Способ обработки ствола скважины и способ и система для разрушения фильтрационной корки на поверхности ствола скважины

Номер патента: 18242

Опубликовано: 28.06.2013

Авторы: Боллард Дэвид Энтони, Попплстоун Энди

Есть еще 4 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ обработки ствола скважины, содержащий размещение по меньшей мере одного электролитического инструмента в необходимой секции ствола скважины и приложение электрической разности потенциалов к электродам, расположенным в текучей среде в необходимой секции ствола скважины так, что в области электролиза компонентов текучей среды происходит образование окислителей.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий воздействие окислителей на фильтрационную корку, образованную в стволе скважины.

3. Способ по п.2, дополнительно содержащий разложение фильтрационной корки на месте.

4. Способ по п.1, в котором окислители уничтожают по меньшей мере часть бактериальной флоры, присутствующей в скважине.

5. Способ разрушения фильтрационной корки, образованной на поверхности ствола скважины, содержащий разложение окислителями компонентов фильтрационной корки, причем образование окислителей осуществляется электролизом компонентов текучей среды в стволе скважины.

6. Способ по п.5, в котором текучая среда в стволе скважины содержит водный раствор.

7. Способ по п.6, в котором текучая среда в стволе скважины содержит рассол.

8. Способ по п.5, дополнительно содержащий размещение по меньшей мере одного электролитического инструмента в стволе скважины.

9. Способ по п.8, в котором по меньшей мере один электролитический инструмент размещается на необходимой глубине в стволе скважины.

10. Способ по п.8, дополнительно содержащий дистанционное управление по меньшей мере одним электролитическим инструментом с позиции вне ствола скважины.

11. Способ по п.8, в котором образование окислителей дополнительно содержит приложение электрической разности потенциалов по меньшей мере в одном электролитическом инструменте, присутствующем в стволе скважины.

12. Способ по п.10, в котором электролитический инструмент дополнительно содержит датчик для измерения количества окислителей, образованных в скважине.

13. Способ по п.12, в котором по меньшей мере один электролитический инструмент дополнительно содержит средство управления количеством электрического заряда, создаваемого в текучей среде ствола скважины.

14. Способ по п.13, дополнительно содержащий управление электрическим зарядом, созданным по меньшей мере одним электролитическим инструментом в скважине для регулирования количества окислителей, измеренного датчиком.

15. Способ по п.5, в котором окислители содержат по меньшей мере одно из гипогалогенита, озона, галогенида и перекиси водорода.

16. Способ по п.5, в котором фильтрационная корка дополнительно содержит разлагаемые окислителем полимеры.

17. Система для разрушения фильтрационной корки, образованной на поверхности ствола скважины, содержащая источник подачи водного раствора в ствол скважины и по меньшей мере один электролитический инструмент для образования окислителей в текучей среде в стволе скважины.

18. Система по п.17, дополнительно содержащая по меньшей мере одно транспортирующее средство для транспортирования электролитического инструмента на необходимую глубину в ствол скважины и по меньшей мере одно средство управления размещением электролитического инструмента на необходимую глубину в ствол скважины.

19. Система по п.17, в которой по меньшей мере один электролитический инструмент дополнительно содержит по меньшей мере одно средство управления зарядом для регулирования величины электрического заряда, создаваемого в водном растворе.

20. Система по п.17, дополнительно содержащая датчик для измерения окислителей, образованных электролитическим инструментом.

21. Система по п.17, в которой по меньшей мере один электролитический инструмент содержит по меньшей мере один отрицательный электрод и по меньшей мере один положительный электрод для приложения электрического заряда к водному раствору.

22. Система по п.19, в которой по меньшей мере один электролитический инструмент дополнительно содержит реакционную камеру для размещения по меньшей мере одного отрицательного электрода и по меньшей мере одного положительного электрода, по меньшей мере одно впускное отверстие для прохождения водного раствора в реакционную камеру и по меньшей мере выпускное отверстие для выпуска водного раствора из реакционной камеры.

23. Система по п.22, в которой по меньшей мере один электролитический инструмент дополнительно содержит перекачивающее устройство для создания притока водного раствора через впускное отверстие в реакционную камеру.

24. Система по п.17, дополнительно содержащая генератор гидравлической мощности, использующий поток текучей среды в стволе скважины для обеспечения энергией электролитического инструмента.

