RU2205950C1 - Method of treatment of producing carbonate formation - Google Patents

Abstract

FIELD: oil producing industry; methods of oil recovery intensification from producing carbonate formations tapped by wells with open vertical and horizontal wellbores. SUBSTANCE: method includes lowering of tubing string into well, installation of tubing shoe within interval of treatment, injection of acid solution through tubing, and treatment of formation rock with acid solution. Preliminarily, before tubing lowering into well, intervals of treatment are selected in formation oil-saturated rocks. Tubing shoe is equipped with device having jet nozzles radially located over generating line at angles of 90 or 120 deg. Acid is injected into formation by portions by setting and alternating of acid portions with portions of sand-water solution of surfactant used for hydrosand jet treatment of formation. In so doing, alternating of acid hydraulic jetting and hydrosand jetting is effected during middle of each treatment interval. EFFECT: higher efficiency of acid treatment of producing carbonate formations due to additional abrasive jet treatment of solid oil-saturated intervals of open wellbore.

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам интенсификации добычи нефти из продуктивных карбонатных пластов, вскрытых скважинами с открытыми вертикальными и горизонтальными стволами. The invention relates to the oil industry, in particular to methods for intensifying oil production from productive carbonate formations uncovered by wells with open vertical and horizontal shafts.

Известен способ кислотной обработки призабойной зоны (ОПЗ) пластов в скважинах с открытыми стволами, включающий спуск насосно-компрессорных труб (НКТ) до забоя, закачку в НКТ расчетного количества раствора кислоты, закачку продавочной жидкости в объеме полости колонны НКТ и выдержку кислоты на реагирование (технология "кислотные ванны") [В.Г. Уметбаев. Геолого-технические мероприятия при эксплуатации скважин. - М.: Недра, 1989. - С. 62-64]. There is a method of acidic treatment of the bottom-hole zone (BHP) of formations in open-hole wells, including the descent of tubing to the bottom, pumping into the tubing the estimated amount of acid solution, pumping squeezing fluid into the volume of the tubing string cavity and holding the acid to react ( technology "acid baths") [V.G. Umetbaev. Geological and technical measures during the operation of wells. - M .: Nedra, 1989. - S. 62-64].

Существенный недостаток способа - кислотной обработке подвергается лишь пристенный слой пласта, нефтенасыщенная матрица пласта практически остается необработанной, особенно по глубине. A significant drawback of the method is that only the near-wall layer of the formation is subjected to acid treatment, the oil-saturated matrix of the formation practically remains untreated, especially in depth.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является способ обработки продуктивного карбонатного пласта, включающий спуск колонны труб в скважину, установку башмака колонны в интервале обработки, закачку кислотного раствора по трубам и воздействие им на породу пласта [Бурение и заканчивание скважин с горизонтальным стволом на трещиноватые карбонаты//Нефть, газ и нефтехимия за рубежом/Перев. изд. журн. США. - 1989, 10. С. 11]. The closest in technical essence to this invention is a method of processing a productive carbonate formation, including lowering the pipe string into the well, installing the shoe of the column in the processing interval, pumping the acid solution through the pipes and affecting the formation rock [Drilling and completion of wells with a horizontal well on fractured carbonates // Oil, gas and petrochemicals abroad / Trans. ed. journal USA. - 1989, 10. S. 11].

Основной недостаток этого способа - неравномерное кислотное воздействие на породу пласта в условиях открытого и относительно длинного ствола. Кислота активно реагирует с породой и обрабатывает лишь участок пласта, расположенный непосредственно у башмака колонны. Часто кислотной обработке подвергаются лишь относительно высокопроницаемые интервалы пласта, а низкопроницаемые плотные нефтенасыщенные участки пласта остаются практически необработанными. А при случайном расположении башмака НКТ на этих участках кислотного воздействия в этих плотных породах явно недостаточно для вовлечения их в эксплуатацию. The main disadvantage of this method is the uneven acid effect on the formation rock in an open and relatively long trunk. Acid actively reacts with the rock and processes only a section of the reservoir located directly at the shoe of the column. Often only relatively high permeability intervals of the formation are subjected to acid treatment, and low permeable dense oil-saturated portions of the formation remain practically untreated. And with a random location of the tubing shoe in these areas of acid exposure in these dense rocks is clearly not enough to engage them in operation.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности кислотной обработки карбонатных продуктивных пластов за счет дополнительного абразивно-струйного воздействия на плотные нефтенасыщенные (не вовлеченные в эксплуатацию) интервалы открытого ствола. An object of the invention is to increase the efficiency of acid treatment of carbonate reservoirs due to the additional abrasive blasting on dense oil-saturated (not involved in operation) open-hole intervals.

