Способ разработки высоковязких нефтей путем внутрипластового горения

 

Способ разработки высоковязких нефтей путем внутрипластового горения относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи вязких нефтей и битумов, и может быть использован при добыче нефти путем внутрипластового горения. Задачей способа является повышение нефтеотдачи за счет увеличения его охвата равномерно продвигающимся фронтом горения. Сущность способа заключается в том, что проницаемый огнеупорный материал закачивают в канал связи после установления стационарной зоны горения, причем в качестве проницаемого огнеупорного материала используют смесь керамзитовой крошки и нефти.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи вязких нефтей и битумов, и может быть использовано при добыче нефти путем внутрипластового горения.

Известен способ разработки высоковязких нефтей внутрипластовым путем селективного тампонажа наиболее проницаемых слоев, например, при помощи пластмасс, слюдяного порошка и т.д. Закупоривающий агент вводят в пласт в потоке нагретого газа, в виде пульпы или иными способами [1] Применение данного способа позволяет увеличить охват пласта тепловым воздействием.

Однако полного равномерного охвата пласта тепловым воздействием не происходит, т. е. нефтеотдача остается низкой, т.к. физико-химические свойства реагентов, используемых для приготовления состава (пластмасса, слюдяной порошок), являются нестойкими к воздействию повышенных температур. В результате этого заканчиваемый воздух вновь прорывается по наиболее проницаемым пластам и повышается вероятность продвижения по ним фронта горения, а пласты с низкой проницаемостью остаются не выработанными, т.е. полного и равномерного охвата пласта тепловым воздействием не происходит.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ добычи высоковязких нефтей [2] Известный способ добычи высоковязких нефтей из подземных пластов осуществляется следующим образом. В подземных пластах пробуривают несколько вертикальных скважин, каждая из которых гидравлически связана с пластом, содержащим углеводороды, выделяемые из пласта при нагревании. Углеводородсодержащий пласт пересекают каналом, содержащим проницаемый огнеупорный материал. Канал обеспечивает жидкостное сообщение между скважинами. В канале устанавливается стационарная зона горения. Зону горения сохраняют в канале до тех пор, пока углеводороды, находящиеся на данном расстоянии от зоны горения не выделяются из пласта. Выделяющиеся из пласта углеводороды извлекаются на поверхность.

Применение данного способа позволяет извлекать углеводороды из подземного пласта за счет образования канала сообщения между скважинами и поддержания его в раскрытом состоянии благодаря заполнению огнеупорным материалом и установления стационарной зоны горения.

Однако полного и равномерного охвата пласта тепловым воздействием не происходит, т.е. нефтеотдача остается низкой, т.к. процесс горения протекает в канале сообщения и потому углеводороды прогреваются и извлекаются из той зоны пласта которая непосредственно прилегает к каналу. Таким образом, происходит неравномерная выработка пласта.

Решаемая техническая задача состоит в том, что необходимо создать такой способ разработки высоковязких нефтей путем ВГ, который обеспечивал бы максимально возможный процесс вытеснения нефти.

Целью предлагаемого способа является повышение нефтеотдачи пласта за счет увеличения его охвата равномерно продвигающимся фронтом горения. Поставленная цель достигается описываемым способом разработки высоковязких нефтей путем ВГ, включающим создание в пласте канала сообщения между нагнетательной и добывающей скважинами, заполнение его проницаемым огнеупорным материалом и создание в канале стационарной зоны горения.

Новым является то, что проницаемый огнеупорный материал закачивают в канал связи после установления стационарной зоны горения, причем в качестве проницаемого огнеупорного материала используют смесь керамзитовой крошки и нефти.

Способ осуществляется в следующей последовательности.

На участке в пробуренном элементе через нагнетательную скважину закачивают воздух давлением выше горного до появления его добывающей скважине. После достижения устойчивого канала сообщения между скважинами через нагнетательную производят инициирование ВГ одним из традиционных способов. После достижения устойчивого очага горения снижают количество воздуха, закачиваемого в пласт, и через нагнетательную смесь, состоящую из керамзитовой крошки и нефти. Закачку смеси производят при давлении, равном давлению раскрытия трещин в пласте, продолжительностью до прекращения приемистости пласта. Это будет означать, что объем трещин заполнен крошкой.

Затем в ту же нагнетательную скважину закачивают воздух и продвигают смесь вглубь канала сообщения. Закачку воздуха осуществляют в течение 1-2 ч при закрытом устьевом оборудовании добывающей скважины.

В результате закачки смеси керамзитовой крошки и нефти создаются условия для более полного охвата пласта тепловым воздействием и повышения конечного коэффициента нефтеотдачи.

Во-первых, закачку смеси в канал сообщения производят после установления стационарной зоны горения, т.е. после того, как фронт горения продвинется на некоторое расстояние от нагнетательной скважины. Таким образом, создается вторичная зона горения, т.к. попадая в высокотемпературную выгоревшую часть пласта, жидкая основа смеси нефть сгорает, в результате выделяется дополнительное тепло, увеличивается охват пласта воздействием.

Во-вторых, твердые частицы смеси керамзит, забивая канал сообщения, создают полупроницаемую зону, которая позволяет ограничить количество воздуха, поступающего в канал, и изменять направление его движения в сторону простаивающих, не вовлеченных в разработку скважин элемента. За счет образования полупроницаемой зоны удается не только поддерживать работоспособность добывающей скважины, расположенной на линии канала сообщения, но и более равномерно вытеснять нефть из пласта внутрипластовым горением, а также сократить расход закачиваемого воздуха для добычи 1 т нефти. Кроме того, использование термостойких частиц позволяет создать стабильную полупроницаемую зону, не разрушающуюся при воздействии высоких температур.