25. Система по п.17, в которой электролитический инструмент встроен по меньшей мере в один блок оборудования заканчивания.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ И СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ КОРКИ НА ПОВЕРХНОСТИ СТВОЛА СКВАЖИНЫ Способ обработки ствола скважины содержит размещение по меньшей мере одного электролитического инструмента в необходимой секции ствола скважины и приложение электрической разности потенциалов к электродам, расположенным в текучей среде в необходимой секции ствола скважины так, что в области электролиза компонентов текучей среды происходит образование окислителей. Способ разрушения фильтрационной корки, образованной на поверхности ствола скважины, содержит разложение окислителями компонентов фильтрационной корки, причем образование окислителей осуществляется посредством электролиза компонентов текучей среды в стволе скважины. Система для разрушения фильтрационной корки, образованной на поверхности ствола скважины, содержит источник подачи водного раствора в ствол скважины и по меньшей мере один электролитический инструмент для образования окислителей в текучей среде в стволе скважины.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: Эм-Ай ДРИЛЛИНГ ФЛЮИДЗ ЮКей ЛИМИТЕД (GB) Предпосылки создания изобретения Область техники изобретения Варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, относятся, в общем, к способам и системам обработки ствола скважины и, в частности, к удалению фильтрационной корки, образованной в стволе скважины. Предпосылки изобретения Углеводороды (нефть, природный газ и т.д.) обычно добывают из подземного геологического пласта (т.е. "коллектора") посредством бурения скважины, проходящей нефтегазоносный пласт. Для "добычи" углеводородов, т.е. перемещения из пласта в ствол скважины (и, в конечном итоге, на поверхность),должен существовать достаточно беспрепятственный путь потока из пласта в ствол скважины. Одним ключевым параметром, влияющим на темп добычи, является проницаемость пласта на пути потока, по которому углеводороды должны перемещаться для достижения ствола скважины. В некоторых случаях порода пласта имеет природную низкую проницаемость, в других случаях проницаемость уменьшается во время, например, бурения скважины. Во время бурения ствола скважины различные текучие среды обычно используются в скважине для выполнения различных функций. При бурении скважины часто осуществляют циркуляцию бурового раствора в стволе для контакта с областью бурового долота, для решения следующих задач: охлаждение бурового долота, перемещение выбуренной породы от точки бурения и поддержание гидростатического давления на стенку пласта для предотвращения притока из пласта во время бурения. Можно осуществлять циркуляцию текучих сред через бурильную трубу и буровое долото в ствол скважины и затем вверх через ствол скважины на поверхность. Во время такой циркуляции буровой раствор может выполнять следующие функции: удалять буровой шлам от забоя ствола на поверхность, удерживать шлам и утяжелители взвешенными в суспензии, когда циркуляция прервана, управлять давлениями в скважине, поддерживать целостность ствола скважины до установки в секцию скважины обсадной колонны и ее цементирования, изолировать пластовые текучие среды созданием достаточного гидростатического давления для предотвращения поступления пластовых текучих сред в ствол скважины, охлаждать и смазывать бурильную колонну и долото, и/или максимизировать скорость проходки. Во время скважинных операций буровой раствор может теряться вследствие утечки в пласт. Для предотвращения этого буровой раствор часто специально модифицируют, так что малое его количество проникает в пласт и образует покрытие на поверхности ствола скважины (часто именуемое"фильтрационной коркой") и защищает, тем самым, пласт. Фильтрационная корка образуется, когда частицы, суспендированные в текучей среде ствола скважины, образуют покрытие и закупоривают поры в подземном пласте так, что фильтрационная корка предотвращает или уменьшает как фильтрацию текучих сред в пласт, так и приток текучих сред, присутствующих в пласте. Известен ряд способов образования фильтрационной корки, включающих в себя использование тампонажных частиц, шлама, образованного в процессе бурения, полимерных добавок и выделения осадков. После завершения бурения фильтрационная корка может стабилизировать ствол скважины во время последующих операций заканчивания, таких как установка гравийного фильтра в стволе скважины. Кроме того, во время операций заканчивания, когда ожидается поглощение текучей среды, тампон из полимеров против поглощения текучей среды можно "устанавливать в намеченной точке" или размещать в стволе скважины. Другие текучие среды заканчивания можно закачивать за тампоном ликвидации поглощения текучей среды в ствол скважины непосредственно над участком пласта, где прогнозируют поглощение текучей среды. Закачку текучих сред в ствол скважины затем останавливают, и поглощение текучей среды должно затем переместить тампон к месту поглощения текучей среды для создания покрытия пласта и предотвращения или уменьшения будущего поглощения текучей среды. После завершения любых операций заканчивания фильтрационная корка (образовавшаяся во время бурения и/или заканчивания) на боковых стенках ствола скважины, обычно должна быть удалена, поскольку остатки фильтрационной корки могут негативно воздействовать на добычу. То есть хотя образование фильтрационной корки и использование тампонов, ликвидирующих поглощение текучей среды,является необходимым для операций бурения и заканчивания, данные барьеры могут являться значительным препятствием добыче углеводородов или других текучих сред из скважины, если, например,пласт породы все еще закупорен барьером. Поскольку фильтрационная корка является уплотненной, она часто прочно прилипает к пласту и может непросто или не полностью смываться с пласта одним только действием текучей среды. Таким образом, фильтрационную корку следует удалять во время начальной стадии эксплуатации физическим или химическим воздействием (например, посредством кислот, окислителей и/или энзимов). Количество и тип твердых частиц в буровом растворе влияет на эффективность данной обработки для очистки скважины. Также на эффективность очистки ствола скважины перед эксплуатацией влияет присутствие полимерных добавок, которые могут являться стойкими к разложению с использованием обычных разрушающих фильтрационную корку реагентов. Проблемы эффективной очистки скважины и заканчивания являются важными во всех скважинах,и, особенно, в скважинах, заканчиваемых с горизонтальным необсаженным