Способ создания очага горения в нефтяном пласте


 


Владельцы патента RU 2417307:

Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)

Способ создания очага горения в нефтяном пласте включает предварительный нагрев паром призабойной зоны скважины, подачу горючего материала и воздуха. Обеспечивает снижение отрицательного влияния пара на ствол скважины и исключение образования трещин, способствующих уходу закачиваемых материалов в водонасыщенный пласт. Сущность изобретения: способ включает предварительный нагрев паром призабойной зоны скважины, подачу горючего материала и воздуха. Согласно изобретению пар и воздух с кислородом подают одновременно. Затем выдерживают в течение 24-96 ч. Процесс подачи и выдержки повторяют несколько раз до получения приемистости скважины, позволяющей закачать горючий материал при давлении ниже давления гидроразрыва пласта. После этого подают горючий материал с последующим его нагревом паром до температуры самовоспламенения и одновременной подачей воздуха до установления устойчивого очага горения. В качестве горючего материала используют жидкую фракцию пиролиза шин или печное нефтяное топливо в количестве 1-10 м3 на 1 м нефтенасыщенной толщины пласта. 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке залежей сверхвязкой нефти или битума с применением термических способов.

Известен способ создания очага горения в нефтяном пласте (а.с. №99447, опубл. в БИ №12 за 1954 г.), согласно которому призабойную зону нагнетательной скважины нагревают до температуры, превышающей температуру воспламенения газовоздушной смеси, затем тепло призабойной зоны переносят вглубь пласта путем закачки холодного воздуха, после чего нагнетают в пласт газовоздушную смесь, которая воспламеняется от соприкосновения с нагретой породой пласта и продолжает гореть со скоростью и температурой, определяемыми качеством и количеством нагнетаемой смеси. Недостатком способа является охлаждение первоначально нагретой призабойной зоны пласта закачиваемым холодным воздухом, а также повышенная взрывоопасность процесса, связанная с использованием легковоспламеняющейся газовоздушной смеси.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ создания в нефтяном пласте очага горения, согласно которому зона пласта, расположенная вокруг дна скважины, подвергается предварительному нагреву паром, затем с потоком пара в пласт подают льняное масло и далее подают воздух. Пар смешивается с воздухом, и происходит самовозгорание льняного масла (патент США №3379254, кл. 166-38, опубл. в 1968 г.). Недостатком указанного способа является разрушающее действие высокой температуры от закачиваемого пара на цементное кольцо крепи скважины и образование трещин, соединяющих нефтенасыщенный пласт с водонасыщенным, при превышении давления закачки горючего материала над давлением гидроразрыва пласта при низкой приемистости скважины.

Задачей изобретения является снижение отрицательного влияния пара на ствол скважины и исключение образования трещин, способствующих уходу закачиваемых материалов в водонасыщенный пласт.

Поставленная задача достигается тем, что при создании очага горения в нефтяном пласте в зажигательную скважину первоначально нагнетают пар и воздух для нагрева призабойной зоны скважины. Нагнетание пара в скважину производят по насосно-компрессорным трубам с одновременной закачкой воздуха по затрубному пространству между эксплуатационной колонной и колонной насосно-компрессорных труб для защиты эксплуатационной колонны и цементного камня от воздействия высокой температуры. После технологической выдержки скважину открывают на излив, разрежая давление в призабойной зоне. При этом нефть или битум, продукты их окисления и сконденсировавшийся пар под действием повышенного давления в призабойной зоне фонтанным способом извлекаются на поверхность в емкость или нефтепровод. После прекращения самостоятельного фонтанирования оставшуюся разогретую нефть или битум извлекают каким-либо известным способом, например компрессорным. Операция по снижению давления в призабойной зоне и отбору нефти или битума необходима для увеличения приемистости зажигательной скважины, а также для создания определенной нефтенасыщенности в выработанной после нагнетания пара и воздуха части пласта. Снижение давления и отбор флюидов создает условия для перетока нефти из недренированных (с высокой нефтенасыщенностью) областей пласта в выработанную призабойную зону пласта за счет действия гидродинамических капиллярных сил. Перетоки нефти будут происходить также в результате реализации процессов вытеснения нефти расширяющимся воздухом. Также будет наблюдаться обратная фильтрация оттесненной вглубь пласта нефти. Циклы «закачка пара и воздуха - технологическая выдержка - фонтанирование - отбор пластовой жидкости» повторяют до тех пор, пока приемистость зажигательной скважины не позволит осуществить закачку легко окисляемого горючего материала в необходимых количествах и при давлениях, не превышающих давления гидроразрыва пласта. В качестве горючего материала для инициирования горения используют жидкую фракцию пиролиза шин, представляющую собой смесь алифатических, ароматических углеводородов и алкенов, получаемую в результате переработки автомобильных шин. Можно также использовать печное нефтяное топливо. При достижении необходимой приемистости зажигательной скважины в нее закачивают оторочку горючего материала, после чего ее продавливают паром в пласт. Объем оторочки горючего материала составляет 1-10 м3 на 1 м нефтенасыщенной толщины пласта. Затем начинают нагнетать пар для увеличения температуры призабойной зоны и горючего материала и ускорения процесса окисления; и воздух - для внесения в пласт необходимого кислорода и поддержания процесса окисления. Закачку пара и воздуха осуществляют непрерывно в количестве, необходимом для самопроизвольного окисления закаченной ранее оторочки химического реагента. Легко окисляемые составляющие оторочки горючего материала под действием высокой температуры окисляются закачиваемым кислородом, начинается экзотермическая реакция с выделением большого количества тепла и повышением температуры до значений, необходимых для окисления пластовой нефти или битума. Под действием внесенного с воздухом кислорода нефть или битум окисляются, поддерживая экзотермическую реакцию, и создают в пласте устойчивый очаг горения. После стабилизации процесса горения, о чем судят по анализам газов из зажигательной скважины и повышению температуры в призабойной зоне, переходят на закачку воздуха. Постоянной закачкой воздуха продвигают фронт горения вглубь пласта от зажигательной скважины к добывающим.

