Способ разработки залежи тяжелой нефти

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к способам теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть. Технический результат - снижение расхода теплоносителя, уменьшение затрат на его прокачку и потери. В способе разработки залежи тяжелой нефти осуществляют добычу вязкой нефти или битума из пласта нагревом путем закачки в него газа и теплоносителя, нагретого реагентами, полученными из углеводородов. Указанный теплоноситель представляет собой воду, насыщенную диоксидом углерода, получаемую смешиванием воды, нагретой за счет тепла, выделяемого при экзотермическом синтезе углеродсодержащих продуктов из реагентов, производимых путем конверсии углеводородов, и воды, насыщенной диоксидом углерода, выведенной из потока, образуемого при указанном синтезе, путем конденсации или сорбции. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к способам теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть.

Известны способы увеличения нефтеотдачи при разработке залежей тяжелых нефтей и битумов за счет увеличения объема добычи за счет стабильного и непрерывного теплового воздействия, повышения кпд теплоносителя, повышения охвата выработкой запасов вязкой нефти или битума по площади и разрезу, а также за счет снижения попутно добываемой воды и доли конденсата в объеме отбираемой продукции.

Известен способ, согласно которому используют пары горизонтальных нагнетательной и добывающей скважин. Горизонтальные участки этих скважин размещают параллельно один над другим в вертикальной плоскости продуктивного пласта. Скважины оснащают колонной насосно-компрессорных труб, что позволяет вести одновременно закачку теплоносителя и отбор продукции, закачку теплоносителя, прогрев продуктивного пласта с созданием паровой камеры, отбор продукции через добывающую скважину и контроль технологических параметров пласта и скважины (патент РФ №2379494, дата публикации 2010.01.20).

В частности, предложен также способ добычи высоковязкой нефти посредством теплового воздействия на залегающие нефтяные пласты при подаче в них рабочего вещества - воды. Через напорный трубопровод в нефтеносный слой подают под давлением, превышающим давление в нефтеносном слое, нагретую воду, и через заборный трубопровод извлекают на поверхность нефть. При этом подачу воды в напорный трубопровод производят при давлении и температуре, которые исключают фазовый переход воды или водяной смеси из жидкости в пар в напорном трубопроводе, но достаточны для осуществления этого фазового перехода на выходе из этого трубопровода. Образовавшийся пар подают в нефтеносный слой. Повышается эффективность разработки высоковязких нефтяных слоев путем более интенсивного их разогрева за счет генерации водяного пара с последующим впрыском его непосредственно в области расположения нефтяных слоев (патент РФ №2375559, дата публикации 2009.12.10). Предложение ограничено геологическими условиями, при которых может реализоваться фазовый переход. Кроме того, возникают трудности при работе с нагретым теплоносителем сверхвысокого давления и его получением в устройствах нагрева.

Предложен также способ, в котором поступающий от теплоисточника конвертированный газ смешивают с водородом и направляют в метанатор на синтез (гидрирование оксидов углерода). Процесс идет с выделением тепла, используемого на производство электроэнергии и теплоснабжение. Продукты синтеза отделяют от воды и направляют в установку короткоцикловой адсорбции газов, из которой водород возвращают в метанатор, а метан к теплоисточнику или в систему газоснабжения (патент РФ №2067076, дата публикации 1996.10.27). Способ позволяет использовать централизованный энергоисточник для нагрева теплоносителя в рассредоточенных нагнетательных скважинах, однако не позволяет использовать газовую компоненту для подачи в нагреваемый пласт.

Предложен также способ, в котором осуществляют добычу вязкой нефти или битума из пласта нагревом путем закачки в него теплоносителя и газа. Согласно изобретению в качестве газа используют смесь неконденсирующихся газов, образующихся в процессе сгорания жидкого топлива, при следующем соотношении компонентов, вес.%: азот 15,2-19,0, углекислый газ 4,8-6,0. Содержание газа в смеси с теплоносителем составляет 20-25 мас.%. Закачку смеси и пара по количеству закачиваемого пара осуществляют по эмпирической формуле. Изобретение позволяет обеспечить интенсификацию процесса добычи нефти, повысить эффективность ее извлечения за счет сочетания теплового и физико-химического воздействия и снизить обводненность продукции (патент РФ №2223398, дата публикации 2002.05.07 - прототип). Недостатком способа является необходимость доставки жидкого топлива для нагрева теплоносителя и получения газа, необходимость компремирования продуктов сгорания углеводородов, что увеличивает затраты на реализацию способа.