стволом. Продуктивность скважины в некоторой степени зависит от эффективного и производительного удаления фильтрационной корки с минимизацией возможности образования водного барьера, закупоривания или иного повреждения естественных каналов притока пласта, а также компоновки заканчивания. Соответственно, существует насущная необходимость создания систем и способов эффективной и производительной очистки ствола скважины. Сущность изобретения Согласно изобретению создан способ обработки ствола скважины, содержащий размещение по меньшей мере одного электролитического инструмента в необходимой секции ствола скважины и приложение электрической разности потенциалов к электродам, расположенным в текучей среде в необходимой секции ствола скважины так, что в области электролиза компонентов текучей среды происходит образование окислителей. Способ может дополнительно содержать воздействие окислителей на фильтрационную корку, образованную в стволе скважины. Способ может дополнительно содержать разложение фильтрационной корки на месте. При осуществлении способа окислители могут уничтожать по меньшей мере часть бактериальной флоры, присутствующей в скважине. Согласно изобретению создан способ разрушения фильтрационной корки, образованной на поверхности ствола скважины, содержащий разложение окислителями компонентов фильтрационной корки,причем образование окислителей осуществляется электролизом компонентов текучей среды в стволе скважины. Текучая среда в стволе скважины может содержать водный раствор или рассол. Способ может дополнительносодержать размещение по меньшей мере одного электролитического инструмента в стволе скважины, который может размещаться на необходимой глубине в стволе скважины. Способ может дополнительно содержать дистанционное управление по меньшей мере одним электролитическим инструментом с позиции вне ствола скважины. Образование окислителей может дополнительно содержать приложение электрической разности потенциалов по меньшей мере в одном электролитическом инструменте, присутствующем в стволе скважины. Электролитический инструмент может дополнительно содержать датчик для измерения количества окислителей, образованных в скважине. По меньшей мере один электролитический инструмент может дополнительно содержать средство управления количеством электрического заряда, создаваемого в текучей среде ствола скважины. Способ может дополнительно содержать управление электрическим зарядом, создаваемое по меньшей мере одним электролитическим инструментом в скважине для регулирования количества окислителей, измеренного датчиком. Окислители могут содержать по меньшей мере одно из гипогалогенита, озона, галогенида и перекиси водорода. Фильтрационная корка может дополнительно содержать разлагаемые окислителем полимеры. Согласно изобретению создана система для разрушения фильтрационной корки, образованной на поверхности ствола скважины, содержащая источник подачи водного раствора в ствол скважины и по меньшей мере один электролитический инструмент для образования окислителей в текучей среде в стволе скважины. Система может дополнительно содержать по меньшей мере одно транспортирующее средство для транспортирования электролитического инструмента на необходимую глубину в ствол скважины и по меньшей мере одно средство управления размещением электролитического инструмента на необходимую глубину в ствол скважины. По меньшей мере один электролитический инструмент может дополнительно содержать по меньшей мере одно средство управления зарядом для регулирования величины электрического заряда, создаваемого в водном растворе. Система может дополнительно содержать датчик для измерения окислителей, образованных электролитическим инструментом. По меньшей мере один электролитический инструмент может содержать по меньшей мере один отрицательный электрод и по меньшей мере один положительный электрод для приложения электрического заряда к водному раствору. По меньшей мере один электролитический инструмент может дополнительно содержать реакционную камеру для размещения по меньшей мере одного отрицательного электрода и по меньшей мере одного положительного электрода, по меньшей мере одно впускное отверстие для прохождения водного раствора в реакционную камеру и по меньшей мере выпускное отверстие для выпуска водного раствора из реакционной камеры. По меньшей мере один электролитический инструмент может дополнительно содержать перекачивающее устройство для создания притока водного раствора через впускное отверстие в реакционную камеру. Система может дополнительно содержать генератор гидравлической мощности, использующий по-2 018242 ток текучей среды в стволе скважины для обеспечения энергией электролитического инструмента. Электролитический инструмент может быть встроен по меньшей мере в один блок оборудования заканчивания. Другие аспекты и преимущества изобретения должны стать ясны из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Краткое описание чертежей На фиг. 1 схематично показан один вариант осуществления буровой системы; на фиг. 2 - схематичный вид электролитического инструмента согласно вариантам осуществления настоящего изобретения; на фиг. 3 - блок-схема системы образования окислителя согласно вариантам осуществления настоящего изобретения; на фиг. 4 - блок-схема последовательности операций способа обработки фильтрационной корки согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Подробное описание На фиг. 1 показан схематичный вид типичной системы бурения. Система 10 предназначена для бурения ствола скважины в геологическом пласте 100 для добычи полезных ископаемых, например нефти. Система 10 бурения включает в себя вышку 20, компоновку 30 бурильной колонны, циркуляционную систему 40, электролитический инструмент 50, блок 70 вспомогательной лебедки, и блок 85 управления. Вышка 20 размещена на подвышечном основании 21, установленном на земле. Вышка 20 несет компоновку 30 бурильной колонны, которую спускают в ствол 101 скважины для выполнения операции бурения. Компоновка 30 бурильной колонны включает в себя бурильную колонну 31, компоновку 32 низа бурильной колонны и систему 33 привода. Во время бурения ствола 101 скважины бурильная труба 31 вращается системой 33 привода, и данное вращение передается через компоновку 32 низа бурильной колонны на буровое долото 34. Циркуляционная система 40 включает в себя буровой насос 41, емкость 42 бурового раствора, линию 43 подачи и обратную линию 44. Циркуляционная система 40 осуществляет циркуляцию текучей среды ствола скважины через компоновку 30 бурильной колонны и в ствол 101 скважины. Конкретно буровой насос 41 перекачивает текучую среду ствола