Способ разработки залежи природных высоковязких углеводородных флюидов

Изобретение относится к области горного дела. Технический результат - повышение результативности процесса вытеснения и добычи высоковязких углеводородных флюидов - энергоносителей из месторождений, увеличение охвата пласта агентом воздействия, обеспечение контроля и регулирования внутрипластового горения и прогрева горных пород. Способ разработки залежи природных высоковязких углеводородных флюидов с использованием внутрипластового горения включает строительство горизонтальной добывающей скважины и над ней нагнетательных вертикальных скважин, причем добывающую горизонтальную скважину выполняют двухустьевой с горизонтальным стволом в подошвенной части пласта. С двух сторон от двухустьевой горизонтальной добывающей скважины строят выполненные ниже кровли продуктивного пласта контрольные вертикальные скважины. Все скважины оснащают оборудованием для регистрации и показания температуры и давления. В нагнетательные скважины подают теплоноситель, прогревают прилегающие к скважинам области продуктивного пласта до температуры не менее температуры самовоспламенения продукта пласта. После прогрева подачу теплоносителя в пласт прекращают, в нагнетательные скважины подают окислитель и инициируют распространяющееся по пласту внутрипластовое горение, содержащиеся в пласте углеводородные флюиды разогревают до текучести, образующиеся продукты горения извлекают из добывающей и контрольных скважин. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела, может быть использовано в нефтяной промышленности, наиболее полезно при добыче высоковязких тяжелых и битуминозных нефтей.

Известен «Способ разработки нефтебитумной залежи» [1], включающий проводку в пласте двух параллельных между собой горизонтальных стволов, закачку пара в верхнюю нагнетательную скважину и отбор продукции из нижней добывающей скважины. Недостатком способа является низкая результативность процесса отбора продукции из-за больших тепловых потерь в продуктивном пласте.

Известен «Способ разработки высоковязкой нефти или битума» [2], включающий закачку окислителя через нагнетательную скважину, создание прямоточного фронта горения, контроль за его продвижением и добычу пластовых флюидов через добывающие скважины, причем после создания фронта горения определяют границу влияния движущейся по пласту высокотемпературной зоны, после чего выбирают неохваченную тепловым воздействием добывающую скважину, через межтрубное пространство которой производят откачку газов горения из пласта, при этом откачку газа производят до увеличения пластовой температуры на забое добывающей скважины на 10-15°C. Недостатками способа [2] являются низкая результативность его применения из-за невозможности регулировки прогрева пласта и создания паровой камеры, а также недостаточный (небольшой) охват пласта процессом горения, так как прогрев пласта и отбор продукции пласта происходит точечно.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, прототипом, является «Способ разработки месторождения высоковязкой нефти» [3], включающий закачку окислителя через нагнетательные скважины, организацию внутрипластового горения и отбор продукции через добывающие скважины. Параллельно окислителю нагнетают горючее, перед закачкой в пласт перемешиваемое с водой. При этом количество (долю) воды в горючем увеличивают при повышении температуры отбираемой продукции выше заданной и уменьшают при снижении температуры отбираемой продукции ниже заданной минимально допустимой.

Недостатками прототипа [3] являются низкая результативность процесса вытеснения высоковязкой нефти из-за неравномерного прогрева продуктивного пласта агентом воздействия по всему интервалу горизонтального ствола, невозможность контролирования и регулирования процесса внутрипластового распространения фронта горения, прогрева горных пород.

Целью заявляемого изобретения является повышение результативности процесса вытеснения и добычи высоковязких углеводородных флюидов-энергоносителей из месторождений, увеличение охвата пласта агентом воздействия, обеспечение контроля и регулирования внутрипластового горения и прогрева горных пород.

