Способ разработки обводненных залежей нефти свч электромагнитным воздействием (варианты)

Группа изобретений относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использована для повышения нефтеотдачи пласта при разработке обводненных залежей с вязкой нефтью и битума на поздней стадии разработки. Способ включает вскрытие пласта с возможностью перевода добывающей скважины в нагнетательную, обработку пласта, выдержку скважины без какого-либо воздействия, отбор нефти из пласта. Причем в нагнетательную скважину спускают систему СВЧ электромагнитных генераторов с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера. Длину щелевой антенны выбирают равной толщине водоносной области пласта. В режиме нагнетания осуществляют закачку воды в пласт с одновременным воздействием на пласт СВЧ электромагнитным полем, мощность излучения определяется временем нагрева закачиваемой воды в забое скважины до необходимой температуры. При заполнении 5-10% объема порового пространства пласта осуществляют выдержку скважины, переводят скважину в добывающую и проводят отбор жидкости из добывающей скважины. Техническим результатом является повышение эффективности и рентабельности разработки обводненных залежей высоковязкой нефти, интенсификация нефтедобычи в обводненных залежах высоковязкой нефти за счет повышения охвата воздействием на пласт нагревом в призабойной зоне пласта добывающих скважин. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеотдачи пласта при разработке обводненных залежей с вязкой нефтью и битума на поздней стадии разработки.

Известен способ добычи полезных ископаемых, включающий нагрев пласта высокочастотным электромагнитным полем посредством эксплуатационный скважины при добыче нефти (патент США 2757738, Е21В 43/00). Высокочастотная электромагнитная энергия передается от устья скважины к забою. В качестве линии передачи используются коаксиальная система насосно-компрессорных труб и обсадная колонна. Энергетическое и силовое взаимодействие высокочастотных электромагнитных волн с пластом обуславливает возникновение распределенных по объему пласта источников тепла, что приводит к снижению вязкости пластовой жидкости.

Недостатками данного способа является большие потери энергии при передаче энергии от устья к забою скважины, небольшая глубина проникновения электромагнитных волн, низкий охват пласта нагревом. Указанный способ неприменим при разработке обводненных залежей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ, предусматривающий воздействие на пласт высокочастотным электромагнитным полем с одновременной закачкой смешивающегося агента - растворителя (патент РФ 2454532). Способ предполагает воздействие высокочастотным электромагнитным полем с одновременной закачкой растворителя в скважину. Проводят вскрытие пласта по меньшей мере одной скважиной, сначала добывающую скважину переводят в режим нагнетания, затем проводят воздействие высокочастотным электромагнитным полем с одновременной закачкой смешивающегося растворителя до заполнения 5-10% объема порового пространства пласта; затем осуществляют выдержку скважины без какого-либо воздействия, длительность которой определяется временем релаксации давления в пласт. Затем скважину переводят в режим добычи и осуществляют отбор продукта из пласта без высокочастотного электромагнитного воздействия, длительность отбора продукта определяют временем снижения температуры на забое скважины не ниже первоначальной пластовой температуры, после чего все работы повторяют циклически.

Недостатком указанного способа является его неэффективность при осуществлении способа в обводненных залежах с вязкой нефтью и битумом на поздней стадии разработки, так как высокочастотные электромагнитные волны, излучаемые в залежи будут отражаться от границы вода-нефть и вода-порода, что в свою очередь может привести к выходу из строя оборудования, осуществляющего указанный способ.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и рентабельности разработки обводненных залежей высоковязкой нефти, интенсификация нефтедобычи в обводненных залежах высоковязкой нефти за счет повышения охвата воздействием на пласт нагревом в призабойной зоне пласта добывающих скважин, максимального использования энергии СВЧ электромагнитного поля с помощью дополнительного переноса тепла в пласт закачиваемой водой.

Технический результат может быть достигнут в двух вариантах реализации:

1) В нагнетательную скважину спускают систему СВЧ электромагнитных генераторов с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера, длину щелевой антенны L выбирают равной толщине водоносной области пласта Н, затем проводят воздействие СВЧ электромагнитным полем с одновременной закачкой воды. Мощность излучения определяется временем нагрева закачиваемой воды в забое скважины до необходимой температуры:

$$N=pC\Delta TQ\left(1-\frac{r_c}{2R_n}\right),(1)$$

где ρ - плотность закачиваемой воды, кг/м³; R_n - радиус призабойной зоны пласта, которую необходимо нагреть, м; С - теплоемкость закачиваемой воды, Дж/кг*К; ΔТ - разность между конечной и начальной температурами воды в забое, К; Q - расход закачиваемой воды, м³/с; r_c - радиус скважины, м; затем в добывающей скважине производят отбор жидкости.

