Результат интеллектуальной деятельности: ГИДРОРЕАГИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к области эксплуатации нефтегазовых месторождений и может быть использовано для интенсификации дебитов и повышения нефтетодачи.

Специфика отечественного нефтяного комплекса состоит в том, что на подавляющем числе разрабатываемых месторождений используется развитая система поддержания пластового давления (ППД). По существу вопроса, коэффициент нефтеотдачи, текущие дебиты при всех прочих равных условиях зависят от критического сопротивления элемента последовательной цепи: призабойная зона нагнетательной скважины - продуктивный пласт - призабойная зона добывающей скважины и насосно-компрессорные трубы с навесным оборудованием.

Гидрореагирующие элементы, далее ГРЭЛ, на основе щелочных металлов хорошо зарекомендовали себя для локального воздействия в труднодоступных коммуникациях скважин.

Известны способ и устройство для удаления асфальтосмолистых и парафиногидратных (АСПГ) отложений [пат. РФ 2123101, приоритет от 30.01.96]. Устройство для удаления АСПГ отложений включает корпус, заполненный химически активным веществом, способным взаимодействовать с водой, и отличается тем, что корпус выполнен в виде цилиндрической оболочки из алюминия или его сплава, имеет свободный объем внутри оболочки, в качестве химически активного вещества применен металлический натрий. При этом внутренний диаметр корпуса в нижнем основании равен внешнему диаметру в верхнем основании для соединения устройств между собой с использованием свободного объема внутри оболочки. Кроме того, масса корпуса но отношению к массе металлического натрия составляет не более 1/3.

В известном устройстве за счет активного взаимодействия натрия с водой выделяются водород, тепло и активная щелочь. Устройство может быть использовано для разрушения асфальтосмолистых и парафиногидратных отложений в насосно-компрессорных трубах добывающих скважин.

Известен ГРЭЛ [патент РФ №2275494, приоритет от 05.04.2004], который включает алюминиевый цилиндрический стакан, заполненный активной массой на основе металлического натрия, защитный гидроизолирующий слой, удаляемый перед началом использования, указанный защитный слой представляет собой состав на основе парафина, между указанными активной массой и защитным слоем размещена вставка, выполненная из смеси нитрата натрия и гидроксида натрия, обеспечивающая временную задержку взаимодействия указанной активной массы с водным раствором. При этом соотношение площадей сечения указанных активной массы и стакана предпочтительно не больше 50.

Представленное техническое решение призвано исключить высокий паразитный расход натрия, но содержит элемент непредсказуемости временной задержки из за разных реакционных условий. в том числе температуры, состава воды, давления.

Для обработки призабойной зоны продуктивного пласта добывающих скважин с использованием канатной техники и серийного перфоратора могут быть использованы ГРЭЛ (полезные модели, пат. РФ №68583, приоритет от 18.05.2007 и №133869, приоритет от 25.06.2013). Согласно (пат. РФ №2301330, приоритет от 19.12.2005) при их использовании защитный парафиновый слой удаляется при снаряжении перфоратора, инициирование взаимодействия осуществляется подрывом кумулятивного заряда, обеспечивающего сброс заглушек. Такая обработка реализуется только в процессе капитального ремонта скважин после извлечения насосно-компрессорных труб.

Наиболее близким к заявляемому признан Гидрореагирующий элемент (пат. РФ №2343273, приоритет от 25.06.2007), включающий алюминиевый корпус, заполненный активной массой на основе натрия металлического, и солевую водорастворимую вставку, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полого цилиндра с заглушками в виде стаканов, обращенных внутрь полого цилиндра, водорастворимая солевая вставка разделяет активную массу на нижнем уровне образующей верхней заглушки, заполненной натрием, а корпус ниже солевой вставки заполнен дисперсией алюминия в натрии.

При этом Гидрореагирующий элемент отличается тем, что содержание дисперсии алюминия предпочтительно не более 40 мас.%.