Цели достигают тем, что разработку залежи природных высоковязких углеводородных флюидов с использованием внутрипластового горения выполняют путем строительства добывающей двухустьевой скважины с горизонтальным стволом в подошвенной части пласта и над ней нагнетательных вертикальных скважин, с двух сторон от двухустьевой горизонтальной добывающей скважины строят выполненные ниже кровли продуктивного пласта контрольные вертикальные скважины. Все скважины оснащают оборудованием для регистрации и показания температуры и давления. В нагнетательные скважины подают теплоноситель, прогревают прилегающие к скважинам области продуктивного пласта до температуры не менее температуры самовоспламенения продукта пласта. После прогрева подачу теплоносителя в пласт прекращают, в нагнетательные скважины подают окислитель и инициируют распространяющееся по пласту внутрипластовое горение и содержащиеся в пласте углеводородные флюиды разогревают до текучести. Образующиеся продукты горения извлекают из добывающей и контрольных скважин. При остывании и снижении текучести извлекаемой из одной скважины продукта близкорасположенные к этой скважине контрольные скважины переводят на нагнетание окислителя, инициируют и/или интенсифицируют горение в окружающей призабойной зоне остывающей скважины, прогревают пласт до обеспечивающей оптимальную текучесть флюида температуры, прекращают подачу окислителя и процесс горения, после достижения оптимальной температуры продукции скважин из этих вертикальных скважин производят отбор продукции. Добычу флюидов из нефтеносного пласта осуществляют одновременно из двух устьев горизонтальной добывающей скважины. При повышении температуры в какой-либо вертикальной скважине выше допустимой, скважину переводят под нагнетание негорючего агента, охлаждают призабойную зону скважины и увеличивают пластовое давление, после достижения оптимальной температуры продукции скважин из этой вертикальной скважины возобновляют отбор продукции. Прорыв фронта горения к добывающей двухустьевой горизонтальной скважине предупреждают путем закачивания нефти в эту скважину. При прорыве фронта горения к горизонтальной добывающей скважине осуществляют ее охлаждение путем закачки воды в ближайшие вертикальные скважины.

Заявляемый способ осуществляют, например, следующим путем при добыче разновидности углеводородных флюидов - высоковязкой нефти - с использованием процесса внутрипластового горения.

На месторождении высоковязкой нефти осуществляют строительство скважин - двухустьевой добывающей скважины с горизонтальным стволом, причем бурение горизонтального участка добывающей скважины осуществляют в подошвенной части продуктивного пласта.

Схема реализации способа разработки месторождения высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения показана на чертеже, где 1 - двухустьевая добывающая горизонтальная скважина; 2, 3, 4 - вертикальные нагнетательные скважины; 5 - устройство контроля температуры и давления; 6 - зона горения; 7 - распространение фронта горения; 8 - зона продвижения нагретой скважинной среды; 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 - вертикальные контролирующие скважины.

По обе стороны двухустьевой горизонтальной добывающей скважины 1 строят дополнительно по два ряда вертикальных контролирующих скважин 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24. Расстояние между скважинами выбирают экспериментально, исходя из свойств продуктивного пласта, например его проницаемости, трещиноватости, пористости, теплоемкости и теплопроводности горной породы пласта, теплотворности содержащегося в пласте флюида. Свойства определяют путем исследования кернов, извлекаемых при бурении. Все скважины - добывающую и контролирующие - оснащают устройствами 5 контроля температуры и давления, например термометрами сопротивления и манометрами, с показывающими приборами на поверхности (на чертеже не указаны как вспомогательные устройства).

Над горизонтальным стволом (вдоль горизонтальной скважины) добывающей скважины 1 строят вертикальные нагнетательные скважины 2, 3, 4 (на чертеже изображены три нагнетательные скважины), забои которых располагают в пределах этого же продуктивного пласта над горизонтальным стволом добывающей скважины 1. Вертикальные нагнетательные скважины 2, 3, 4 между собой располагают на некотором расстоянии, например 10-30 м. Забои вертикальных скважин над горизонтальным стволом добывающей скважины 1 располагают на экспериментально определяемом, исключающем прорыв окислителя в добывающую скважину, расстоянии. Например, это расстояние составляет от 1 до 20 метров на Ашальчинском месторождении высоковязкой нефти [Россия, Республика Татарстан, Альметьевский р-н. Продуктивными отложениями являются пласты нижнего карбона, где толщина пласта H равна H=3 м =(1064-1061) м и среднего карбона, где H=26 м]. Это расстояние (между горизонтальной и вертикальными скважинами) определяют исходя из свойств и толщины продуктивного пласта, руководствуясь результатами геофизических исследований скважин. Например, при низкой проницаемости продуктивного пласта прорыв окислителя исключается при меньшем значении расстояния между вертикальной и горизонтальной скважинами. С увеличением толщины продуктивного пласта прорыв окислителя предотвращают увеличением расстояния между вертикальной и горизонтальной скважинами.