Решение задачи достигается тем, что в описываемом способе, включающем спуск колонны насосно-компрессорных труб в скважину, установку башмака колонны в интервале обработки, закачку кислотного раствора по трубам и воздействие им на породу пласта, в скважине перед спуском НКТ предварительно выделяют интервалы обработки в нефтенасыщенных породах пласта и башмак колонны труб оборудуют устройством с гидромониторными насадками, радиально расположенными под углами 90 или 120^o по образующей, а закачку кислоты в пласт осуществляют порциями в режиме гидромониторного воздействия, чередуя порции кислоты с порциями песчано-водного раствора поверхностно-активного вещества, которым выполняют гидропескоструйное воздействие на пласт, причем чередование кислотного гидромониторного и гидропескоструйного воздействий осуществляют поочередно посредине каждого интервала обработки.The solution to the problem is achieved by the fact that in the described method, which includes the descent of the tubing string into the well, the installation of the shoe of the string in the processing interval, the injection of the acid solution through the pipes and its effect on the formation rock, the processing intervals are preliminarily separated in the well before oil tubing the rocks of the formation and the shoe of the pipe string are equipped with a device with hydraulic monitor nozzles radially located at angles of 90 or 120 ^o along the generatrix, and the acid is injected into the formation in portions in the regime hydromonitor exposure, alternating portions of acid with portions of a sand-water solution of a surfactant that performs a hydro-sandblasting effect on the formation, and alternating acid hydromonitor and hydro-sandblasting is performed alternately in the middle of each treatment interval.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ обладает отличительными признаками, отсутствующими у известного способа кислотной обработки пласта. Эти признаки обеспечивают соответствие нового технического решения критерию "новизна". При сравнении способа не только с прототипом, но и другими известными техническими решениями в области кислотной обработки продуктивных карбонатных пластов в скважинах с открытым забоем не обнаружены решения, обладающие совокупностью сходных признаков. Это позволяет сделать вывод о соответствии нового технического решения критерию "существенные отличия". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method has distinctive features that are absent in the known method of acid treatment of the formation. These features ensure that the new technical solution meets the criterion of "novelty." When comparing the method not only with the prototype, but also with other well-known technical solutions in the field of acid treatment of productive carbonate formations in open-hole wells, no solutions were found that possess a combination of similar features. This allows us to conclude that the new technical solution meets the criterion of "significant differences".

В заявляемом способе обработки продуктивного карбонатного пласта решается задача повышения эффективности кислотного воздействия в открытом протяженном стволе. Задача решается двумя взаимосвязанными подходами - регулируемым направленным кислотным воздействием на нефтенасыщенные плотные (как правило, не вовлеченные в работу) интервалы пласта и усилением кислотного воздействия на эти интервалы путем качественного видоизменения структуры воздействующих на породу факторов, а именно кислотный поток, омывающий породу и химически воздействующий по поверхности материала, по известному способу, приобретает струйно-вихревые и режущие свойства (скорость струй на выходе гидромониторных насадок более 100 м/с), не теряя при этом химической активности. Чередованием кислотного гидромониторного воздействия и абразивно-струйного воздействия (отличительный признак), выполняемого песчано-водным раствором ПАВ, достигается дальнейшее усиление обработки плотных нефтенасыщенных интервалов. Добавление ПАВ в песчано-жидкостную смесь усиливает абразивно-разрушающее действие за счет расклинивающего эффекта, а также улучшает отмыв продуктов реакции из каналов растворения. In the inventive method of processing a productive carbonate formation, the problem of increasing the efficiency of acid exposure in an open extended trunk is solved. The problem is solved by two interconnected approaches: controlled directed acid exposure to oil-saturated dense (usually not involved in) reservoir intervals and enhanced acid exposure to these intervals by qualitatively modifying the structure of the factors affecting the rock, namely, the acid flow washing the rock and chemically acting on the surface of the material, according to a known method, acquires jet-vortex and cutting properties (the speed of the jets at the exit of the jet nozzles more 100 m / s), without losing chemical activity. By alternating the acidic hydro-monitoring effect and the abrasive-jet action (distinguishing feature) performed by a sand-water solution of a surfactant, further strengthening of processing of dense oil-saturated intervals is achieved. Adding surfactants to the sand-liquid mixture enhances the abrasive-destructive effect due to the wedging effect, and also improves the washing of reaction products from dissolution channels.

