Способ разработки нефтяной залежи



 


Владельцы патента RU 2403383:

Открытое акционерное общество "Зарубежнефть" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяной залежи. Обеспечивает повышение нефтеотдачи залежи. Сущность изобретения: по способу проводят размещение нагнетательных и добывающих скважин, закачку в нагнетательные скважины воздуха, воды, газов горения, выделенных из продукции добывающих скважин, и отбора из добывающих скважин нефти, газов горения и попутных нефтяных газов. В нагнетательные скважины закачивают теплоноситель до прогрева пласта до температуры не ниже 65°С в окрестности скважины радиусом 20 м. Закачивают порцию горячей воды в чередовании с растворителем нефти массой 5-150 тонн на 1 метр мощности продуктивного интервала. Закачивают воздух массой 0,01-0,2 от общей массы закачанной воды и закачивают нагретую водовоздушную смесь, а водовоздушное отношение определяют по аналитическому выражению. 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяной залежи.

Известен способ разработки нефтяного месторождения, который включает нагнетание кислородсодержащей смеси через нагнетательную скважину и создание в пласте зоны окисления нефти. При температуре пласта выше 65°C создают в нем зону окисления с радиусом не менее радиуса зоны полного потребления кислорода в пласте при перемещении зоны окисления по направлению к добывающей скважине. Выбирают расстояние между нагнетательной и добывающей скважинами и радиус зоны полного потребления кислорода. Нагнетание кислородсодержащей смеси прекращают при подходе зоны окисления к добывающей скважине (Патент РФ №2139421, опубл. 1999.10.10).

Известный способ обладает невысоким охватом воздействием продуктивного пласта вследствие прорывов по высокопроницаемым зонам легкоподвижного вытесняющего агента-газа и захоронения в пласте значительных запасов нефти.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ разработки залежи с трудноизвлекаемыми запасами нефти, согласно которому размещают на залежи нагнетательные и добывающие скважины, в нагнетательные скважины закачивают оторочки воздуха и воды для создания в пласте внутрипластового горения. При этом при разработке залежи с запасами нефти нормальной вязкости из продукции добывающих скважин выделяют попутные нефтяные газы и газы горения. Эти газы отдельно или совместно с попутными нефтяными газами нагнетают в нагнетательные скважины. Закачку оторочек воздуха чередуют с нагнетанием вышеуказанных газов и разделяют их закачкой оторочек воды. Соотношение объемов закачки оторочек воздуха и воды выбирают из условия поддержания на фронте горения температуры 300-400°C (Патент РФ №2109133, опубл. 1998.04.20 - прототип).

Известный способ обладает повышенным охватом воздействием продуктивного пласта из-за применения вытесняющего агента повышенной вязкости - воды. Однако нефтеотдача остается невысокой вследствие невысокой температуры и, вследствие этого, невысокой подвижности, а также невысокого давления вытесняющего агента на вытесняемую нефть.

В предложенном изобретении решается задача повышения нефтеотдачи залежи.

Задача решается тем, что в способе разработки нефтяной залежи путем размещения нагнетательных и добывающих скважин, закачки в нагнетательные скважины воздуха, воды, газов горения, выделенных из продукции добывающих скважин, и отбора из добывающих скважин нефти, газов горения и попутных нефтяных газов, согласно изобретению, предварительно в нагнетательные скважины закачивают теплоноситель до прогрева пласта до температуры не ниже 65°C в окрестности скважины радиусом 5-20 м, закачивают порцию горячей воды в чередовании с растворителем нефти массой 5-150 тонн на 1 метр мощности продуктивного интервала, закачивают воздух массой 0,01-0,2 от общей массы закачанной воды и закачивают нагретую водовоздушную смесь, а водовоздушное отношение при пластовом давлении меньше 22.064 МПа определяют из соотношения:

где B - водовоздушное отношение закачиваемых компонентов в продуктивный пласт,

Rв - потребность в закачке атмосферного воздуха;

Cв - удельная теплоемкость воды, при температуре Тзак≤T<Тн,

rп - теплота парообразования;

rк - выделение тепла при сгорании одного килограмма кислорода;

x - сухость пара;

Тн - температура насыщенного пара;

Тзак - температура закачиваемой воды,

а водовоздушное отношение при пластовом давлении, большем 22.064 Мпа, определяют из соотношения:

где Cв - удельная теплоемкость воды, при температуре Тзак≤T<Тmax;

Тmax - температура в зоне горения (окисления).