Построив удовлетворяющие вышеуказанным условиям скважины, предпринимают действия для возбуждения внутрипластового горения. В нагнетательные скважины 2, 3, 4 подают теплоноситель, например горячие, с температурой 700°C, продукты сгорания от б/у авиационного газотурбинного двигателя. Подачей теплоносителя в скважины, например в течение 24 часов, прогревают прилегающие к скважинам области продуктивного пласта. Прогрев продолжают до достижения температуры в прилегающей области пласта не менее температуры самовоспламенения продукта пласта, например плюс 300°C. После прогрева подачу теплоносителя прекращают и в нагнетательные скважины 2, 3, 4 подают окислитель, например кислород и/или воздух (содержание кислорода 21%). При контакте разогретого продукта пласта с окислителем нефть возгорается и возникает зона горения (фронт горения), распространяющаяся по пласту. Часть находящегося в пласте продукта сгорает, другая часть является объектом добычи. При горении продукция пласта разогревается, выделяются продукты горения, возрастают объем, давление и текучесть находящихся в пласте углеводородных флюидов. Вытесняемые продуктами горения флюиды приходят в движение по направлению к забоям скважин. Возникновение движения флюида контролируют, например путем фиксации повышения температуры в добывающей скважине 1. С возникновением движения флюида контролирующие скважины 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 используют в качестве добывающих, причем с сохранением возможности контролирования. Из добывающей двухустьевой горизонтальной скважины 1 и из переведенных в добывающие контролирующих скважин 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 производят отбор продуктов пласта. При этом в нагнетательные скважины 2, 3, 4 продолжают нагнетать окислитель, тем самым поддерживают внутрипластовое горение с разогревом флюида продуктивного пласта.

При снижении температуры и текучести флюидов в какой-либо из скважин ниже оптимальной часть наиболее близко расположенных к остывающей скважине вертикальных скважин переводят в нагнетательные для подачи окислителя, начинают нагнетание окислителя, инициируют и/или интенсифицируют внутрипластовое горение в окрестностях этой остывающей призабойной зоны. После инициирования в призабойных зонах вертикальных скважин горения и повышения до оптимальной температуры изымаемой из скважин продукции (температуры, обеспечивающей необходимую для добычи текучесть флюидов), использованные в качестве нагнетательных вертикальные скважины перекрывают, прекращают подачу окислителя в них, тем самым прекращают горение в призабойной зоне скважин. С прекращением горения повысившаяся (при горении) внутрипластовая температура сохраняется, обеспечивая оптимальную текучесть флюидов. После достижения оптимальной температуры продукции скважин из этих вертикальных скважин производят отбор продукции.

По потребности интенсивность эксплуатации месторождения и объем добычи углеводородов осуществляют путем одновременной добычи флюидов нефтеносного пласта из двух устьев горизонтальной добывающей скважины.

При увеличении температуры в какой-либо вертикальной скважине выше допустимой ее (скважину) переводят под нагнетание негорючего агента, например извлеченных из пласта и остывших продуктов сгорания, и увеличивают давление выше пластового. Допустимой является температура, при которой отсутствует негативное влияние (температуры) на конструкцию скважины.

Возможный прорыв фронта горения к скважине 1 контролируют по повышению температуры в скважине 1. С началом повышения температуры в целях предупреждения прорыва фронта горения в добывающую двухустьевую горизонтальную скважину 1 закачивают высоковязкую нефть, например до 15 т нефти на одну обработку скважины.

В случае прорыва фронта горения к скважине 1 осуществляют ее (скважины 1) охлаждение, например, путем закачки воды в вертикальные скважины 13, 14 и 24.

Приведенный пример осуществления предлагаемого изобретения может быть реализован для добычи иных, кроме нефти, углеводородных флюидов, например природных битумов.

Предлагаемый способ разработки высоковязких углеводородных флюидов позволяет повысить степень выработки запасов, например высоковязкой нефти, битумов. Степень выработки продуктивного пласта повышают за счет инициирования и поддержания внутрипластового горения и эксплуатации вертикальных скважин с попеременным использованием их (скважин) для нагнетания окислителя или негорючего агента и отбора продукции внутрипластового горения;

Применение заявляемого способа возможно как с бурением новых скважин, так и с использованием уже имеющихся скважин в комплексе с осуществленными ранее способами разработки, например с применением закачки пара и иных рабочих агентов.

Заявляемый способ в отличие от прототипа обеспечивает существенное повышение результативности процесса вытеснения и добычи высоковязких углеводородных флюидов-энергоносителей из месторождений за счет увеличения охвата пласта агентом воздействия, обеспечения контроля и регулирования внутрипластового горения, прогрева продуктивного пласта.