Естественно, общий положительный эффект обеспечивается выполнением предварительных обязательных операций - предварительного выделения интервала(ов) обработки в плотных нефтенасыщенных породах пласта, а башмак колонны труб оборудуют гидромониторными насадками, радиально расположенными под углами 90^o (4 насадки) или 120^o (3 насадки) по образующей. Это количество насадок по образующей оптимально, т.к. две насадки не обеспечивают необходимой степени гидродинамической связи скважины и пласта, а действие пяти насадок может привести к локальному разупрочнению и необратимому разрушению ствола в интервале обработки. Функция насадок заключается в многократном увеличении скорости истечения кислотных и песчано-жидкостных струй на забое скважины против обрабатываемого интервала. За счет большой кинетической энергии струи приобретают режущие свойства, а чередование кислотного гидромониторного и гидропескоструйного воздействий позволяет достичь практически максимального абразивно-разрушающего эффекта, а значит и глубины обработки. Изобретательский уровень подаваемого объекта позволяет достичь нового технического эффекта, а именно направленной механо-химической глубокой (в итоге в расчетных интервалах пласта получают систему каналов растворения глубиной более 1 м) обработки и вовлечение в эксплуатацию низкопроницаемых плотных нефтяных пропластков.Naturally, the overall positive effect is ensured by the implementation of preliminary mandatory operations - preliminary allocation of the processing interval (s) in dense oil-saturated rocks of the formation, and the shoe of the pipe string is equipped with hydraulic monitor nozzles radially located at angles of 90 ^o (4 nozzles) or 120 ^o (3 nozzles) at generatrix. This number of nozzles along the generatrix is optimal, because two nozzles do not provide the necessary degree of hydrodynamic connection between the well and the formation, and the action of five nozzles can lead to local softening and irreversible destruction of the barrel in the processing interval. The function of the nozzles is to multiply increase the flow rate of acid and sand-liquid jets at the bottom of the well against the treated interval. Due to the large kinetic energy, the jets acquire cutting properties, and the alternation of acid hydro-monitor and hydro-sand blasting allows to achieve almost maximum abrasive-destructive effect, and hence the depth of processing. The inventive step of the supplied object allows to achieve a new technical effect, namely directed mechanochemical deep processing (as a result, in the calculated intervals of the formation, a system of dissolution channels with a depth of more than 1 m is obtained) processing and the involvement of low-permeable dense oil layers.

Способ осуществляют в следующей последовательности. Способ испытан на скважине 13865 (кизиловский горизонт). Длина открытого горизонтального ствола в продуктивном карбонатном пласте составляет 147 м (в интервале 1266-1413 м). Дебит нефти при этом 1,5-2 т/сут. Традиционные способы кислотной обработки не дали существенного увеличения продуктивности скважины. The method is carried out in the following sequence. The method was tested at well 13865 (Kizilovsky horizon). The length of an open horizontal trunk in a productive carbonate formation is 147 m (in the range of 1266-1413 m). The oil production rate is 1.5-2 tons / day. Traditional methods of acid treatment did not give a significant increase in well productivity.

Предварительно геофизическими исследованиями выявили интервалы с высокой проницаемостью, сложенные трещиноватыми породами, и неработающие относительно плотные нефтенасыщенные прослои, которые были расположены в четырех интервалах, начиная от забоя. Середина каждого из этих интервалов (отметки 1411, 1382, 1354 и 1328 м от забоя) была намечена как расчетное место обработки. Preliminary geophysical studies revealed intervals with high permeability, composed of fractured rocks, and non-working relatively dense oil-saturated interlayers, which were located in four intervals, starting from the bottom. The middle of each of these intervals (marks of 1411, 1382, 1354 and 1328 m from the bottom) was designated as the calculated treatment site.

До забоя спустили колонну 73 мм НКТ, башмак которой представлял заглушенный патрубок с радиально установленными под углом 90^o друг к другу по образующей четыре гидромониторных сопла диаметром 6 мм. В четырех метрах от башмака установили пластинчатый центратор. Приподняв одну трубу, установили башмак с соплами в интервале 1411 м. При открытой задвижке на межтрубье агрегатом АН-700 закачали 3,5 м³ соляной кислоты 15% концентрации при максимальной скорости закачки. Не останавливая процесс, кислоту продавили песчано-водным раствором МЛ-81 в объеме 2,5 м³ (концентрация песка мелкой фракции 35-45 кг/м³, концентрация ПАВ 0,1%) при давлении 16-18 МПа. Затем башмак колонны труб установили на следующий интервал обработки - 1382 м. Процесс кислотного гидромониторного и гидропескоструйного воздействий на пласт повторили при чередовании закачки порций кислоты и песчано-водного раствора ПАВ. Затем соответственно процесс повторили на следующих двух интервалах - 1354 и 1328 м. Планируемые интервалы обработали за 3,5 часа. Таким образом, за относительно короткое технологическое время все нефтенасыщенные плотные матрицы пласта были подвергнуты мощному кислотному и гидроабразивному воздействию. После этого ствол скважины промыли водным раствором МЛ-81.A 73 mm tubing string was lowered to the bottom, the shoe of which was a plugged pipe with radially mounted 90 ^{° to} each other along the generatrix of four nozzles with a diameter of 6 mm. Four meters from the shoe mounted plate centralizer. Raising one pipe, a shoe with nozzles was installed in the interval of 1411 m. With an open valve on the annulus, the AN-700 pumped 3.5 m ^{3 of} hydrochloric acid of 15% concentration at the maximum injection speed. Without stopping the process, the acid was pressed with a sand-water solution of ML-81 in a volume of 2.5 m ³ (fine sand concentration of 35-45 kg / m ³ , surfactant concentration of 0.1%) at a pressure of 16-18 MPa. Then the shoe of the pipe string was set to the next processing interval of 1382 m. The process of acid hydro-monitor and hydro-sand blasting on the formation was repeated with alternating pumping of portions of acid and sand-water surfactant solution. Then, accordingly, the process was repeated at the following two intervals - 1354 and 1328 m. The planned intervals were processed in 3.5 hours. Thus, in a relatively short technological time, all oil-saturated dense matrix matrices were subjected to powerful acidic and hydroabrasive effects. After that, the wellbore was washed with an aqueous solution of ML-81.