2) Проводят вскрытие пласта, по меньшей мере, одной скважиной, сначала добывающую скважину переводят в режим нагнетания, спускают систему СВЧ электромагнитных генераторов с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера, длину щелевой антенны L выбирают равной толщине водоносной области пласта Н, затем проводят воздействие СВЧ электромагнитным полем с одновременной закачкой воды до заполнения 5-10% объема порового пространства пласта, мощность излучения определяется по формуле (1), затем осуществляют выдержку скважины без какого-либо воздействия, длительность которой определяется временем релаксации давления в пласте:

$$t_p=\frac{R_{к}^2}{\chi },t_{у}<t_{в}<t_{р}(2)$$

где t_p - время релаксации, с, R_к - расстояние до контура питания скважины, м, χ - коэффициент пьезопроводности пласта, м²/с, t_в - длительность выдержки скважины, с, t_у - время установки оборудования для отбора жидкости из пласта,

затем скважину переводят в режим добычи и осуществляют отбор продукта из пласта без СВЧ электромагнитного воздействия, длительность отбора продукта определяют временем снижения температуры на забое скважины не ниже первоначальной пластовой температуры, после чего все работы повторяют циклически.

На фиг.1 приведена схема обустройства скважины первого варианта реализации. Условные обозначения: 1 - продуктивный пласт, содержащий нефть и воду; 2 - нагнетательная скважина; 3 - система СВЧ электромагнитных генераторов; 4 - фидер; 5 - щелевая антенна; 6 - объемные источники тепла, возникающие в продуктивной породе при воздействии СВЧ электромагнитного поля; 7 - добывающая скважина.

На фиг.2 приведена схема обустройства скважины второго варианта реализации. Условные обозначения: 1 - продуктивный пласт, содержащий нефть и воду; 2 - нагнетательная скважина; 3 - система СВЧ электромагнитных генераторов; 4 - фидер; 5 - щелевая антенна; 6 - объемные источники тепла, возникающие в продуктивной породе при воздействии СВЧ электромагнитного поля.

На фиг.3 показана динамика изменения температуры в призабойной зоне пласта при воздействии на пласт СВЧ электромагнитным полем и совместной закачке воды в различные моменты времени (кривая 1 - через 30 минут воздействия; кривая 2 - через 3 часа воздействия; кривая 3 - через 12 часов воздействия; кривая 4 - через 24 часа воздействия).

Способ осуществляется в следующей последовательности.

I вариант реализации.

В нагнетательную скважину 1 спускают систему СВЧ электромагнитных генераторов 3 с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера. Длину щелевой антенны L выбирают равной толщине водоносной области пласта Н. Проводят воздействие СВЧ электромагнитным полем с одновременной закачкой воды. Одновременно включают систему СВЧ электромагнитных генераторов и излучают в призабойную зону пласта СВЧ электромагнитные волны. Мощность излучения определяется временем нагрева закачиваемой воды в забое скважины до заданной температуры согласно формуле (1). Вследствие диэлектрических потерь в пласте 5, СВЧ электромагнитная энергия преобразуется в тепловую энергию, в пласте 5 появляются объемные тепловые источники тепла. Вода, закачиваемая в пласт, переносит тепло вглубь пласта 5. За счет нагрева пластовой жидкости увеличивается подвижность пластовой жидкости и охват пласта тепловым воздействием. В добывающей скважине 4 производят отбор жидкости.

II вариант реализации.

Добывающую скважину 1 переводят в режим нагнетания. В нагнетательную скважину 1 спускают систему СВЧ электромагнитных генераторов 3 с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера. Длину щелевой антенны L выбирают равной толщине водоносной области пласта Н. По насосно-компрессорной трубе в пласт закачивают воду. Одновременно включают систему СВЧ электромагнитных генераторов и излучают в призабойную зону пласта СВЧ электромагнитные волны с частотой излучения 2,5 ГГц. Мощность излучения определяется временем нагрева закачиваемой воды в забое скважины до заданной температуры согласно формуле (1). Вследствие диэлектрических потерь в пласте 5, СВЧ электромагнитная энергия преобразуется в тепловую энергию, в пласте 5 появляются объемные тепловые источники тепла. Вода, закачиваемая в пласт, переносит тепло вглубь пласта 5. За счет нагрева пластовой жидкости увеличивается подвижность пластовой жидкости и охват пласта тепловым воздействием. Воздействие СВЧ электромагнитным полем и закачка воды продолжается до заполнения 5-10% объема перового пространства пласта водой.

Затем останавливают воздействие на пласт и осуществляют «выдержку» скважины 1. В пласте 5 происходит перераспределение давления и температуры. При перераспределении давления в пласте 5 происходит накопление пластовой энергии за счет повышения пластового давления, что в последующем увеличивает количество отбираемой нефти. Длительность выдержки t_в оценивается по времени релаксации пластового давления (в течение которого предполагается установка оборудования для отбора жидкости из пласта 5 и обратный перевод скважины 1 в добычу) согласно формуле (2).