Представленный ГРЭЛ принят в качестве прототипа, а основное его предназначение - обработка нагнетательных скважин без остановки закачки вытесняющего агента. Его основным недостатком является сложность изготовления и ограниченность применения для системы ППД и только.

Заявляемый ГРЭЛ призван обеспечить безопасность и универсальность его использования для скважин добывающих, нагнетательных и обработки продуктивного пласта.

Названная техническая задача реализуется тем, что Гидрореагирующий элемент, включающий алюминиевый корпус, выполненный в виде тонкостенного цилиндрического стакана с зауженной горловиной, заполненный активной массой на основе натрия металлического, отличается тем, что горловина усилена отбортовкой, а герметизация корпуса выполнена в виде разрушаемой мембраны с ее креплением по диаметру отбортовки.

При этом между уровнем заполнения корпуса активной массой и мембраной предусмотрен зазор, размер которого составляет не менее 5 мм, а разрушаемая мембрана обеспечивает разрыв при заданном давлении. Кроме того, уровень заполнения корпуса активной массой и отбортовкой исключает зазор, разрушаемая мембрана выполнена из алюминия толщиной не более 0,2 мм, а ее разрушение обеспечивается за счет контакта с щелочным раствором.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что герметизация ГРЭЛ разрушаемой мембраной не требует использования удаляемого защитного слоя на основе парафина с поверхности активной массы и полностью исключает возможность контакта персонала с активной массой на основе металлического натрия. При этом заявляемый ГРЭЛ может с одинаковым успехом использоваться для обработки нефтедобывающих и нагнетательных скважин в режиме капитальных ремонтов последних с использованием канатной техники и кумулятивного перфоратора типа ПК 105. Перед загрузкой в перфюратор для этого достаточно нарушить целостность мембраны. Кроме того, этот ГРЭЛ может быть использован для обработки скважин поддержания пластового давления без остановки закачки. Для этого используется устьевой лубрикотор. Модификация ГРЭЛ с мембраной на разрыв при заданном давлении вводится в нисходящий поток вытесняющего агента без остановки закачки последнего. Модификация ГРЭЛ с мембраной, разрушаемой в контакте с щелочным раствором, может быть использована для обработки призабойной зоны продуктивного пласта в комбинации со струйным насосом. В этом варианте ГРЭЛ вводятся в НКТ через лубрикатор, в режиме репрессии на пласт доставляются в подпакерную зону струйного насоса. Затем в подпакерную зону подается раствор щелочи для растворения мембраны.

На Фиг 1 представлен заявляемый ГРЭЛ. Тонкостенный алюминиевый стакан с зауженной горловиной 1 и отбортовкой 1 заполнен активной массой на основе металлического натрия 3 с заданным зазором Y между уровнем активной массы и отбортовкой горловины. Разрушаемая мембрана 4 обжата на отбортовке горловины и может быть выполнена в двух вариантах с кольцевой просечкой, обозначенной b, для разрыва при заданном давлении. В этом варианте исполнения ГРЭЛ дополнительным условием является наличие значимого зазора между уровнем активной массы и разрушаемой мембраной. Другой вариант исполнения, исключающий зазор между уровнем активной массы и мембраной, выполняется без кольцевой просечки. Он предполагает реализовать разрушение мембраны за счет химического взаимодействия с раствором, закачиваемым в скважину для инициирования процесса.

Таким образом, представленный ГРЭЛ может быть использован для локального воздействия в труднодоступных коммуникациях скважин по различному назначению.

Для обработки призабойных зон с использованием канатной техники и кумулятивного перфоратора заявленный ГРЭЛ в варианте с просечкой и значимым зазором без каких-либо дополнительных операций вводится в полость перфоратора. Контакт оператора с активной массой исключен. Этот же вариант ГРЭЛ используется для обработки скважин нагнетательных без остановки закачки вытесняющего агента. Второй вариант ГРЭЛ с разрушаемой растворимой мембраной может быть использован для обработки скважин в комплексе со струйным скважинным насосом. Единственным условием использования этой модификации ГРЭЛ является соответствие его диаметра проходному сечению струйного насоса.