скважины, которая запасена в емкости 42 бурового раствора, через линию 43 подачи, и затем текучую среду ствола скважины закачивают в бурильную колонну 31. Текучую среду ствола скважины, закачанную в бурильную колонну 31, затем выпускают из бурового долота 34 на дно ствола 101 скважины и возвращают в емкость 42 бурового раствора через обратную линию 44. При бурении ствола 101 скважины текучие среды, выходящие из бурового долота 34 и циркулирующие через ствол 101 скважины, могут образовывать тонкую фильтрационную корку низкой проницаемости, изолирующую проницаемые пласты 100, пройденные долотом 34. Различные буровые растворы, включающие в себя текучие среды ствола скважины на нефтяной и водной основе, можно использовать для бурения ствола 101 скважины. Данные скважинные текучие среды могут состоять из синтетических полимеров или биополимеров (для улучшения реологических свойств (например, пластической вязкости, значения динамического сопротивления сдвигу, прочности геля) бурового раствора), глин, полимерных понизителей вязкости, хлопьеобразующих агентов и органических коллоидов, добавленных текучим средам для получения требуемой вязкости и фильтрационных свойств. Тяжелые минералы, такие как барит или карбонат, можно также добавлять для увеличения плотности. Дополнительно твердые частицы из пласта входят в буровой раствор и часто диспергируются в буровом растворе вследствие бурения. Поскольку такие добавки или твердые частицы могут образовывать часть фильтрационной корки вследствие их присутствия в текучей среде, некоторые добавки можно добавлять специально для придания необходимых свойств фильтрационной корке для предотвращения поглощения текучих сред из ствола скважины в пласт и притока пластовых текучих сред в ствол скважины. Например, различные полимерные добавки могут также действовать как вещества, ликвидирующие поглощение текучей среды, для предотвращения или уменьшения поглощения текучей среды ствола скважины в окружающий пласт уменьшением проницаемости фильтрационной корки, образующейся на открывающейся воздействию поверхности пласта. Большинство полимерных добавок, используемых в буровых растворах, являются стойкими к биологическому разложению, что увеличивает использование добавки до продолжительности эксплуатации бурового раствора. Конкретные примеры стойких к биоразложению полимерных добавок включают в себя биополимеры, синтетические полимеры, такие как полиакриламиды и другие полимеры на основе акриламида, производные целлюлозы, такие как диалкилкарбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, натриевые соли карбоксиметилцеллюлозы, химически модифицированный крахмал, гуаровая смола, фосфоманнаны, склероглюканы, глюканы, и декстраны. Дополнительно к таким полимерным добавкам можно добавлять тампонажные материалы, такие как карбонат кальция или волокнистые материалы, добавляемые для перекрывания разрывов или пор в пласте. Несмотря на то, что фильтрационная корка играет важную роль в работах бурения, барьер может являться значительным препятствием добыче углеводородов из пласта. Таким образом, когда завершены операции бурения и заканчивания и необходима эксплуатация, данное покрытие или фильтрационная корка должны быть удалены. Таким образом удаление фильтрационной корки является ключевой задачей работ заканчивания скважины. Типичные известные методики включают в себя использование разрушающих агентов, таких как энзимы, окислители или кислоты для удаления фильтрационной корки на забое скважины. Примеры таких методик раскрыты в патентах США 1984668, 4609475, 4941537, 5247995, 6861394 и 5607905. Вместе с тем, использование данных различных разрушающих агентов может иметь недостатки. Например, энзимы могут быть дорогостоящими и чувствительными к агрессивной среде на забое скважины, и кислоты оказываются дорогостоящими, неэффективными и затратными по времени. Также известные разрушающие агенты могут работать слишком медленно или слишком быстро и, таким образом, могут не обеспечивать контроль синхронизации разрушения фильтрационной корки. Заявители обнаружили, что окислители для разложения фильтрационной корки можно образовать на месте в скважине с использованием электролитического инструмента. На фиг. 2 схематично показана простая электролитическая ячейка 51 согласно некоторым вариантам осуществления, описанным в данном документе. Электролитическая ячейка 51 включает в себя по меньшей мере одно впускное отверстие 54 для прохождения концентрированного соляного раствора, присутствующего в стволе скважины в электролитическую ячейку 51, и по меньшей мере одно выпускное отверстие 56 для выпуска образованных окислителей в ствол скважины. Электролитическая ячейка 51 может содержать по меньшей мере одну реакционную камеру 57 для размещения электродов. Электроды могут быть любого известного типа или конфигурации. Электролитическая ячейка может содержать по меньшей мере два электрода, при этом по меньшей мере один электрод является положительным электродом или анодом 58, и по меньшей мере один электрод является отрицательным электродом или катодом 59. Электролитический инструмент может дополнительно включать в себя по меньшей мере одну цепь управления (не показано) для избирательного создания электрического потенциала между по меньшей мере одним катодом и по меньшей мере одним анодом и источник энергии (не показано), находящийся в электрическом контакте с цепью управления, для подачи управляемого электрического заряда в цепь управления. По меньшей мере одна цепь управления может иметь электрический контакт с катодом 59 и анодом 58. Дополнительно специалисту в данной области техники должно быть ясно, что нет ограничений на устройство электролитических ячеек согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Неограничивающие примеры различных электролитических ячеек, которые можно использовать и/или модифицировать для использования в скважине в способах и системах настоящего изобретения, включают в себя описанные в патентах США 4761208, 5385711, 6261464, 6524475, 6558537, 6736966, 6805787, 7005075 и 7008523,которые включены в данный документ в виде ссылки. Специалисту в данной области техники также понятно, что электролитические ячейки можно включать в состав оборудования, обычно используемого в скважине. Например, оборудование заканчивания, такое как хвостовики с щелевым фильтром и песчаные фильтры, можно использовать в качестве электродов для образования окислителей в стволе скважины в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения. Как кратко упомянуто, концентрированный соляной раствор может входить, и образованные окислители могут выходить из электролитической