Способ создания в нефтяном пласте очага горения

,ЯО 106 А 3(5) Е 21 В 43/2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К ПАТЕНТ Л 1 ЦЮ Ю МЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Мадьяр Тудоманьош АкадемиаКезпонти Кемиа и Кутато Интезети Мадьяр Сенхидрогенипари КутатоФЕйлесте Интезет.(ВНР)(54)(57) СПОСОБ СОЗДАНИЯ В НЕФТЯНОМ ПЛАСТЕ ОЧАГА ГОРЕНИЯ путем сжигания в пласте горючего материала последовательной. закачкой в него зажигатель ной смеси, состоящей из горючего материала и окислительного катализатора, и кислорода или кислород- содержащей газовой смеси,.о т л и - , ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, перед закачкой кислорода или кислородсодержа щей газовой смеси в пласт закачивают альдегиды.или гексаналь, или этилгексаналь, или азо-бис -изомасляный нитрил с МпВ 20 Н О, или гексаналь с кумилгидройероксидом.Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности, при разработке залежей нефти с использованием термических способов.При добыче нефти путем термического воздействия создают огневой фронт в зоне вокруг скважины путем воспламенения нефти в пласте. Огневой фронт, температура которого, в основном составляет 400-600 С, можно стабилизировать путемнепре рывного нагнетания кислорода или кислородсодержащей газовой смеси (в большинстве случаен .воздуха) и продвигать в горизонтальной плоскости с оптимальной скоростью и геометри ей в пластах в направлении соответственно расположенных эксплуатационных скважин.Используется также термическая обработка призабойной зоны пласта для восстановления или улучшения проницаемости. Если причина ухудшения условий проницаемости заключается в засорении пор отложившимися тяжелыми углеводородами или в изменении водонасыщения, то применяется более низкая температура (около 100-200 СС), а если преследуется цель изменения структуры породы, то создают температуру (400- 10000( ), при удалении воды из глинистых пород, разложении карбонатов и при укреплении породы вокруг скважины.При термической обработке пласта необходимым и главным элементом является создание в пласте очага горе- ния.Известны различные способы создания очага горения в нефтяном пласте.Известен способ создания в пласте 40 очага горения, согласно которому в пласт нагнетается раствор элементарного фосфора с сероуглеродом, затем в раствор нагнетается воздух, при этом сероводород улетучивается, вследствие чего фосфор входит в соприкосновение с воздухом и загорается. Путем нагнетания воздуха и горючих газов аккумулируют тепло, причем Фосфор может нагнетаться в пласт в виде масляной или водной эмульсии 13 Недостатком способа является образование при сгорании фосфора сильно корродирующих побочных продуктов, которые могут нанести ущерб сооружениям скважины.Известен также способ создания в нефтяном пласте очага горения, согласно которому зона пласта, расположенная вокруг дна скважины, подвергается предварительному нагреву паром, затем с потоком пара в пласт подают льняное масло и далее подают воздух, Пар смешивается с воздухом 65 и происходит самовозгорание льняногомасла Г 23.Недостаток этого способа заключается в том, что для зажиганияпласта в скважине следует размещатькак минимум две независимые одна отдругой системы труб, а вследствиеповышенной взрывоопасности нужноосуществлять специальные мероприятия по технике безопасности,Наиболее близким к изобретениюявляется способ создания в нефтяномпласте очага горения путем сжиганияв пласте горючего материала последонательной закачкой в него зажигательной смеси, состоящей из горючегоматериала и окислительного катализатора, и кислорода или кислородсодержащей газовой смеси, в которомпоследовательно закачивают легкоокисляемые растительные масла, затем нагнетается масляная суспензия,содержащая ускоряющие окислениепромоторы (например, пиридин) и окислительные катализаторы (например,нафтенат кобальта). Эта суспензияподжигается при помощи кислородсодержащего газа, предварительноподогретого на поверхности, целесообразнее всего воздуха (33.данный способ характеризуют большие энергозатраты, связанные с использованием внешнего источника тепла.Цель изобретения - снижение энер" гозатрат,Поставленная цель достигается темчто согласно способу создания в нефтяном пласте очага горения путем сжигания в пласте горючего материала последовательной закачкойв него .зажигательной смеси, состоящей из горючего материала и окислительного катализатора, .и кислорода или кислородсодержащей газо" вой смеси, перед закачкой кислррода или кислородсодержащей газовой смеси в пласт эакачивают альдегиды или гексаналь, или этил-гексаналь, или азо-бис -иэомасляный нитрил с МпВ О Н 20, или гексаналь с кумилгидропероксидом.Сущность изобретения заключается в том, что нагревание зажигательной смеси до температуры воспламенения не требуется или температуру воспламенения зажигательной смеси можно снизить до температуры, преобладающей в скважине, если к указанной иэзестной смеси (зажигательной) добавить радикальные инициаторы. В, присутствии радикальных инициаторов зажигательная смесь при подаче кислорода или кислородсодержащей газовой смеси при температуре скважины самопроизвольно окисляется (воспламеняется) и во время окис 1068046ления выделяет достаточно тепла для нагрева заранее поданного или с самого начала имевшегося горючего материала до температуры воспламенения.