Применение заявляемого способа способствует повышению извлекаемой доли имеющегося в продуктивном пласте углеводородного флюида (повышению флюидоотдачи пласта) из месторождений трудноизвлекаемых углеводородов, в том числе высоковязких нефтей, природных битумов.

Пример осуществления предлагаемого изобретения показывает его полезность для разработки ныне разведанных, но неэксплуатируемых месторождений углеводородного сырья - из-за высокой стоимости извлечения вязкого флюида, повышения рентабельности ныне разрабатываемых месторождений высоковязкой нефти и природных битумов.

Предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям новизны, так как при определении уровня техники не обнаружено средство, которому присущи признаки, идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.

Способ имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.

Заявленное техническое решение с использованием известных технических средств и оборудования осуществимо в промышленном производстве для добычи полезных ископаемых - углеводородных энергоносителей. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Патент РФ №2287677, МПК E21B 43/24. Приоритет от 16.12.2005. Опубл. 20.11.2006. Описание патента.

2. Заявка на патент РФ №97107687, МПК E21B 43/24. Приоритет от 07.05.1997. Опубл. 27.04.1999. Описание предполагаемого изобретения.

3. Патент РФ №2403382, МПК E21B 43/24. Приоритет от 26.06.2009. Опубл. 10.11.2010. Описание патента.

1. Способ разработки залежи природных высоковязких углеводородных флюидов с использованием внутрипластового горения, включающий строительство горизонтальной добывающей скважины и над ней нагнетательных вертикальных скважин, отличающийся тем, что добывающую горизонтальную скважину выполняют двухустьевой с горизонтальным стволом в подошвенной части пласта, с двух сторон от двухустьевой горизонтальной добывающей скважины строят выполненные ниже кровли продуктивного пласта контрольные вертикальные скважины, все скважины оснащают оборудованием для регистрации и показания температуры и давления, в нагнетательные скважины подают теплоноситель, прогревают прилегающие к скважинам области продуктивного пласта до температуры не менее температуры самовоспламенения продукта пласта, после прогрева подачу теплоносителя в пласт прекращают, в нагнетательные скважины подают окислитель и инициируют распространяющееся по пласту внутрипластовое горение, содержащиеся в пласте углеводородные флюиды разогревают до текучести, образующиеся продукты горения извлекают из добывающей и контрольных скважин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при остывании и снижении текучести извлекаемого из одной скважины продукта близкорасположенные к этой скважине контрольные скважины переводят на нагнетание окислителя, инициируют и/или интенсифицируют горение в окружающей призабойной зоне остывающей скважины, прогревают пласт до обеспечивающей оптимальную текучесть флюида температуры, прекращают подачу окислителя и процесс горения, после достижения оптимальной температуры продукции скважин из этих вертикальных скважин производят отбор продукции.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют одновременную добычу флюидов из нефтеносного пласта из двух устьев горизонтальной добывающей скважины.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при повышении температуры в какой-либо вертикальной скважине выше допустимой, переводят ее под нагнетание негорючего агента, охлаждают призабойную зону скважины и увеличивают пластовое давление, после достижения оптимальной температуры продукции скважин из этой вертикальной скважины возобновляют отбор продукции.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для предупреждения прорыва фронта горения к добывающей двухустьевой горизонтальной скважине в эту скважину закачивают нефть.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при прорыве фронта горения к горизонтальной добывающей скважине осуществляют ее охлаждение путем закачки воды в ближайшие вертикальные скважины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке месторождений нефти и/или битума с использованием внутрипластового горения.

Группа изобретений относится к извлечению смеси углеводородов и, в частности, смеси тяжелых углеводородов из подземного пласта путем внутрипластового горения с использованием обогащенного кислородом газа.

Изобретение относится к области горного дела. Технический результат - повышение флюидоотдачи пласта и добычи углеводородных энергоносителей.

Изобретение относится к области горного дела. Технический результат - повышение флюидоотдачи пласта, в том числе высоковязких нефтей и битумов.

(57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - оптимизация работы горизонтальной скважины, снижение энергетических затрат на ее эксплуатацию, увеличение ширины полезной зоны охвата влияния добывающей горизонтальной скважины, снижение доли газов в составе добываемой продукции, увеличение выработанности запасов нефтеносной залежи.

Изобретение относится к области добычи газа, нефти и выщелачиванию микроэлементов из сланцевых месторождений и может быть использовано для разработки сланцевых месторождений, максимально приближенных к развитым инфраструктурам мегаполисов.