Сущность изобретения

При разработке залежи нефти с применением внутрипластового окисления и/или горения закачка пара с поверхности через нагнетательные скважины практически бесполезна вследствие превращения пара в воду при прохождении по колонне труб от устья нагнетательной скважины до забоя, а при отдалении фронта горения от нагнетательной скважины доведение пара до фронта горения и использование пара в качестве вытесняющего агента становится невозможным из-за полного превращения пара в пластовых условиях в воду. Генерирование пара или перевод воды в сверхкритическое состояние в пластовых условиях на фронте горения представляет собой сложную инженерную задачу, решению которой и посвящено предлагаемое изобретение. Решение этой задачи позволяет использовать пар или сверхкритическую воду в качестве рабочего (вытесняющего) агента на фронте горения и за счет этого решить задачу повышения нефтеотдачи залежи. Задача решается следующим образом.

При разработке нефтяной залежи проводят размещение нагнетательных и добывающих скважин. В нагнетательные скважины закачивают теплоноситель до прогрева пласта до температуры 65°C в окрестности скважины радиусом 5-20 м. Такой прогрев гарантирует проведение внутрипластового горения и/или окисления нефти в околоскважинной зоне. Закачивают несколько порций горячей воды в чередовании с растворителем нефти общей массой 5-150 тонн на 1 м мощности продуктивного интервала. Наиболее предпочтительно чередование равных по объему порций горячей воды с температурой на забое скважины 65-100°C и растворителя нефти. В качестве растворителя нефти может быть использован попутный газ, дистиллят нефти, широкая фракция легких углеводородов, дизтопливо, обессоленная и обезвоженная низковязкая нефть и т.п. Количество чередований порций воды и растворителя может быть от 1 до 10. Применение чередующихся закачек горячей воды и растворителя позволяет промыть околоскважинную зону, чтобы отодвинуть от скважины будущий фронт горения. Закачка воздуха приводит к образованию внутрипластового горения в прогретой зоне на отдалении от скважины и нагреву пласта до 200-400°C. После создания устойчивого фронта горения закачивают нагретую водовоздушную смесь с температурой от 65°C до 200°C, причем водовоздушное отношение определяют из соотношения:

где В - водовоздушное отношение закачиваемых компонентов в продуктивный пласт, ;

Rв - потребность в закачке атмосферного воздуха, нм3;

Св - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·°C), при температуре Тзак≤T<Тн;

rп - теплота парообразования, кДж/кг;

rк -тепло при сгорании одного килограмма кислорода, кДж/кг;

x - сухость пара, доля единицы;

Тн - температура насыщенного пара, °C;

Тзак - температура закачиваемой воды, °C.

Это соотношение получено из следующих соображений. Потребность тепла для перевода в насыщенный водяной пар закачиваемой воды в расчете на единицу массы определяют следующим балансовым соотношением:

где Q - потребность тепла, кДж/кг.

На основе стехиометрического анализа окислительных реакций известно, что при потреблении одного килограмма кислорода выделение тепла составляет rк=10500-12600 кДж/кг. Тогда для нагрева и перевода в пар 1 кг горячей воды потребность в кислороде Rк при его полном сгорании составит:

где Rк - потребность кислорода, кг/кг.

Если в качестве окислителя использовать атмосферный воздух, то потребность в нем Rв составит:

где Rв - потребность воздуха, кг/кг.

Обычно водовоздушное отношение определяется объемными величинами. В этой связи соотношение (3) может быть представлено в следующем виде:

Определенная величина водовоздушного отношения может обеспечить перевод закачиваемой воды в пар (это возможно только при пластовом давлении меньше критического 22,064 МПа). В этом случае водовоздушное отношение составит:

где В - водовоздушное отношения закачиваемых компонентов в продуктивный пласт, .