ячейки 51. Для оптимального образования окислителей в стволе скважины посредством электролитической ячейки 51 в нем должен находиться раствор электролита, способный передавать электрический заряд для действия электролитической ячейки 51. Известно,что способность передачи электрического заряда связана с ионной характеристикой электролита. Таким образом, при использовании инструмента на забое скважины для генерирования окислителей текучая среда ствола скважины может действовать в качестве электролита. Использование текучей среды ствола скважины в качестве электролита экологически безвредно и создает экономию затрат, поскольку никакие дополнительные текучие среды нет необходимости вводить в ствол скважины. В частности, текучая среда ствола скважины, действующая в качестве электролита, может являться текучей средой на водной основе. Текучая среда ствола скважины может включать в себя водный раствор, как основу текучей среды, включающей в себя по меньшей мере одно из следующего: пресную воду, морскую воду, рассол, смесь воды и водорастворимых органических соединений и их смеси. Например, водный раствор может быть составлен из смесей необходимых солей в пресной воде. Такие соли могут включать в себя, для примера, без ограничения этим, хлориды щелочных металлов, гидроксиды или карбоксилаты. В различных вариантах осуществления текучие среды ствола скважины, описанные в данном документе, могут включать в себя морскую воду, водные растворы, в которых концентрация соли меньше чем в морской воде, или водные растворы в которых концентрация соли больше, чем в морской воде. Соли, которые могут находиться в морской воде, включают в себя, но без ограничения этим,натрий, кальций, алюминий, магний, калий, стронций, литий и могут являться хлоридами, бромидами,карбонатами, йодидами, хлоратами, броматами, формиатами, нитратами, оксидами, сульфатами, силикатами, фосфатами и фторидами. Соли, которые могут входить в состав рассолов, включают в себя любую одну или несколько солей, присутствующих в природной морской воде, или любую другую органическую или неорганическую растворимую соль. Кроме того, рассолы, которые можно использовать в буровых растворах, описанных в данном документе, могут являться природными или синтетическими, с синтетическими рассолами, имеющими, как правило, более простой состав. В конкретном варианте осуществления рассол может включать в себя такие соли, как галиды или карбоксилаты одновалентных или двухвалентных катионов металлов, таких как цезий, калий, кальций, цинк и/или натрий. Присутствие данных солей улучшает ионный характер текучей среды ствола скважины, при этом увеличивая способность передачи электрического заряда и улучшения свойств текучей среды в качестве электролита. Как показано на фиг. 2, электрический потенциал может создаваться блоком 85 управления (фиг. 3) и может создаваться между электродами 58 и 59 текучей средой ствола скважины. Управляемый электрический заряд проходит через текучую среду ствола скважины по меньшей мере от одного катода 59 на по меньшей мере один анод 58, при этом образуя по меньшей мере один окислитель в растворе электролита. При прохождении текучей среды ствола скважины через реакционную камеру 57 электролитической ячейки 51 и пропускание электрического тока между анодом 58 и катодом 59 происходит несколько химических реакций с участием воды и одной или нескольких солей или ионов, содержащихся в текучей среде ствола скважины. Электрический ток поляризует электроды 58, 59 и вызывает диссоциацию текучей среды ствола скважины на составляющие ионы. Например, в случае, если текучая среда ствола скважины включает в себя раствор хлорида натрия (NaCl), рассол NaCl может диссоциировать на ионы натрия и хлора, которые должны мигрировать к катоду и аноду соответственноNaCl(aq)Na+(aq)+Cl-(aq) Известно, что анод испытывает недостаток электронов, и без привязки к конкретной теории считается, что анод извлекает электроны из воды и другие ионы, примыкающие к аноду, результатом чего является образование окислительных продуктов электролита в стволе скважины. Например, может проходить следующая реакция с образованием хлора на поверхности анода: 2Cl-(aq)Cl2(g)+2eГазообразный хлор (Cl2), образуемый в реакции получения хлора, может растворяться в воде с образованием ионов гипохлорита (OCl-), являющихся окислительными продуктами, использующимися в вариантах осуществления данного изобретенияCl2(g)+H2O(l)2OCl-(ag)+2 Н+(aq) Несколько других потенциальных реакций хлор-кислород (например, двуокиси хлора) могут также иметь место. Образованные протоны (H+) могут в свою очередь объединяться со свободными электронами на богатом электронами катоде с образованием газообразного водорода, который можно удалять с электролитического инструмента любым средством, известным в технике 2H+(aq)+2e-H2(g) Хотя химия образования окислителя показана с использованием рассолов NaCl в качестве примера,специалисту в данной области техники должно быть ясно, что данные принципы применимы для образования окислителей из любого ионного раствора посредством электролиза. Настоящее изобретение относится к получению одного или нескольких окислителей и может включать в себя, например, гипохлорит,хлор, бром, двуокись хлора, озон, перекись водорода и другие хлороксигенированные и бромоксигенированные продукты. Динамика потока, включающая в себя турбулентное перемещение молекул в проходящем потоке раствора, предполагает, что преобразование солей должно увеличиваться с приближением пути потока раствора к поверхностному слою анода. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления, способы и системы настоящего изобретения предпочтительно максимизируют поток электролита ствола скважины вокруг анода для максимизирования образования окислителей. Поток текучей среды ствола скважины можно улучшать любым средством, известным в технике, например перемешивателями, такими как лопастные перемешиватели и т.