Способ термического воздействия на нефтегазовую залежь

 

Изобретение относится к добыче нефти и может быть использовано при разработке нефтегазовых месторождений. Цель - повышение эффективности способа термического воздействия за счет снижения энергозатрат и предотвращения возможности образования взрывоопасной смеси в скважине. В верхней части залежи в области естественной или искусственной газовой шапки бурят одну или несколько нагнетательных скважин, в нижней части залежи - эксплуатационные скважины. В нагнетательные скважины закачивают дегазированную нефть. Затем в те же скважины закачивают воздух и инициируют очаг горения известными способами. Закачка дегазированной нефти позволяет исключить непосредственный контакт в скважине пластовых углеводородных газов и воздуха. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к добыче нефти путем термического воздействия на пласт и может быть использовано при разработке нефтегазовых залежей. Цель изобретения повышение эффективности способа термического воздействия за счет снижения энергозатрат и предотвращения возможности образования взрывоопасной смеси в скважине. Способ осуществляют следующим образом. В качестве основного вида топлива для внутрипластового сжигания выбирается попутный или природный углеводородный газ, которым заполняется локальный очаг горения. При вытеснении половины запаса нефти из очага горения газом объем газа определяется по формуле ω_г= 0,5ω_o, (1) где ω_г объем газа для закачки в пласт; ω_o объем очага горения. В очаге горения остается столько же нефти ω_н= 0,5ω_o. (2) Здесь ω_н объем нефти в очаге горения. На сжигание 1 м³ газа и 1 м³ нефти требуется 10 м³ и 100 м³ воздуха соответственно, уменьшение объема газа и воздуха при возрастании давления и увеличение их при повышении температуры имеет одинаковый порядок. Исходя из этого объем воздуха, предназначенного для сжигания газа, закачанного с поверхности, и нефти, оставшейся в намеченном очаге горения, определяется следующим образом: ω_в= 10ω_г+100ω_н= 55ω_o. (3) Для исключения непосредственного контакта и образования взрывоопасной смеси углеводородных газов и воздуха между ними закачивают дегазированную нефть, которая вытесняет и растворяет оставшийся в скважине газ. Перед закачкой дегазированной нефти скважина полностью заполняется газом, поэтому количество дегазированной нефти исчисляется порядком объема скважин ω_д= πr²H, (4) где r радиус скважины;
H глубина башмака центральных труб. Нефть нагнетается в затрубное пространство и через центральные трубы вытесняет газ из скважины в атмосферу. Часть газа остается ниже башмака центральных труб в объеме
ω_б= πr²h. (5)
Здесь h расстояние от башмака центральных труб до зумпфа скважины. Газ в количестве, определенном по формуле (5), вытесняется в пласт и растворяется в дегазированной нефти. К началу нагнетания воздуха свободные газообразные углеводороды в стволе скважины в зумпфе и призабойной зоне исчезают полностью. Дальнейшим нагнетанием воздуха и сжиганием газовоздушной смеси в пористой среде исключают возможность образования взрывоопасной смеси. Технологические операции при осуществлении способа проводятся в следующем порядке. В верхней части залежи в области естественной или искусственной газовой шапки бурят одну или несколько нагнетательных скважин, в нижней части залежи
эксплуатационные скважины. В нагнетательные скважины закачивают дегазированную нефть в соответствии с зависимостью
ω_д= πr²H,
где ω_д объем дегазированной нефти, м³;
r радиус скважины, м;
H глубина башмака центральных труб, м. Затем в те же скважины закачивают окислитель, например воздух, и инициируют очаг горения известными способами. Пример. В нефтяную залежь, залегающую на глубине 1400 м и имеющую на опытном участке геологические запасы нефти порядка 1 млн м³ в пластовых условиях, закачивают газ в количестве, достаточном для производства продуктов сгорания в объеме порядка запаса нефти. Такой запас выбран в целях обеспечения полной амортизации скважин, участвующих в эксперименте. После этого приступают к нагнетанию дегазированной нефти в затрубное пространство воздухонагнетательной скважины. Так как к этому времени скважина полностью заполнена газом, то достаточно закачать в нее дегазированную нефть в количестве, равном объему скважины. Данного количества нефти достаточно и для растворения газа, оставшегося в пространстве ниже башмака центральных труб. Давление нагнетания выбирается с учетом преодоления гидростатического напора (14 МПа), потерь на трение (2-3 МПа) и равняется 16-17 МПа. По формуле (4) вычисляется объем дегазированной нефти для закачки в скважину радиусом 0,1 м и глубиной 1000 м. ω_д= π·0,1²·1000 = 31 м³.
Количество свободного газа, имеющегося в скважине, равняется
ω_б= π·0,01·100 = 3 м³.
Здесь расстояние от башмака центральных труб до забоя скважины принято равным 100 м. После появления нефти на устье через центральные трубы закрывают скважину и приступают к закачке воздуха. Размеры очага горения определяют из отмеченного условия сжигания газа, оставшейся в пористой среде нефти и производства продуктов сгорания в объеме запаса нефти:
0,5ω_o+0,5·10ω_o+0,5ω_o+0,5·100·ω_o= ω_з. (6)
Отсюда следует

Таким образом, очаг горения составляет 1,6% объема залежи. Половину этого объема занимает газ. Из формулы (1) находим объем газа
ω_б= 0,5·0,016·10⁶= 8000 м³
Объем воздуха определяется по формуле (3)
ω_в= 55·0,016·10⁶= 8,8·10⁵м³. Таким образом, в пласт последовательно закачивают газа 8·10³м³, дегазированной нефти 31 м³, воздуха 8,8·10⁵м³ в пластовых условиях, т.е. в соответствии с вышеприведенными расчетами. С нагнетанием воздуха поджигают нефтегазовоздушную смесь. Использование способа позволяет более экономично расходовать как газ, так и воздух для создания очага горения с предотвращением возможности образования взрывоопасной смеси в скважине, исключить мероприятия по борьбе с взрывоопасной газовоздушной смесью и снизить температуру разогрева призабойной зоны нагнетательной скважины перед розжигом нефтегазовоздушной смеси за счет наличия тяжелых углеводородов и дегазированной нефти.

Формула изобретения

1. Способ термического воздействия на нефтегазовую залежь, включающий создание очага горения в области естественной или искусственной газовой шапки путем закачки через нагнетательную скважину воздуха и последующее вытеснение нефти продуктами сгорания через эксплуатационные скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет снижения энергозатрат и предотвращения возможности образования взрывоопасной смеси в скважине, перед закачкой воздуха производят закачку в нагнетательную скважину дегазированной нефти. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем дегазированной нефти определяют по формуле
ω_д = πr²H,
где ω_д- объем дегазированной нефти, м³;
r радиус скважины, м;
Н глубина башмака центральных труб, м.