Задача изобретения - создать способ добычи высоковязкой нефти, в котором снижен расход теплоносителя, уменьшены затраты на его прокачку и потери, связанные с выбросом избыточного тепла в атмосферу, улучшены экономические показатели добычи вязкой нефти, создать условия эффективного повышения коэффициента использования энергоресурсов.

Для решения поставленной задачи предложен способ разработки залежи тяжелой нефти, в котором осуществляют добычу вязкой нефти или битума из пласта нагревом путем закачки в него газа и теплоносителя, нагретого реагентами, полученными из углеводородов, при этом указанный теплоноситель представляет собой воду, насыщенную диоксидом углерода, получаемую смешиванием воды, нагретой за счет тепла, выделяемого при экзотермическом синтезе углеродсодержащих продуктов из реагентов, производимых путем конверсии углеводородов, и воды, насыщенной диоксидом углерода, выведенной из потока, образуемого при указанном синтезе, путем конденсации или сорбции.

Кроме того:

- в качестве углеводородов используют природный газ или метан;

- синтез углеродсодержащих продуктов проводят при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора на основе металлов, выбранных из группы никель, родий, платина, иридий, палладий, железо, кобальт, рений, рутений, медь, цинк, железо, их смеси или соединения;

- углеродсодержащие продукты синтеза выбирают из ряда, содержащего метан, углеводороды, метанол, этиловый спирт или их смеси;

- получение реагентов из углеводородов ведут при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора на основе металлов, выбранных из группы никель, родий, платина, иридий, палладий, их смеси или соединения;

- получение реагентов из углеводородов ведут после смешения с водяным паром и/или кислородом;

- нагрев теплоносителя, насыщенного диоксидом углерода, ведут при ступенчатом подводе тепла в противоход движению реагентов при ступенчатом процессе синтеза углеродсодержащих продуктов;

- углеродсодержащие продукты синтеза, после вывода из их потока теплоносителя, насыщенного диоксидом углерода, возвращают на смешение с углеводородами, получение реагентов из которых проводят при подводе тепла от ядерного реактора;

- в качестве реагента используют синтез-газ;

- нагрев теплоносителя, насыщенного диоксидом углерода, ведут путем конвективного нагрева через теплообменные поверхности.

Примером реализации изобретения служит способ разработки залежи тяжелой нефти, описанный ниже.

В излагаемом примере осуществления изобретения в качестве водородосодержащих реагентов используют синтез-газ, в качестве теплоносителя, насыщенного газом, применяется вода, насыщенная диоксидом углерода, что позволяет охарактеризовать особенности реализации изобретения применительно к процессам разработки залежи тяжелой нефти.

Способ осуществляется следующим образом (см. фигуру).

Проводят нагрев пласта залежи тяжелой нефти путем закачки в него через нагнетательные скважины 1 нагретой в устройстве выделения тепла (УВТ) 6 воды 2 с растворенной в ней углекислотой (СО₂). Нагрев воды 2 проводят в УВТ 6 за счет тепла, выделяемого при экзотермическом синтезе метана 4 из синтез-газа 5, подводимого в сжатом виде по трубопроводу от установки паровой или парокислородной конверсии углеводородов (на фигуре не показана), которая может располагаться на значительном удалении и снабжать множество нагнетательных скважин. Вывод воды из потока метана и воды 3 ведут путем конденсации или сорбции в конденсаторе (адсорбере) 8. Затем воду смешивают с потоком воды 2, направляемой на нагрев пласта нефти. В случае сорбции может применяться технология короткоцикловой нагревной или безнагревной адсорбции на угольных или цеолитовых сорбентах. Предпочтительна нагревная адсорбция, позволяющая получать более высокое давление продукта (вода с растворенной в ней углекислотой). Поскольку при десорбции вода выходит из сорбента в виде пара, производят (как и в случае вывода конденсацией) конденсацию пара, например, за счет нагрева входного потока синтез-газа, который подают на синтез в реактор 6, заполненный катализатором, преимущественно на основе никеля. Может применяться, например, промышленный катализатор типа АНКМ (ТУ 2178-036-47317879-97 с изм. 1).