д. В частности, перекачивающие устройства 60, 61 можно устанавливать между положительным электродом 58 и отрицательным электродом 59. Перекачивающие устройства могут иметь лопасти, клапаны или любое известное средство для формирования потока текучей среды в реакционной камере 57 так, что текучая среда ствола скважины, окружающая электролитический инструмент, вводится в реакционную камеру 57 электролитической ячейки 51 через впускное отверстие 54, проходит через реакционную камеру 57 электролитической ячейки 51 и выпускается через выпускное отверстие 56. Впускное отверстие 54 может включать в себя механизм, такой как клапан или любой другой известный механизм, для герметичного закрытия впускного отверстия после входа текучей среды ствола скважины в ячейку. После образования окислителя богатая окислителем текучая среда ствола скважины может выходить из электролитической ячейки 51 через выпускное отверстие 56. Локальную концентрацию окислителей, присутствующих в выходящей текучей среде ствола скважины, можно измерять любым известным контрольно-измерительным устройством, например датчиком окислителя. После регистрации датчиком окислителя локальной концентрации окислителя, достаточной для разрушения фильтрационной корки, электрический потенциал, приложенный на электроды электролитической ячейки, можно отключить, и электролитические инструменты можно затем удалить из ствола скважины. Окислители, теперь присутствующие в текучей среде ствола скважины, могут осуществлять разложение фильтрационной корки посредством любого механизма, известного в технике. Например, известно, что фильтрационная корка может содержать полимеры, такие как полисахариды. Известно, что окислители атакуют гликозидную связь между кольцами, вызывая деполимеризацию цепи. Соответственно,при разрыве полимера на более короткие цепи фильтрационная корка разлагается и может быть удалена посредством циркуляции текучей среды ствола скважины. Окислителя становится меньше по ходу данного процесса, и уменьшенное образование можно повторно окислять электролитическим инструментом,если считают нужным. Альтернативно, специалисту в данной области техники должно быть ясно, что электролитический инструмент может непрерывно (или периодически) генерировать окислители, пока не определят, что фильтрационная корка удалена в достаточной степени. Заявителями также обнаружено, что способность образования окислителей на месте для разрушения фильтрационной корки обеспечивает преимущество контроля синхронизации разрушения фильтрационной корки. Поскольку электролитический инструмент можно устанавливать на месте с фильтрационной коркой, которую следует удалить (например, на интервале эксплуатации), с образованием при этом богатой окислителем среды непосредственно вблизи фильтрационной корки, синхронизацию разрушения фильтрационной корки можно запускать созданием электрического потенциала между электродами электролитической ячейки. Например, данный способ может создавать улучшенный контроль в сравнении с обычным размещением текучих сред с разрушающими реагентами, которые могут реагировать слишком быстро или слишком медленно в зависимости от присутствия или отсутствия механизмов задержки. Кроме того, заявителями обнаружено, что электролитический инструмент можно размещать в скважине для образования на месте окислителей, способных уничтожать бактерии, которые могут присутствовать в стволе скважины. Процесс бурения инициирует сообщение между поверхностью и подземным нефтяным месторождением. Во время бурения текучие среды ствола скважины могут циркулировать с поверхности на долото для удаления шлама и управления пластовыми давлениями на забое скважины. В данном процессе химикаты и бактерии с поверхности могут прокачиваться в глубокие подземные энергоемкие нефтеносные пласты, и насыщенный углеводородом шлам может доставляться в богатую кислородом имеющую умеренную температуру среду на поверхности. Данный механический процесс может инициировать микробиологическую активность в средах на поверхности и под землей. Хотя этого обычно не происходит в нормальных условиях, это может приводить к бактериальному загрязнению ствола скважины. Дополнительно органические полимеры, присутствующие как загустители и материалы ликвидации поглощения текучей среды в текучей среде в стволе скважины, характеризуются растительным или микробиологическим происхождением и могут действовать как готовый источник питания для роста природных бактерий нефтяного месторождения. Если рост бактерий является чрезмерным, потребление ими данных органических компонентов текучей среды ствола скважины может приводить к потере реологических свойств бурового раствора, микробиологической коррозии скважинных трубчатых элементов и фильтров, закупориванию биомассой в нагнетательных скважинах и в пласте и проявлениям сероводорода в глубине пласта. Если не проводить соответствующей обработки, возможно нарушение целостности ствола скважины в результате бактериального загрязнения. Таким образом, согласно некоторым вариантам осуществления окислители, образованные на месте в стволе скважины из раствора электролита, можно использовать для уничтожения бактерий в скважине. Без привязки к теории считается, что окислители могут атаковать компоненты стенки клеток бактерий,такие как пептидогликаны и другие полисахариды. Соответственно, способы и системы, описанные в данном документе, могут образовывать окислители на месте для уменьшения бактериальной флоры в скважине. Электролитические инструменты, использующиеся в вариантах осуществления, описанных в данном документе, можно размещать в стволе скважины любым известным средством. Например, различные варианты осуществления настоящего изобретения могут работать с размещением по меньшей мере части или всего электролитического инструмента в стволе скважины. Размещение может осуществляться на любом этапе операций в стволе скважины. Обычно электролитический инструмент можно размещать в стволе скважины во время заканчивания и перед эксплуатацией. Вместе с тем, специалисту в данной области техники должно быть ясно, что ограничений по настоящему описанию не существует. Например, предполагается, что после начала эксплуатации можно определить, что остаточная фильтрационная корка находится на стенках ствола скважины, препятствуя эксплуатации, при этом требуется последующая операция очистки, такая как с использованием электролитических инструментов, описанных в данном документе. Дополнительно, если гель, стабилизирующий ствол скважины, неправильно размещен во время операций бурения, предполагается, что электролитические инструменты, описанные в данном до-6 018242 кументе, можно использовать для запуска разрушения геля в месте неправильного размещения, так, чтобы разместить гель в нужном месте. Кроме того, если инструмент используют для регулирования роста бактерий, может потребоваться образование окислителей на любом этапе, включающем в себя бурение. Таким образом, когда необходимо образование окислителей, электролитический инструмент или его части можно размещать в необходимой секции скважины. При этом обеспечивают предпочтительное регулирование размещения по осевой линии. С текучими средами с известными разрушающими реагентами могут возникать проблемы в отношении надлежащего размещения текучей среды с разрушающими реагентами, т.е. обеспечения ее подачи в необходимую зону в целом (т.