При пластовом давлении большем критического (>22.064 МПа) вода не будет кипеть, а плавно перейдет в сверхкритическое состояние, поэтому формула (5) примет вид:

где

Св - теплоемкость воды, кДж/(кг °C), при температуре Тзак≤Т<Тmax;

Тmax - температура в зоне горения (окисления), °C.

Значение температуры в зоне окисления зависит от множества факторов и может быть оценено лабораторным путем или посредством компьютерного моделирования на тепловом симуляторе.

Пример конкретного выполнения

Разрабатывают нефтяную залежь со следующими характеристиками: глубина 2450 м, эффективная нефтенасыщенная толщина 7 м, пористость 19%, проницаемость по горизонтали 0,2 мкм2, проницаемость по вертикали 0,02 мкм2, нефтенасыщенность 54%, растворимость газа в нефти 50.7 м33, вязкость в пластовых условиях: нефти 7 мПа·с, воды 0,92 мПа·с, воздуха и газов горения 0.2 мПа·с, плотность в пластовых условиях: нефти 756 кг/м3, воды 1012 кг/м3, воздуха 218 кг/м3, газов 296 кг/м3, начальные пластовые: давление 25 МПа, температура 40°C, давление закачки воды 37 МПа, воздуха и газов 35 МПа, давление на забое добывающих скважин 20 МПа. Средняя температура в зоне окисления 300°C. Залежь разрабатывают по обращенной семиточечной схеме с центральной нагнетательной скважиной.

В нагнетательные скважины закачивают теплоноситель - горячую воду с температурой 100°C до прогрева пласта до температуры 74°C в окрестности скважины радиусом 18.7 м. Общая масса пара составляет 1080 т. Затем закачивают четыре порции горячей воды с температурой на забое 80°C и массой 120 тонн каждая, чередуя с закачкой растворителя - дистиллята нефти порциями по 95 тонн каждая. Закачивают воздух массой 145 тонн (121 тыс. нм3), что составляет 0.093 от общей массы закачки воды (1080+120×4). Это продуцирует внутрипластовое горение за пределами промытой призабойной зоны. После создания устойчивого фронта горения закачивают нагретую до 100°C водовоздушную смесь, причем водовоздушное отношение, обеспечивающее полный перевод закачиваемой воды в сверхкритическое состояние, определяют из соотношения (6).

Потребность тепла для разогрева килограмма закачиваемой воды при Рпл=25 МПа, Тсред=(Тmaxзак)/2=(300+100)=200°C, составляет Св(25,200)=4.38 кДж/кг/°C. Выделение тепла при сгорании 1-го килограмма кислорода в пластовых условиях составляет rк=10500 кДж/кг.

Подставляя в (6), получаем величину водовоздушного отношения:

Разработку проводят в следующем режиме: закачивают в каждую нагнетательную скважину воздух в объеме 60 тыс. норм.куб/сутки, а воду добавляют для обеспечения заданной величины водовоздушного отношения. Всего было проведено 8 расчетов с использованием симулятора STARS компании CMG. Два первых расчета проведены исключительно для сравнения. Первый расчет предполагал закачку только воды, второй - только воздуха. Остальные 6 расчетов отличались температурой водовоздушной смеси и водовоздушным отношением. Результаты расчетов коэффициента извлечения нефти (КИМ) после 50 лет разработки представлены в таблице 1.

Таблица 1
Температура закачиваемого агента Водовоздушное отношение КИН, % Варианты
20°C 1 >1000 19.41 сравнительный
2 0 26.00
3 0.001 29.92 прототип
4 0.003 30.41
5 0.005 18.84
100°C 6 0.001 30.09 сравнительный
7 0.003 31.84 предлагаемый
8 0.005 29.05 сравнительный

Таким образом, на участке разработки с использованием предлагаемого способа достигается нефтеотдача 31.8%, в то время как по прототипу нефтеотдача равна 29.9, 30.4 и 18.8% в зависимости от водовоздушного отношения, то есть в среднем 26.4%. Повышение КИН составило в среднем 5.5%.