Предложенный способ предусмат ривает подачу в пласт горючего материала, затем зажигательной смеси, состоящей из горючего материала и окислительного катализатора, и радикального инициатора окисления, 10 растворимого в горючем материале .или смешивающимся с ним, и последующую подачу кислорода или кислородсодержащейгазовой смеси.В качестве горючих материалов 15 могут применяться обычные горючие материалы, например высыхающие или полувысыхающче масла, жирные кислоты, триглицериды жирных кислот и пр. Наиболее целесообразно в качестве горючего материала применять отходы промышленности переработки растений, например, жирные кислоты мыльного осадка. До сих пор применение подобных сильно загрязненных материалов переменного состава для основанной на химическом воспламенении обработки пластов путем горения считалось невозможным, посКольку зти горючие материалы могут содержать значительное кбличество веществ, сдерживающих окисление. . Однако обнаружено, что при химическом воспламенении с применением согласно изобретению радикальных инициаторов возможное сдерживающее З 5 окисление воздействие примесей надежно и с избытком компенсируется ускоряющим окисление воздействием инициаторов. Поэтому в предлагаемом способе можно с успехом ути лизировать отходы, которые до сих пор считались бесполезными для способа сжигания.Если подлежащий обработке пласт с самого начала достаточно насыщен 45 нефтью, то,разумеется, нет необходимости подавать перед воспламенением горючий материал. В этом случае применяется лишь горючий материал, представленный одним компо 50 нентом зажигательной смеси. В качестве катализатора в способе согласно изобретению принимаются обычные для этих целей и известные окислительные катализаторы, например соли переходных металлов (нафтенат кобальта). Единственное требование,. предъявляемое к катализатору, состоит в том, что он должен смешиваться с горючим материалом 60 и радикальным инициатором, В качестве катализатора предпочтитель" ными являются соли кобальта, образуемые органическими кислотами с большой длиной цепи. 65 В качестве радикальных инициаторов в предлагаемом способе могут применяться органич,ские соединения как разлагающиеся при 30-100 дС с выделением радикалов, так и нницииру ющие радикалы. Наиболее предпочтительными являются, например, следующие типы соединений: перекиси и гидроперекиси (например, перекись ди-грет -бутила), надкислоты (например, надуксусная и пербензойная кислоты), альдегиды (например, масляный и пропионовый альдегиды), затем азосоединения, разлагающиеся с выделением радикалов. Наиболее выгодным инициатором оказался масляный альдегид. Указанные инициаторы должны растворяться в остальных компонентах зажигательнОй смеси, т.е. в горючем материале и катализаторе, или полностью смешиваться с ними.Радикальные инициаторы применяются в зажигательной смеси в количестве 1-50 от количества горючего материала. Количество инициатора для данного случая определяется при помощи предварительных опытов. Из экономических соображений целесообразно брать минимально возможное количество инициатора, так как избыток последнего при сни.жении однажды температуры воспламенения зажигательной смеси до температуры, преобладающей в скважине, не дает особых преимуществ. Если температура пластов ниже, то следует применять больше инициатора. Большим преимуществом предлагаемого способа является отсутствие необходимости предварительного подогрева горючей смеси, т.е, для этого не нужны ни специальные устройства, ни расход энергии. Зажигательная смесь не является корродирующей и при ее сгорании не образуются корродирующие продукты, Зажигательную смесь можно подавать в скважину обычными насосами в два приема (сначала горючий материал+ .катализатор, затем инициатор),При осуществлении способа бла"годаря изменению скорости подачикислородсодержащего газа температуру зоны вокруг дна можно регулировать в широких пределах (например, 200-1000 С). Таким образом,можно регулировать температуру,зависящую от состояния соответствующего пласта и необходимую длявнесения желательного изменения,например для удаления воды йли отложившихся тяжелых углеводородов выбирается более низкая, для изменения структуры породы - более высокая температур", 10 б 804 бИ, наконец, еще одно преимущество способа согласно изобретению состоит в том, что если предусмотрена соответствующая конструкция скважины) имеется возможность одновременного воспламенения и обработки нескольких пластов, что создается за счет отсутствия необходимости предварительного нагрева кислородсодержащего газа.П р и м.