е. зону, в которой необходимо удаление фильтрационной корки). Можно прогнозировать, что в некоторых случаях участки фильтрационной корки, первыми подвергающиеся воздействию текучей среды с разрушающим реагентом, могут реагировать и распадаться быстрее, чем другие участки фильтрационной корки, с возможностью некоторого поглощения текучей среды в зоне, в которой фильтрационная корка была быстро разрушена. Использование электролитического инструмента с адекватными размерами может обеспечивать образование окислителей по всей фильтрационной корке, так что большая часть фильтрационной корки может разрушаться приблизительно в одно время. Альтернативно, несколько электролитических ячеек можно разместить вблизи фильтрационной корки для предпочтительного обеспечения генерирования окислителей по всей фильтрационной корке. В вариантах осуществления, описанных в данном документе, необходимая глубина и/или поперечное позиционирование электролитического инструмента в стволе скважины можно регулировать с использованием любого известного оборудования, такого как лебедки и т.д. Дополнительно глубину и поперечное позиционирование электролитического инструмента в стволе скважины можно измерять любым известным контрольно-измерительным устройством, таким как глубиномеры, датчики, камеры и т.д. После получения оптимального размещения электролитического инструмента можно генерировать окислители на месте работы в необходимой секции ствола скважины, при этом достигая преобладающего осевого распределения окислительного разрушающего реагента. На фиг. 3 показана блок-схема электролитического инструмента согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Электролитический инструмент включает в себя систему 80 образования окислителя. Система 80 включает в себя генератор 50 окислителя, блок 85 управления, блок 70 вспомогательной лебедки, блок 81 электропитания и исполнительный механизм 82 клапана. Генератор 50 окислителя включает в себя электролитическую ячейку 51, датчик окислителя 52 и, если необходимо, генератор 53 гидравлической мощности. В некоторых случаях генератор 50 окислителя может содержать многочисленные электролитические ячейки 51, которые могут быть электрически соединены друг с другом последовательно или параллельно, для обеспечения разрушения фильтрационной корки на более значительных интервалах. Альтернативно, многочисленные генераторы 50 окислителя можно использовать в одиночной работе в зависимости от длины интервала для разрушения и/или размеров инструмента. Генератор 50 окислителя подвешен в стволе 101 скважины на кабеле 71. Блок 70 вспомогательной лебедки поднимает и/или опускает кабель 71, регулируя глубину установки генератора 50 окислителя в стволе 101 скважины. Блок 85 управления включает в себя, например, центральный процессор, постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, порт ввод и вывод данных, запоминающие устройства и т.п. (не показано). Блок 85 управления электрически соединен по меньшей мере с генератором 50 окислителя, блоком 70 вспомогательной лебедки и блоком 81 электропитания. Блок 85 управления управляет работой генератора 50 окислителя, блока 70 вспомогательной лебедки и исполнительного механизма 82 клапана посредством передачи сигналов команд (сплошные линии со стрелками). Сигналы команд могут основываться на сигналах детектирования от датчика 51 окислителя, соединенного с генератором 50 окислителя и/или глубинного измерительного устройства 72, соединенного с блоком 70 вспомогательной лебедки. В некоторых вариантах осуществления использован глубиномер 72, сообщающий, что генератор 50 окислителя спущен недостаточно глубоко или слишком глубоко, и сигнал команды обратной связи можно отправлять на блок 70 вспомогательной лебедки через блок 85 управления для регулирования глубины генератора 50 окислителя соответственно. В других вариантах осуществления использован датчик 51 окислителя, обнаруживающий концентрацию окислителя меньше или больше необходимой, и сигнал команды обратной связи можно отправлять на блок 70 вспомогательной лебедки через блок 85 управления для регулирования производительности генератора окислителя соответственно. Сигнал команды обратной связи может быть автоматизирован или вводиться вручную. Соответственно, блок 81 электропитания подает электроэнергию (пунктирные линии со стрелкой) на блок управления 60, генератор 50 окислителя, блок 70 вспомогательной лебедки и исполнительный механизм 82 клапана на основе сигналов команд, передаваемых блоком 85 управления. На фиг. 4 показана блок-схема этапов последовательности операций способа обработки ствола скважины. На этапе 1000 текучую среду ствола скважины, являющуюся электролитическим концентрированным соляным раствором, можно размещать на нужном месте в стволе скважины. Специалисту в данной области техники ясно, что такие электролитические концентрированные соляные растворы могут представлять собой текучую среду, использующуюся для бурения ствола скважины, или могут являться последующей текучей средой, размещенной в стволе скважины, например, для работ заканчивания. На этапе 2000 электролитический инструмент можно размещать в секции ствола скважины, где необходимо удаление фильтрационной корки. На этапе 3000, создавая напряжение на электродах, образуют окислители в концентрированном соляном растворе в электролитической ячейке. На этапе 4000 выполняют оценку ствола скважины для определения эффективности разрушения фильтрационной корки. Если фильтрационная корка достаточно удалена для обеспечения необходимой добычи углеводородов, электролитический инструмент выключают на этапе 5000 и удаляют из ствола скважины на этапе 6000. Если фильтрационная корка удалена недостаточно, электролитический инструмент можно повторно включить в работу посредством создания напряжения на электродах, как на этапе 3000. Данную последовательность действий можно повторять до получения достаточного удаления фильтрационной корки, и затем электролитический инструмент можно выключать, как на этапе 5000, и удалять из ствола скважины, как на этапе 6000 соответственно. Предпочтительно варианты осуществления настоящего изобретения создают разложение фильтрационной корки окислителями, образованных на месте в скважине посредством использования электролитического инструмента. Образование на месте окислителей может обеспечить предпочтительный контроль синхронизации разрушения окислительного разрушающего реагента в стволе скважины. Дополнительно образование окислителей на месте в скважине из относительно несложных исходных материалов,таких как рассолы, может в результате обеспечить уменьшенную коррозию