После освоения и пуска скважины в работу получен следующий результат - дебит по нефти возрос с 2,5-3 до 8,5-9,5 т/сут. After the well was put into operation and put into operation, the following result was obtained - oil production rate increased from 2.5-3 to 8.5-9.5 tons / day.

На скважинах 1045, 13872, 2983, 3472 были испытаны варианты выполнения нового способа с применением кислоты с концентрацией от 14 до 29% с применением трех и четырех гидромониторных насадок по образующей, в качестве ПАВ были использованы МЛ-80, АФ 9-12, сепарол. Было проведено чередование кислотного гидромониторного и гидропескоструйного воздействий от 2 до 4 циклов на одном интервале, само число интервалов обработки на скважинах изменялось от одного до восьми. Эффективность нового способа осталась высокой (увеличение дебитов нефти составило от 3 до 5 раз по сравнению с первоначальными показателями). At wells 1045, 13872, 2983, 3472, variants of the new method were tested using an acid with a concentration of 14 to 29% using three and four hydraulic nozzles along the generatrix; ML-80, AF 9-12, and Separol were used as surfactants . An alternation of acid hydro-monitor and hydro-sand blasting was carried out from 2 to 4 cycles in one interval, the number of treatment intervals in the wells itself varied from one to eight. The effectiveness of the new method remained high (an increase in oil production ranged from 3 to 5 times in comparison with the initial indicators).

Таким образом, промысловые испытания предлагаемого способа обработки продуктивного карбонатного пласта в нефтедобывающих скважинах показали 100% успешность и высокую технологическую эффективность. За счет точного выполнения всей совокупности заявляемых признаков достигается выполнение поставленной технической задачи. Мощное кислотно-абразивно-струйное воздействие позволяет вовлечь в эксплуатацию всю толщину продуктивного пласта, особенно плотные матричные интервалы, что в совокупности кратно увеличивает добычу нефти из скважин. Широкое промышленное внедрение способа даст существенный народно-хозяйственный эффект. Thus, field tests of the proposed method for processing a productive carbonate formation in oil wells showed 100% success and high technological efficiency. Due to the accurate implementation of the totality of the claimed features, the achievement of the technical task is achieved. A powerful acid-abrasive-jet action allows you to bring into operation the entire thickness of the reservoir, especially dense matrix intervals, which together increases the oil production from wells by a multiple. Wide industrial implementation of the method will give a significant national economic effect.

Claims (1)

Способ обработки продуктивного карбонатного пласта, включающий спуск колонны насосно-компрессорных труб в скважину, установку башмака колонны в интервале обработки, закачку кислотного раствора по трубам и воздействие им на породу пласта, отличающийся тем, что в скважине перед спуском труб предварительно выделяют интервалы обработки в нефтенасыщенных породах пласта и башмак колонны труб оборудуют устройством с гидромониторными насадками, радиально расположенными под углами 90 или 120^o по образующей, а закачку кислоты в пласт осуществляют порциями в режиме гидромониторного воздействия, чередуя порции кислоты с порциями песчано-водного раствора поверхностно-активного вещества, которым выполняют гидропескоструйное воздействие на пласт, причем чередование кислотного гидромониторного и гидропескоструйного воздействий осуществляют поочередно посредине каждого интервала обработки.A method of treating a productive carbonate formation, including the descent of the tubing string into the well, installing the shoe of the string in the processing interval, pumping the acid solution through the pipes and exposing it to the formation rock, characterized in that treatment intervals in oil-saturated are preliminarily separated in the well before the tubing is run rocks of the formation shoe and the pipe string is equipped with a jet nozzle device, arranged radially at angles of 90 ^o or 120 along a generatrix, and is carried in the download acid formation t portionwise jetting mode exposure portions alternating with portions of sand acid-aqueous surfactant which operate hydraulic jet impact on the formation, wherein the alternation of acidic and hydrosandblast jetting actions performed alternately in the middle of each processing interval.