е р 1. Для эксперимента используют изготовленный "э нержавеющей стали адиабатический трубный реактор длиной 245 мм и внут ренним диаметром 25 мм. В начальный отсек реактора на длину 145 мм засыпают песок крупностью 0,25-0,5 мм, который не содержит органических примесей и металлических вкраплений. Этот отрезок является моделью отрезка, в котором осуществляется подача в скважину, Оставшуюся часть реактора длиной 100 мм заполняют смесью из 50 г песка высшего качества, 7 мл кислой жирной кислоты мыльного осадка, 0,5 мл нафтената кобальта и 3 мл масляного ангйдрида. Заполнение происходит в арго- новой атмосфере. Этот отрезок представляет модель запального отрез" ка. Качальная температура реактора установлена на уровне 40 С, так как на практике на дне скважин основном преобладает подобная температура; Затем в реактор нагнетают воздух комнатной температу" ры под давлением 38 ат. В конце реактора измеряют температуру 310 С, что доказывает, что при применении зажигательной смеси согласно изобретению достаточно нагне- . тать воздух с температурой 20 С для начала процесса окисления,П р и м е р 2. Опыт проводят аналогично примеру 1, с той разНицей, что вместо кислой жирной кислоты мыльного осадка применяют равное количество рапсового масла и начальную температуру реактора устанавливают на уровне 50 С. Воздух комнатной температуры нагнетают под давлением 50 ат. В конце реактора измеряют температуру 200 фС, что указывает на то, что нагнетаемый воздух комнатной температуры в зажигательной смеси, имеющей состав согласно изобретению, в состоянии привести в дейст- вие.окислительный процесс. Заметим, что на практике применение атмосферы инертного газа не является необходимостью, так как в коллекторе количество кислорода по сравнению с количеством масла незначительно, т,е. окисление не может начаться до нагнетания воздуха,1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 П р и м е р 3. Рассмотрим вопрос о том, является ли колич ,."вотепла, что выделяется при окислении зажигательной смеси, имеющейсостав согласно изобретению достаточным для воспламенения горючих веществ, находящихся в пласте(или заранее поданных в пласт),Трубный реактор длиной 4 м и диа"метром б 9 мм заполняют смесью, моделирующей материал пластов аименно песком пропитанным нефтью.В переднем отрезке реактора размещают по длине 20 см зажигательнуюсмесь следующего состава: ЯЮ1100 г; кислая жирная кислота мыльного осадка 220 мл; зиккозоль Р б(катализатор) 22 мл; масляный альдегид 33 мл,Для прослеживания эа продвижением огневого фронта по всейдлине реактора распределяют 9 термоэлементов в следующей последовательности; 9-й термоэлемент на расстоянии 2 см.от начала трубы; 8-йтермоэлемент на расстоянии 15 смот начала трубы, термоэлементы 7-1каждый на расстоянии 10 см от предыдущего термоэлементаТермоэлементы 9 и 8 регистрируют температуру зажигательной смеси, прочиетермоэлементы дают возможностьследить за продвижением огневогофронта. Температурные значения, зарегистрированные термоэлементами,представлены на фиг 1 как функциявремени.Реактор нагревают до 45 С (тема,пература в скважине). Затем поддавлением 20 бар подают воздух соскоростью 300 л/ч,В укаэанных условиях в областимоделирующего плцдта образуетсястабильный огневой Фронт, перемешивающийся со. скоростью 15-20 см/чТаким образом, при использованиизажигательной смеси согласно изобретению окисление может начатьсяи при помощи воздуха комнатной температуры, при этом зажигательнаясмесь выделяет достаточно тепладля воспламенения горючих веществ,находящихся в пластах, Процесс горения, протекающий в пласте, контролируется подачей кислорода, т.е.путем изменения скорости подачивоздуха изменяют .скорость перемещения огневого фронта и при прекращении подачи воздуха процесс горенияпрерывается,П р и м е р 4. Эксперимент повторяют по примеру 3, с той разницей, что в качестве инициатораприменяют масляный альдегид в количестве 17 мп, Температурные значения, зарегистрированные термоэлементами, представлены на фиг.2как Функция времени. Иэ фиг.2 сле1068046 Применение предлагаемого способа приводит к снижению энергозатрат (в связи с исключением использования тепла извне) и повышению безопасности работ.1 Температура, С Время, мин Пример Рорючий материал Катализатор Инициатор КоНачальная нечная 5 10 мл жирной кисло,5 мл нафтената 3 мл нонилаль 237 34 ты с осадком мыла кобальта дегида 6 То же То же 52 250 110 То це 7 3 мл гексаналя 46 180 216 3 йл нафтената 1,4 мл 2-этилкобальта гексаналя 92 163 80 8 -фф 9 1 мл зиккозоля 220 262 0,55 мл зиккозоля 10 3 мл. гексаналя+0,5 г кумилгидроперок-.сида 40 71 11 11 8 мл рапсового мас мл нафтената 2 мл маслянола кобальта го альдегида 60 275 86 12 8 мл жирной кислотыс осадком мыла ++ 2 мл коксовогомасла 1 мл зиккозо,2 масляноголя альдегида 73 175 9 дует, что в этом случае воспламеняются горючие материалы, находящиеся в коллекторном пласте, и образуется стабильный огневой фронт.П р и м е р ы 5-12. Осуществляют аналогично примеру 1, с той разницей, что применяют горючие материалы, катализаторы и инициаторы., указанные в таблице. Кроме того, в таблице приведены температура начального участка реактора, конечная температура и время, не" обходимое для достижения конечнойтемпературы.Катализатор фЭиккозоль является раствором версатата кобальта в толуоле (содержание кобальта 5 6). 3 мл масляного альдегида + 44 + 0,1 мл аэоБис -изомасляного нитрила+ 0,1754 г4 7 2Тираж 569сударственного коми ам изобретений и от ква, Ж, Раушская Подписноа СССРытийб., д. 4/