Пример 1. В скважине, предназначенной для инициирования очага горения, интервал перфорации составляет 10 м, нефтенасыщенность пласта 78%, пористость 27%, плотность нефти 958 кг/м3, вязкость нефти 1520 мПа·с, пластовая температура 17°С. Для нагрева призабойной зоны осуществляют закачку пара расходом 3-5 т/ч от 3-х передвижных парогенераторных установок и воздуха расходом 480-540 н.м3/ч от передвижной компрессорной станции при давлении нагнетания 38 атм и температуре пара 210-230°С, закачав при этом 31 т пара и 5400 н.м3 воздуха. Сразу после окончания закачки определяют температуру на забое скважины, составляющую 137,7°С. Скважину закрывают и выдерживают в течение 48 часов, затем открывают на излив, при этом она фонтанирует водонефтяной эмульсией обводненностью 26% с температурой жидкости на устье скважины 56°С, суммарное количество выброшенной жидкости составило 10 м3. После прекращения самостоятельного фонтанирования через 4 часа производят операцию по компрессорному способу извлечения нефти из скважины при помощи передвижной компрессорной станции, добыв при этом еще 3 м3 водонефтяной эмульсии. Через 16 часов повторяют операцию по компрессорному способу извлечения нефти из скважины, затем приступают ко второму циклу закачки пара и воздуха. При этом давление нагнетания снизилось и составило 37 атм. Повторяют по аналогии с первым циклом. Всего проводят 8 циклов «закачка пара и воздуха - технологическая выдержка - фонтанирование - отбор пластовой жидкости», причем при последнем процессе нагнетания пара и воздуха давление составило 30 атм. Затем производят закачку жидкой фракции пиролиза шин (ТУ 2451-004-0136353-2003) в объеме 23,5 м3 при давлении 32 атм и продавливают ее вглубь пласта закачкой 30 т пара и 5200 н.м3 воздуха при давлении 30 атм. Закрывают скважину на технологическую выдержку на 72 часа, затем открывают закачку воздуха от стационарного воздуховода продолжительностью 72 часа и расходом 10000-12000 н.м3/сут. После технологической выдержки в течение 72 часов измеряют температуру на забое скважины, составляющую 212,5°С, производят химический анализ газов из скважины: содержание кислорода составляет 1,4%, углекислого газа 25,25%. Эти данные в совокупности позволяют судить о начале внутрипластового горения. После этого переходят на постоянную закачку воздуха с технологическими перерывами для определения забойной температуры, через 31 день забойная температура составляет 392,9°С, что свидетельствует об устойчивом фронте горения.

Пример 2. В скважине, выбранной для инициирования очага горения, интервал перфорации составляет 14,8 м. Нефтенасыщенность пласта изменяется от 60 до 94%, пористость 27%, плотность нефти 965 кг/м3, вязкость нефти 1700 мПа·с, пластовая температура 8°С. Для нагрева и дренирования призабойной зоны производят 2 цикла «закачка пара и воздуха - технологическая выдержка - фонтанирование - отбор пластовой жидкости» по аналогии с первым примером при давлении нагнетания 35 атм, температура пара составляет 205-210°С. Затем производят закачку печного нефтяного топлива (ТУ 0258-049-00151638-2003) в объеме 15,1 м3 при давлении 31 атм и продавливают вглубь пласта закачкой 41 т пара и 8000 н.м3 воздуха при давлении 30 атм. Сразу после закачки пара и воздуха производят измерение температуры на забое скважины 127°С. После технологической выдержки в течение 28 часов измеряют температуру на забое скважины 272,6°С. Производят химический анализ газов из скважины: содержание кислорода составляет 1,9%, углекислого газа 21,5%. После этого переходят на постоянную закачку воздуха.