Отметим, что значение водовоздушного отношения, рассчитанного по формуле (6), и позволило получить наибольший КИН.

Применение предложенного способа позволит решить задачу повышения нефтеотдачи залежи.

Способ разработки нефтяной залежи путем размещения нагнетательных и добывающих скважин, закачки в нагнетательные скважины воздуха, воды, газов горения, выделенных из продукции добывающих скважин, и отбора из добывающих скважин нефти, газов горения и попутных нефтяных газов, отличающийся тем, что предварительно в нагнетательные скважины закачивают теплоноситель до прогрева пласта до температуры не ниже 65°С в окрестности скважины радиусом 5-20 м, закачивают порцию горячей воды в чередовании с растворителем нефти массой 5-150 т на 1 м мощности продуктивного интервала, закачивают воздух массой 0,01-0,2 от общей массы закачанной воды и закачивают нагретую водовоздушную смесь, а водовоздушное отношение при пластовом давлении, меньшем 22,064 МПа, определяют из соотношения:

где В - водовоздушное отношения закачиваемых компонентов в продуктивный пласт;
Rв - потребность в закачке атмосферного воздуха;
Св - удельная теплоемкость воды при температуре Тзак≤Т<Тн;
rп - теплота парообразования;
rк - выделение тепла при сгорании одного килограмма кислорода;
x - сухость пара;
Тн - температура насыщенного пара;
Тзак - температура закачиваемой воды,
а водовоздушное отношение при пластовом давлении, большем 22,064 МПа, определяют из соотношения:
,
где Св - удельная теплоемкость воды при температуре Тзак≤Т<Тmax;
Тmax - температура в зоне горения-окисления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче высоковязкой тяжелой и битуминозной нефти. .
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. .

Изобретение относится к добыче нефти с применением паротеплового воздействия на пласт из коллекторов, преимущественно, с тяжелой битумной нефтью. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке месторождений нефти и/или битума с использованием термических способов добычи системой вертикальных и горизонтальных скважин.

Изобретение относится к способам разработки залежей тяжелых или битуминозных нефтей тепловыми методами с использованием горячей воды, водяного пара и растворителей.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки залежей высоковязкой нефти и битума горизонтальной скважиной. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к области добычи углеводородов из пористой среды. .

Изобретение относится к способу разработки месторождений высоковязкой нефти с применением ее разогревания. .

Изобретение относится к разработке месторождений высоковязкой и битумной нефти. .
Изобретение относится к области заканчивания скважин различного назначения для извлечения углеводородов из низкопродуктивных пластов, в частности скважин, дренирующих нефтегазовые, газовые или угольные пласты.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и применяется при разработке нефтяной залежи
Изобретение относится к области разработки нефтяных месторождений и может найти применение при термических способах разработки залежей высоковязких нефтей и природных битумов

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче высоковязких тяжелых и битуминозных нефтей

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта (ПП) высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи ПП и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к разработке пласта с высоковязкой нефтью с применением тепла и реагентов для подъема и вытеснения высоковязкой нефти, содержащей большое количество асфальтосмолопарафинистых веществ

Изобретение относится к закачке разбавителя в форме углеводородного конденсата по насосно-компрессорной трубе в конечную точку (носок) в процессе внутрипластового горения «от носка к пятке» с применением горизонтальной добывающей скважины, что повышает продуктивность скважины и приводит к продолжительному экономическому эффекту по сравнению с процессами THAI и CAPRI, применяемыми в настоящее время

Изобретение относится к нефтяной промышленности и применяется при разработке месторождений тяжелой нефти или битума

Изобретение относится к области добычи нефти с применением тепла

Изобретение относится к нефтяной промышленности и применяется при разработке залежи высоковязкой нефти и/или битума

Изобретение относится к нефтяной промышленности и применяется при разработке залежи высоковязкой нефти
Наверх