Растворимость в воде газов различна и зависит от ряда факторов: температуры, давления, минерализации, присутствия в водном растворе других газов. С повышением температуры до 90°С растворимость газов в воде снижается, а затем возрастает. Так, в 1 л воды при температуре 20°С растворяется 665 мл углекислого газа, а при 0°С - в три раза больше, 1713 мл. Повышение давления влечет за собой увеличение растворимости газов. При давлении 2.5 МПа в 1 л воды растворяется углекислого газа 16,3 л, а при 5.3 МПа - 26,9 л. Увеличивая периодически температуру нагрева теплоносителя, можно получить эффект увеличения газовыделения непосредственно в пласте, что будет служить дополнительным фактором вытеснения нефти.

Для повышения экологичности процесса добычи вязкой нефти, может рассматриваться вариант возврата пластовой воды в продуктивный пласт после ее извлечения вместе с нефтью 7, сепарации и нагрева в УВТ 6.

Поскольку СO₂ удаляется из атмосферы в пласт, данная технология может рассматриваться как один из методов секвестра углекислоты и снижения так называемого парникового эффекта.

Раздача синтез-газа по трубопроводам хорошо освоена в химической промышленности и позволяет увеличить мощность энергоисточника, например, ядерного реактора при использовании его в тепловых методах повышения нефтеотдачи, что дополнительно улучшит экономичность технологии.

Таким образом указанный способ позволит создать условия эффективного повышения коэффициента использования энергоресурсов с возможностью поддерживать высокое пластовое давление в продуктивных пластах вязкой нефти за счет закачки горячей воды и газа, вытесняющего нефть, снизить расход теплоносителя, уменьшить затраты на его прокачку и потери, связанные с выбросом избыточного тепла в атмосферу, улучшить экономические показатели добычи вязкой нефти.

1. Способ разработки залежи тяжелой нефти, в котором осуществляют добычу вязкой нефти или битума из пласта нагревом путем закачки в него газа и теплоносителя, нагретого реагентами, полученными из углеводородов, отличающийся тем, что указанный теплоноситель представляет собой воду, насыщенную диоксидом углерода, получаемую смешиванием воды, нагретой за счет тепла, выделяемого при экзотермическом синтезе углеродсодержащих продуктов из реагентов, производимых путем конверсии углеводородов, и воды, насыщенной диоксидом углерода, выведенной из потока, образуемого при указанном синтезе, путем конденсации или сорбции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородов используют природный газ или метан.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез углеродсодержащих продуктов проводят при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора на основе металлов, выбранных из группы никель, родий, платина, иридий, палладий, железо, кобальт, рений, рутений, медь, цинк, железо, их смеси или соединения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеродсодержащие продукты синтеза выбирают из ряда, содержащего метан, углеводороды, метанол, этиловый спирт или их смеси.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение реагентов из углеводородов ведут при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора на основе металлов, выбранных из группы никель, родий, платина, иридий, палладий, их смеси или соединения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение реагентов из углеводородов ведут после смешения с водяным паром и/или кислородом.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев теплоносителя, насыщенного диоксидом углерода, ведут при ступенчатом подводе тепла в противоход движению реагентов при ступенчатом процессе синтеза углеродсодержащих продуктов.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеродсодержащие продукты синтеза после вывода из их потока теплоносителя, насыщенного газом, возвращают на смешение с углеводородами, получение реагентов из которых проводят при подводе тепла от ядерного реактора.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента используют синтез-газ.

10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нагрев теплоносителя, насыщенного диоксидом углерода, ведут путем конвективного нагрева через теплообменные поверхности.