5.5. Стимуляция скважин с использованием горюче-окислительных составов (гос)

0,5 1

Импульс давления,

создаваемый газогенератором в зоне горения

Технология предназначена для увеличения продуктивности скважин путем создания системы вертикальных трещин в прискважинной зоне пласта (ПЗП). Трещины образуются под воздействием импульса давления, создаваемого при сжигании жидкого горюче-окислительного состава (ГОС). Протяженность создаваемых трещин достигает десятков метров. ГОС закачивается в скважину через насосно-компрессорные трубы (НКТ) и поджигается специальным воспламенителем. В качестве воспламенителя применяется генератор давления в специальной компоновке.

Рис. 5.12 Схема применения горюче-окислительного состава для создания системы вертикальных трещин в прискважинной зоне пласта для интенсификации притока.

0 5 10 15

Рис. 5.13 Импульс давления в прискважинной зоне при горении горюче-окисляющего состава

Основные параметры

Масса ГОС для одной обработки, кг……………………...……500 - 1500

Теплотворная способность ГОС, кДж/кг…………………..…1300 - 1600

Максимальная температура применения, °С………………..…180

Температура горения, °С………………………………………...1100- 1300

Минимальное гидростатическое давление применения, МПа..10

Особенности

- технология экологически безопасна;

- ГОС пожаро-, взрывобезопасен при нормальных условиях;

- технология позволяет изменять параметры импульса давления в широких пределах;

- технология основана на использовании штатного нефтепромыслового оборудования и хорошо отработанных технологических операций.

5.6. Применение в генераторах давления зарядов из балистидных ракетных твердых топлив

Обобщение опыта применения в генераторах давления зарядов из балиститных ракетных твердых топлив, выполненное в ЗАО «ПИТЦ» «Геофизика» А.В.Балдиным, С.С.Рябовым и Г.И. Сухоруковым [8] показали их высокую эффективность. Обработка прискважинной зоны пласта с целью интенсификации добычи нефти на различных стадиях жизненного цикла скважин (заканчивание, эксплуатация в процессе разработки месторождений, капитальный ремонт) часто выполняется с помощью твердотопливных генераторов давления (ТТГД), которые разделяются на две группы: бескорпусные с установкой заряда твердого топлива на геофизическом кабеле, и корпусные с установкой заряда внутри герметичного корпуса генератора. Заряд твердого топлива является основным элементом, определяющим работоспособность ТТГД в скважине и параметры воздействия нa прискважинную зону пласта - скорость нарастания давления, давление и температуру в обрабатываемом интервале скважины, время работы генератора давления.

Экономическая эффективность бескорпусных ТТГД (прирост добычи нефти в тоннах на один рубль затрат обработки) на 75% выше экономической эффективности, например, соляно-кислотной обработки несмотря на то, что объем применения последней был в 6 раз больше. Высокая экономическая эффективность применения бескорпусных ТТГД объясняется комплексным воздействием продуктов сгорания зарядов твердого топлива на прискважинную зону пласта (ПЗП) - механическим, тепловым, химическим, физическим.

Заряды твердого топлива к бескорпусным ТТГД изготавливают из двух видов энергетических конденсированных систем: баллиститных ракетных твердых топлив (БРТТ) и смесевых твердых топлив (СТТ). В первоначально разработанных и сданных в серийное производство генераторах давления ПГД.БК-100 и ПГД.БК-100М с температурным диапазоном применения до 100 °С использовались заряды из штатного БРТТ марки РСИ-12М, а в генераторе давления ПГД.БК-150 с температурным диапазоном применения до 150 °С - заряды из штатного смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) марки Т9БК.

Опыт эксплуатации бескорпусных ТТГД в нефтяных скважинах показал несущественность влияния неагрессивных или малоагрессив­ных сред - технической воды, водных растворов поваренной соли NaCl, нефти и примесей в виде масел, смол, парафина и др., поверхностно-активных веществ (ПАВ) на химическую стойкость и воспламеняемость топлив.

На основании проведенных исследований ЛНПО "Союз" выдано заключение о допустимости использования зарядов из БРТТ в агрес­сивных скважинных жидкостях - НС1, HF, СаС1₂ и их смесях при обработке нефтяных скважин комплексными технологиями воздействия на ПЗП с целью более глубокого проникновения химических компонентов в продуктивный пласт.