В третьих, в результате закачки в пласт смеси керамзитовой крошки и нефти при давлении, равном давлению раскрытия трещин, образуются новые каналы и трещины во всех направлениях от нагнетательной скважины, которые также заполняются закачиваемой смесью. В этих новых каналах возникают очаги горения, в результате чего происходит выравнивание фильтрационных характеристик пласта, достигается более равномерное по толщине пласта вытеснение высоковязкой нефти за счет увеличения охвата пласта теплоносителем.

Все эти процессы: создание полупроницаемой зоны и зоны вторичного горения, образование новых каналов и трещин и возникновение в них очагов горения в значительной степени способствуют выравниванию фронта горения, увеличению охвата пласта тепловым воздействием и повышению нефтеотдачи.

Кроме того, способ предусматривает использование доступных и сравнительно недорогих веществ таких, как нефть и отходы керамзитового производства.

Способ был испытан в промысловых условиях на Мордово-Кармальском месторождении природных битумов.

В пробуренном элементе выбрали нагнетательную скважину N 303 и закачали воздух в количестве 560 м³ при давлении 6,0 МПа. Разрыв пласта произошел в направлении добывающей скважины N 370, в результате чего из скважины начал выходить заканчиваемый воздух. После закачки воздуха в течении 4 ч давление на устье нагнетательной скважины стало равно давлению на устье добывающей скважины и образовался устойчивый канал сообщения между скважинами.

Далее произвели инициирование горения с помощью термогазогенератора с тепловой производительностью 800 КВт·ч. После появления газов горения в добывающей скважине ее закрыли с целью создания условий формирования очага горения, а термогазогенератор отключили. Закачку воздуха продолжали в течении 2 сут с расходом 3000 м³/сут, в результате чего был образован устойчивый очаг горения, что определили по контрольной температуре на забое добывающей скважины: температура поднялась на 15^oC выше пластовой.

Затем закачку снизили до 1000 м³/сут и приступили к приготовлению смеси керамзитовой крошки в нефти в пескосмесителе. При этом использовали нефть с вязкостью 78,5 мПа·с и отходы керамзитового производства. Промысловые испытания показали, что содержание керамзитовой крошки в смеси в количестве 15 об. является нижним, а 25 об. верхним пределом, позволяющим обеспечить достижение наиболее высоких положительных результатов с точки зрения поставленной цели. При закачке смеси с концентрацией керамзитовой крошки 15 об. невозможно создать полупроницаемую зону в канале сообщения, т.к. смесь прорывается в добывающую скважину. При содержании керамзитовой крошки в смеси более 25 об. последняя получает очень густой, в связи с чем возникают проблемы: во-первых, с закачкой, во-вторых, полупроницаемая зона формируется только в начальной части канала сообщения (в прибойной зоне), т.е. уменьшаются размеры вторичной зоны горения и количество выделяемого дополнительного тепла, в-третьих, смесь не поступает в мелкие трещины, в результате чего уменьшается охват пласта теплоносителем и конечная нефтеотдача.

После закачки в канал сообщения 2,5 м³ смеси давление повысилось с 1,8 до 3,0 МПа, что соответствует давлению раскрытия трещин в пласте, поэтому закачку прекратили. Увеличили расход закачки воздуха до 3000 м³/сут с целью продвижения смеси вглубь канала сообщения. При этом соотношение давлений на устье нагнетательной (скв. N303) и добывающей (скв. N370) скважин составляло 1,5, это означало, что в канале сообщения создана полупроницаемая зона.

После двухсуточной закачки воздуха наблюдалось повышение температуры на забое близлежащих скважин NN 369 и 371 с 8 до 18 и 22^oC соответственно, а на скважине N 303 газопроявление. Это означало, что достигнуто выравнивание фронта горения, равномерное тепловое воздействие.

После 3-х месяцев эксплуатации элемента по данному способу в скв. N 370 дебит нефти составил 3,1, в скв.N 371 2,04 и в скв. N 369-1,8 m³/сут.

Для сравнения на том же месторождении в сопоставимых условиях проведения эксперимента был выбран и разработан участок N 320 с применением известного способа. В результате эксплуатации элемента по известному способу в добывающей скважине N 320 дебит нефти составил 2,5, в скв. N 391 1,7 и в скв. N 392 1,5 m³/сут.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый способ позволяет повысить среднесуточный дебит нефти в 1,3 раза по сравнению с прототипом.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа разработки высоковязких нефтей путем ВГ складывается за счет повышения добычи битума в 1,2 раза.

Формула изобретения

Способ разработки высоковязких нефтей путем внутрипластового горения, включающий создание в пласте канала сообщения между нагнетательной и добывающей скважинами, заполнение его проницаемым огнеупорным материалом, создание в канале стационарной зоны горения, отличающийся тем, что проницаемый огнеупорный материал закачивают в канал связи после установления стационарной зоны горения, причем в качестве проницаемого огнеупорного материала используют смесь керамзитовой крошки и нефти в следующем соотношении компонентов, об.

Керамзитовая крошка 15 25 Нефть Остальноед