Затем скважину 1 переводят в режим добычи и осуществляют отбор нефти. Длительность отбора t_в определяется временем снижения температуры на забое скважины, которая должна составлять не ниже первоначальной пластовой температуры.

Пример 1. Производилось воздействие на пласт с обводненностью 70%, содержащий нефть с вязкостью 620 мПа*с при пластовой температуре 21°C. Пористость пласта 0,29. Проницаемость 0.6 мкм². Расстояние до контура питания скважины R=92 м, коэффициент пьезопроводности пласта 0,0003 м²/с.

В нагнетательную скважину спустили систему СВЧ электромагнитных генераторов с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера. Длину щелевой антенны L выбрали равной толщине водоносной области пласта Н равной 6 м. После чего осуществлялось воздействие СВЧ электромагнитным полем на пласт с одновременной закачкой воды с расходом 15 м³/сут. Мощность системы генераторов СВЧ электромагнитных волн составил 18 кВт. Из добывающей скважины проводился отбор нефти. При этом дополнительная добыча нефти составила 125 тонны.

Пример 2. Производилось воздействие на пласт с обводненностью 65%, содержащий нефть с вязкостью 500 мПа*с при пластовой температуре 18°C. Пористость пласта 0,32. Проницаемость 0.5 мкм². Расстояние до контура питания скважины R=115 м, коэффициент пьезопроводности пласта 0,00025 м²/с.

Сначала добывающая скважина была переведена в режим нагнетания. В скважину 1 спустили систему СВЧ электромагнитных генераторов с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера. Длину щелевой антенны L выбирали равной толщине водоносной области пласта Н равной 12 м. После чего осуществлялось воздействие СВЧ электромагнитным полем на пласт с одновременной закачкой воды до заполнения 6,25% перового пространства пласта. Мощность системы генераторов СВЧ электромагнитных волн составил 22 кВт. Время воздействия составило 24 часа. Осуществлялась выдержка скважины с длительностью 1 сут. Далее проводился отбор нефти до снижения температуры на забое до 18°C. При этом дополнительная добыча нефти составила 162 тонны.

Использование заявленного способа по сравнению с известными способами позволит повысить коэффициент извлечения углеводородов на 10-12%.

1. Способ разработки обводненных залежей нефти СВЧ электромагнитным воздействием, включающий вскрытие пласта, обработку пласта, отбор нефти из пласта, отличающийся тем, что в нагнетательную скважину спускают систему СВЧ электромагнитных генераторов с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера, длину щелевой антенны L выбирают равной толщине водоносной области пласта Н и осуществляют воздействия на пласт СВЧ электромагнитным полем с одновременной закачкой воды, мощность излучения определяется временем нагрева закачиваемой воды в забое скважины до необходимой температуры:
$$N=\rho C\Delta TQ\left(1-\frac{r_c}{2R_n}\right)$$ ,
где ρ - плотность закачиваемой воды, кг/м³; R_n - радиус призабойной зоны пласта, которую необходимо нагреть, м; С - теплоемкость закачиваемой воды, Дж/кг*К; ΔТ - разность между конечной и начальной температурами воды в забое, К; Q - расход закачиваемой воды, м³/с; r_c - радиус скважины, м,
затем в добывающей скважине производят отбор жидкости.

2. Способ разработки обводненных залежей нефти СВЧ электромагнитным воздействием, включающий вскрытие пласта, перевод добывающей скважины в нагнетательную, обработку пласта, выдержку скважины без какого-либо воздействия, отбор нефти из пласта, отличающийся тем, что сначала добывающую скважину переводят в режим нагнетания, в нагнетательную скважину спускают систему СВЧ электромагнитных генераторов с частотой излучения 2,5 ГГц, соединенную со щелевой антенной посредством фидера, длину щелевой антенны L выбирают равной толщине водоносной области пласта Н и в режиме нагнетания осуществляют закачку воды в пласт с одновременным воздействием на пласт СВЧ электромагнитным полем, мощность излучения определяется временем нагрева закачиваемой воды в забое скважины до необходимой температуры:
$$N=\rho C\Delta TQ\left(1-\frac{r_c}{2R_n}\right)$$ ,
где ρ - плотность закачиваемой воды, кг/м³; R_n - радиус призабойной зоны пласта, которую необходимо нагреть, м; С - теплоемкость закачиваемой воды, Дж/кг*К; ΔТ - разность между конечной и начальной температурами воды в забое, К; Q - расход закачиваемой воды, м³/с; r_c - радиус скважины, м; при заполнении 5-10% объема порового пространства пласта осуществляют выдержку скважины, переводят скважину в добывающую и проводят отбор жидкости из добывающей скважины.