Порог термостойкости БРТТ составляет 100-110 °С [6], что соответствует температуре в нефтяных скважинах на глубине 3000-3500 м (количество таких скважин в Российской Федерации не менее 70%).

При температуре в обрабатываемом интервале скважины более 100-110 °С применяют заряды из СТРТ или из специально разработанных для применения в нефтяных скважинах СТТ [7, 8], порог термостойкости которых превышает ПО °С. Применение зарядов из СТТ в ТТГД на глубинах менее 3000 м нецелесообразно, так как СТТ в 2-4 [8] и даже в 5-10 раз дороже БРТТ.

Исследования, проведенные в ЛНПО "Союз" под руководством акад. Жукова Б. П., показали, что заряды из твердых топлив устойчиво, без перехода во взрыв и детонацию, сгорают при давлениях до 300 МПа и более. Такой режим горения определяется химической природой твердых топлив и технологиями их изготовления, которые обеспечивают однородность структуры топлив и отсутствие в зарядах из БРТТ и СТТ микротрещин, пористости и воздушных включений.

Минимальное давление устойчивого горения зарядов из БРТТ при истечении продуктов сгорания из полости составляет 4-5 МПа, а зарядов из СТТ - 0,5-1 МПа.

Давление в зоне обработки скважины при воспламенении ТТГД, равное гидростатическому, как правило, превышает минимальное давление устойчивого горения твердотопливных зарядов, что позволяет несмотря на большие тепловые потери воспламенять твердотопливные заряды в скважине относительно маломощными средствами инициирования, например, воспламенителем ВТЗ-200/100.

В результате исследований показано, что общий срок хранения зарядов с момента их изготовления до сдачи заводами-изготовителя­ми заказчику может быть установлен равным 40 годам.

К применению в народном хозяйстве и, в частности, к использованию в генераторах давления для обработки нефтяных скважин рекомендуются [18]

• 19 марок штатных БРТТ - РСИ-МБП, РБМ, РБФ, РСТ-4К, РСТ-4МРА, РСИ-60, РСИ-К, РСИ-60Ц, РСИ-12К, РСИ-12КД, РСИ-12М, РНДСИ-5КМ, РНДСИ-5К, РНДФ, РСК-6К, РИ-К, РИ, ФСГ-2;

• экспериментальное БРТТ марки КДСИ;

• баллиститные пороха марок ДГ-2, ДГ-3, ДГ-4, ДГ-5 и ДГ-6 артиллерийских систем.

Не рекомендуются к применению в твердотопливных генератора давления баллиститные ракетные твердые топлива, содержащие порошки и соли металлов с суммарной массовой долей более 5%, высокочувствительные взрывчатые вещества (гексоген, октоген и их аналоги) и окись магния.

Скважинная среда, температура в зоне обработки, гидростатическое давление и относительное удлинение заряда генератора давления оказывают существенное влияние на выбор типа и марки твердого топлива заряда, его конструкцию и работоспособность. Конструкция и работоспособность зарядов твердого топлива, применяемых в генераторах давления для обработки прискважинной зоны пласта, непосредственно определяют эффективность воздействия на продуктивный пласт: скорость нарастания давления в зоне обработки, максимальное давление и время воздействия генератора давления на скважину.

1. Баллиститные ракетные твердые топлива обеспечивают работоспособность и безопасность применения генераторов давления в скважине при обработке прискважинной зоны пласта комплексными технологиями воздействия с применением агрессивных жидкостей водных растворов соляной, фтористо-водородной кислот, хлористого кальция и их смесей.

2. При разработке конструкций твердотопливных зарядов генераторов давления для обработки прискважинной зоны пласта необходимо учитывать прогрев зарядов генераторов при спуске их в скважину и нахождении в зоне обработки. Прогрев твердотопливных зарядов при спуске и нахождении генераторов в скважине может приводить к созданию аварийных ситуаций в скважине из-за недопустимой деформации зарядов вследствие уменьшения механической прочности топлива и его температурного расширения.

Таблица 5.4