в компоновке бурильной колонны и лучшее соответствие требованиям экологии. Дополнительно образование окислителей на месте в скважине может обеспечивать использование меньших объемов химикатов, таких как окислительные разрушающие реагенты и другие добавки, и может являться более экономически оправданным с использованием продуктов, уже присутствующих в стволе скважины, вместо закачки текучей среды с реагентом разрушения геля на забой скважины. Заявителями обнаружено дополнительное преимущество, состоящее в том, что образование окислителей в скважине может обеспечивать регулирование бактериальной флоры в скважине. Результатом регулирования бактериальной флоры в скважине может являться уменьшенная микробиологическая коррозия трубчатых элементов и фильтров, закупоривание биомассой, и поступление сероводорода. Следовательно ощутимая экономия затрат, экологические выгоды и преимущества в безопасности работ можно реализовать посредством использования вариантов осуществления способов и систем настоящего изобретения. Хотя изобретение описано в отношении ограниченного числа вариантов осуществления, специалистам в данной области техники, воспользовавшимся данным описанием, должно быть ясно, что можно разработать другие варианты осуществления в объеме изобретения, описанного в данном документе. Соответственно, объем изобретения должен быть ограничен только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки ствола скважины, содержащий размещение по меньшей мере одного электролитического инструмента в необходимой секции ствола скважины и приложение электрической разности потенциалов к электродам, расположенным в текучей среде в необходимой секции ствола скважины так,что в области электролиза компонентов текучей среды происходит образование окислителей. 2. Способ по п.1, дополнительно содержащий воздействие окислителей на фильтрационную корку,образованную в стволе скважины. 3. Способ по п.2, дополнительно содержащий разложение фильтрационной корки на месте. 4. Способ по п.1, в котором окислители уничтожают по меньшей мере часть бактериальной флоры,присутствующей в скважине. 5. Способ разрушения фильтрационной корки, образованной на поверхности ствола скважины, содержащий разложение окислителями компонентов фильтрационной корки, причем образование окислителей осуществляется электролизом компонентов текучей среды в стволе скважины. 6. Способ по п.5, в котором текучая среда в стволе скважины содержит водный раствор. 7. Способ по п.6, в котором текучая среда в стволе скважины содержит рассол. 8. Способ по п.5, дополнительно содержащий размещение по меньшей мере одного электролитического инструмента в стволе скважины. 9. Способ по п.8, в котором по меньшей мере один электролитический инструмент размещается на необходимой глубине в стволе скважины. 10. Способ по п.8, дополнительно содержащий дистанционное управление по меньшей мере одним электролитическим инструментом с позиции вне ствола скважины. 11. Способ по п.8, в котором образование окислителей дополнительно содержит приложение электрической разности потенциалов по меньшей мере в одном электролитическом инструменте, присутствующем в стволе скважины. 12. Способ по п.10, в котором электролитический инструмент дополнительно содержит датчик для измерения количества окислителей, образованных в скважине. 13. Способ по п.12, в котором по меньшей мере один электролитический инструмент дополнительно содержит средство управления количеством электрического заряда, создаваемого в текучей среде ствола скважины. 14. Способ по п.13, дополнительно содержащий управление электрическим зарядом, созданным по меньшей мере одним электролитическим инструментом в скважине для регулирования количества окислителей, измеренного датчиком. 15. Способ по п.5, в котором окислители содержат по меньшей мере одно из гипогалогенита, озона,галогенида и перекиси водорода. 16. Способ по п.5, в котором фильтрационная корка дополнительно содержит разлагаемые окислителем полимеры. 17. Система для разрушения фильтрационной корки, образованной на поверхности ствола скважины, содержащая источник подачи водного раствора в ствол скважины и по меньшей мере один электролитический инструмент для образования окислителей в текучей среде в стволе скважины. 18. Система по п.17, дополнительно содержащая по меньшей мере одно транспортирующее средство для транспортирования электролитического инструмента на необходимую глубину в ствол скважины и по меньшей мере одно средство управления размещением электролитического инструмента на необходимую глубину в ствол скважины. 19. Система по п.17, в которой по меньшей мере один электролитический инструмент дополнительно содержит по меньшей мере одно средство управления зарядом для регулирования величины электрического заряда, создаваемого в водном растворе. 20. Система по п.17, дополнительно содержащая датчик для измерения окислителей, образованных электролитическим инструментом. 21. Система по п.17, в которой по меньшей мере один электролитический инструмент содержит по меньшей мере один отрицательный электрод и по меньшей мере один положительный электрод для приложения электрического заряда к водному раствору. 22. Система по п.19, в которой по меньшей мере один электролитический инструмент дополнительно содержит реакционную камеру для размещения по меньшей мере одного отрицательного электрода и по меньшей мере одного положительного электрода, по меньшей мере одно впускное отверстие для прохождения водного раствора в реакционную камеру и по меньшей мере выпускное отверстие для выпуска водного раствора из реакционной камеры. 23. Система по п.22, в которой по меньшей мере один электролитический инструмент дополнительно содержит перекачивающее устройство для создания притока водного раствора через впускное отверстие в реакционную камеру. 24. Система по п.17, дополнительно содержащая генератор гидравлической мощности, использующий поток текучей среды в стволе скважины для обеспечения энергией электролитического инструмента. 25. Система по п.17, в которой электролитический инструмент встроен по меньшей мере в один блок оборудования заканчивания.

МПК / Метки

МПК: E21B 37/00, E21B 21/00

Метки: скважины, разрушения, система, обработки, фильтрационной, поверхности, способ, корки, ствола

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-18242-sposob-obrabotki-stvola-skvazhiny-i-sposob-i-sistema-dlya-razrusheniya-filtracionnojj-korki-na-poverhnosti-stvola-skvazhiny.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ обработки ствола скважины и способ и система для разрушения фильтрационной корки на поверхности ствола скважины</a>

Похожие патенты