, сланцев и битумов используют прессованные термитные смеси из алюминиевого порошка и окиси железа. Контролируют температуру горения, давление углекислого газа и время горения. Затем загружают в скважину порошок закиси железа для обеспечения эндотермической реакции термосинтеза с переводом углекислого газа в этан. При падении давления углекислого газа добавляют водную суспензию углеродистого железа 30%-ной концентрации и синтезируют из карбида железа этан для растворения битумных материалов. При этом температуру в скважине поддерживают на уровне 300 градусов по Цельсию.

Изобретение относится к области нефтегазодобычи.

Известен широкоиспользуемый способ увеличения коэффициента отдачи нефтегазоносных слоев (1) путем закачивания в продуктивный пласт воды. При этом на каждую тонну отобранной нефти нагнетают около 1600 л воды. Однако, поддержание пластового давления водой увеличивает коэффициент отдачи всего на 50-70% суточной добычи нефти.

Для промышленной добычи нефти из сланцев, для извлечения битума, находящегося на большой глубине этот способ малопригоден.

Известен способ американской компании ШЕЛЛ (2), получивший название “преобразование нефти в пласте”. Его суть состоит в том, что электронагреватели помещаются в скважины и постепенно нагревают породу до температуры выше 300 градусов. В результате удается преобразовать залегающий в скважинах кероген в легкую углеводородную жидкость и газ.

Однако, нефтеносные пески представляют собой смесь глины, песка, воды и битума. Для разделения этой смеси компания ШЕЛЛ предложила использовать растворитель на парафиновой основе, позволяющий удалять из пены воду, крупнозернистые частицы и тяжелый углерод. Поэтому технология ШЕЛЛ является сложной, дорогой и экологически небезопасной.

Цель изобретения – увеличение коэффициента отдачи нефтегазоносных слоев типа нефтеносных песчанников, сланцев и битумов.

Цель достигается тем, что в отличие от разогрева пластов электроспиралью предлагается использовать термитные шашки, которые загружаются в скважину и поджигаются электроспиралью или смесью 88% оксида бария с 12% магниевого порошка – “термитные спички”. Горение протекает по реакции

8Al+3Fe₃O₄=4Al₂O₃+9Fe+3·10⁶ кДж

с задаваемой температурой от 500 до 2000 градусов.

Состав шашек может иметь кроме стандартного содержания смеси алюминиевого порошка и железной окалины другие элементы карбидов металлов четвертого периода Периодической системы Д.И.Менделеева в зависимости от требуемой температуры, технологии, экономии.

Выделяющийся из пород при нагревании углекислый газ подвергается термосинтезу (3). Образующиеся оксиды соответствующих металлов являются активными катализаторами, способными инициировать радикальные реакции углерода с водой, образуя углеводородные соединения по реакции Д.И.Менделеева:

2FeC+3H₂O=Fe₂O₃+С₂Н₆

и каталитического термосинтеза

14FeO+3H₂O+2CO₂=7Fe₂O₃+С₂Н₆.

Повышение температуры и давления газа этана способствует его диффузии в поры нефтеносного материала и за счет растворения битумных компонентов увеличивается коэффициент отдачи.

Сущность изобретения как технического решения выражается обеспечиваемым изобретением техническим результатом, который достигается благодаря проведению установленного порядка химических реакций; вначале экзотермического характера повышающих температуру, давление и текучесть в нефтегазоносном пласте, а затем эндотермических реакций, снижающих температуру, давление, но увеличивающих коэффициент растворимости и отдачи нефти битумами, сланцами, керогенами.

Признаки, используемые для характеристики композиций, – это порошки алюминия, двух-, трехокисного железа и водной суспензии углеродистого железа. Количественное содержание ингредиентов в операциях выясняется опытным путем в зависимости от характера скважины и условий протекания процесса.

Осуществление изобретения. Смеси “термитные шашки” изготавливаются пресованием 50-70% алюминиевого порошка с 50-30% двуокиси железа, затем загружаются через скважину в коллектор и поджигаются. Контроль за температурой, давлением углекислого газа и временем течения процесса осуществляется имеющимися для этой цели приборами. Затем для образовавшегося углекислого газа проводится реакция скоростного каталитического термосинтеза с переводом углекислого газа в этан путем загрузки в скважину брикетов двуокиси железа. Когда давление углекислого газа начинает падать осуществляется последняя операция – добавка водной суспензии углеродистого железа 30%-ной концентрации для получения этана по реакции Д.И.Менделеева. Температура в скважине снижается и поддерживается на уровне 300 градусов по Цельсию.

Операции по способу осуществляют в следующей последовательности.

1. На дно скважины опускают бикфордов шнур с зажигательной смесью «термитные спички», затем сбрасывают стеклянные контейнеры с термитными шашками.

2. Опускают на тросах термопару, газоанализаторы, например газоанализаторы для автотранспорта или шахт, на двуокись углерода, для контроля концентрации газов и температуры в скважине от верхней границы интервала ее перфорации и по всей высоте.

3. Зажигают топливо в скважине через бикфордов шнур с повышением температуры в скважине свыше 500 градусов и с ростом концентрации двуокиси углерода для обеспечения эндотермической реакции термосинтеза, засыпают в скважину порошок закиси железа.

4. При падении температуры до 300 градусов по Цельсию и снижении концентрации углекислого газа в скважину сбрасывают полиэтиленовые контейнеры с водной суспензией углеродистого железа 30%-ной концентрации.

Все операции контролируют по времени и повторяют с целью достижения конечного результата.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Миланова Е.В., Рябчиков A.M. Использование природных ресурсов.-М.: Высш. шк., 1986, 280 с.

2. Марков Н., Форбс А. Готовимся к дню “ИКС”. Ж. “Нефть России” 6. июнь. 2008, стр.45-47.

3. Завьялова У.Ф., Третьяков В.Ф. и др. “Кинетика и катализ”, 2005, т.46, 5, стр.752-760.

Формула изобретения

Способ увеличения коэффициента отдачи нефтегазоносных слоев, заключающийся в том, что для разогрева песчаников, сланцев и битумов используют прессованные термитные смеси из алюминиевого порошка и окиси железа, контролируют температуру горения, давление углекислого газа и время горения, затем загружают в скважину порошок закиси железа для обеспечения эндотермической реакции термосинтеза с переводом углекислого газа в этан, а при падении давления углекислого газа добавляют водную суспензию углеродистого железа 30%-ной концентрации и синтезируют из карбида железа этан для растворения битумных материалов, при этом температуру в скважине поддерживают на уровне 300°С.