Использование предлагаемого способа позволяет достигнуть устойчивого очага горения в нефтяном пласте даже при малой реакционной способности нефти или битума, исключить отрицательное влияние пара на ствол скважины и сохранить при этом коллекторские свойства пласта.

Таблица 1
Скважина Толщина пласта, м Кол-во циклов Горючий материал Объем, оторочки горючего материала, м3 Устьевое давление закачки горючего материала, атм Максимальная температура на забое, °С
Скв. по примеру 1 10,0 8 жидкая фракция пиролиза шин 23,5 32 392,9
Скв. по примеру 2 14,8 3 печное нефтяное топливо 15,1 30 272,6

Способ создания очага горения в нефтяном пласте, включающий предварительный нагрев паром призабойной зоны скважины, подачу горючего материала и воздуха, отличающийся тем, что пар и воздух с кислородом подают одновременно, затем выдерживают в течение 24-96 ч, процесс подачи и выдержки повторяют несколько раз до получения приемистости скважины, позволяющей закачать горючий материал при давлении ниже давления гидроразрыва пласта, после чего подают горючий материал с последующим его нагревом паром до температуры самовоспламенения и одновременной подачей воздуха до установления устойчивого очага горения, а в качестве горючего материала используют жидкую фракцию пиролиза шин или печное нефтяное топливо в количестве 1-10 м3 на 1 м нефтенасыщенной толщины пласта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу с улучшенными показателями безопасности и производительности при извлечении нефти из подземного пласта с помощью внутрипластового горения с применением горизонтальных нефтяных скважин.

Изобретение относится к области добычи трудноизвлекаемых нефтеносных залежей путем их огневой обработки. .

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, в частности к добыче высоковязких тяжелых и битуминозных нефтей. .
Изобретение относится к области разработки нефтяных месторождений и может найти применение при термических способах разработки залежей высоковязких нефтей и природных битумов.

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 нефте- и газодобывающей промышленности, в частности к способам повышения эффективности добычи углеводородов. .

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

Изобретение относится к нефтяной промышленности и применяется при разработке месторождения высоковязкой нефти. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к тепло-физико-химической обработке призабойной зоны пласта. .

Изобретение относится к добыче нефти из подземного резервуара, содержащего нефть

Изобретение относится к нефтяной промышленности и применяется при разработке месторождения высоковязкой нефти

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке месторождения высоковязкой нефти

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам добычи нефти при тепловом воздействии на пласт
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке месторождения высоковязкой нефти

Изобретение относится к области контроля за разработкой нефтяных месторождений и может быть применено при термических способах разработки нефтяных залежей

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - обеспечение более быстрого роста средней температуры по залежи, более высокие значения добычи нефти уже на начальном этапе разработки залежи с одновременным снижением материальных затрат и повышением безопасности работ на скважинах. В способе разработки залежи высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения, включающем строительство горизонтальной и вертикальной скважин, закачку окислителя через вертикальную скважину и отбор продукции из горизонтальной скважины, забой вертикальной скважины располагают в 28-32 м над горизонтальной скважиной и в 10-15 м от ее забоя в сторону устья. До закачки окислителя в горизонтальной и вертикальной скважинах устанавливают электронагреватели мощностью, достаточной для разогрева околоскважинного пространства до температуры 100-200°C. После чего начинают закачку окислителя в обе скважины для инициирования внутрипластового горения в залежи в призабойной зоне расположения обеих скважин. Далее, при превышении пластового давления в окрестности горизонтальной скважины величины уровня начального пластового давления более чем в 1,5 раза, из горизонтальной скважины электронагреватель извлекается и в нее спускается насосное оборудование, с помощью которого осуществляют откачку продукции залежи. При снижении уровня жидкости в скважине до уровня от 100% до 90% уровня начального пластового давления отбор продукции прекращают, извлекают насосное оборудование, спускают электронагреватель, осуществляют закачку окислителя для инициирования внутрипластового горения. Цикл отбора продукции и инициирования внутрипластового горения повторяют и прекращают при установлении гидродинамической связи между горизонтальной и вертикальной скважинами. Затем горизонтальная скважина эксплуатируется в режиме отбора продукции. Электронагреватель, установленный в вертикальной скважине, отключают и извлекают из этой скважины после установления режима устойчивого высокотемпературного горения, после чего закачку окислителя продолжают. 1 табл., 1 пр., 4 ил.
Наверх