Группа изобретений относиться к добыче вязких углеводородов из подземного коллектора. Технический результат - повышение нормы отбора нефти, повышение качества нефти, возможность эксплуатировать недоступные напрямую с поверхности коллекторы при умеренной стоимости способа разработки.
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам разработки нефтяных залежей с трудноизвлекаемыми запасами нефти с использованием тепловых методов воздействия на залежь.

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.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке залежи высоковязкой нефти. Технический результат - повышение нефтеотдачи пласта, снижение обводненности продукции, уменьшение объемов закачки вытесняющего агента, поддержание пластового давления, отсутствие снижения температуры пластового флюида, разогретого от закачки теплоносителя в стволе добывающей скважины, что облегчает его подъем на поверхность.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности. Технический результат интенсификация добычи глубокозалегающих природных битумов, тяжелых нефтей и нефти низкопроницаемых пород, а также для внутрипластовой генерации синтетических углеводородов из твердого органического вещества - керогена.

Изобретение относится к экстракции легких фракций нефти и/или топлива из природного битума из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков. В способе природный битум экстрагируют путем водной сепарации из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков при образовании твердого остатка, летучие углеводороды отгоняют из природного битума перегонкой, при этом остается нерастворимый нефтяной кокс, включающий до 10% серы, газообразные углеводороды от перегонки разделяют путем фракционной конденсации на легкие фракции нефти, сырую нефть и различные топлива.

Изобретение относится к экстракции легких фракций нефти и/или топлива из природного битума из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков. В способе природный битум экстрагируют путем водной сепарации из нефтеносного сланца и/или нефтеносных песков при образовании твердого остатка, летучие углеводороды отгоняют из природного битума перегонкой, при этом остается нерастворимый нефтяной кокс, включающий до 10% серы, газообразные углеводороды от перегонки разделяют путем фракционной конденсации на легкие фракции нефти, сырую нефть и различные топлива.

Группа изобретений относится к добыче углеводородов из подземных пластов. Технический результат - повышение качества добываемых углеводородов, снижение тепловых потерь при использовании пара.

Группа изобретений относится к топливно-энергетическому комплексу и может быть использована для добычи трудноизвлекаемой, преимущественно сланцевой, нефти. Технический результат - упрощение операций по гидроразрыву пласта и обеспечение возможностей их совмещения во времени с процессом добычи нефти и проведением мероприятий по увеличению нефтеотдачи пласта в рамках одной дренирующей системы.

Группа изобретений относится к области добычи нефти и газа, конкретно - к добыче вязкой нефти, парафиносодержащей нефти, керогеносодержащей нефти из песчаных и глинистых пластов.

Группа изобретений относится к способам и устройствам для нагрева углеводородов в подземном коллекторе. Способ нагревания подземной зоны включает создание полости для размещения подземного нагревательного устройства.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке нефтяных залежей. Технический результат - повышение эффективности эрлифта и обеспечение возможности контроля давления и температур.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтяных и газовых месторождений. Технический результат - повышение эффективности разработки нефтяных месторождений, а также сокращение энергозатрат.

Изобретение относится к области горного дела. Технический результат - повышение процесса флюидоизвлечения. В способе разработки залежи углеводородных флюидов осуществляют параллельное строительство в одинаковом направлении с двумя выходами на поверхность добывающей горизонтальной скважины в области подошвы продуктивного пласта породы и нагнетательной горизонтальной с двумя выходами на поверхность скважины над добывающей горизонтальной скважиной. В нагнетательную скважину с двух устьев опускают две колонны труб с заглушенными концами и выполненными на концевых участках отверстиями для закачки рабочих агентов. Участки каждой из труб с отверстиями с двух сторон ограничивают пакерами. Через трубы с отверстиями производят закачку нагретого инертного рабочего агента в продуктивный пласт, прогревают продуктивный пласт до температуры самовоспламенения внутрипластового углеводородного флюида. Производят замену инертного рабочего агента на кислородосодержащий рабочий агент, поджигают углеводородный флюид в пласте. Отслеживая и поддерживая внутрипластовое горение, прогревают участок между скважинами, в районе горизонтального участка добывающей скважины доводят температуру участка до температуры текучести углеводородного флюида и производят отбор нагретого продукта. При этом с использованием устройства контроля температуры осуществляют контроль разогрева пласта в межскважинном и прилегающем пространстве, а поддержание пластовой температуры в необходимых рамках осуществляют путем изменения расхода подаваемого кислородосодержащего рабочего агента. После полной выработки зоны продуктивного пласта в пределах первого шага установки пакеров закачку рабочих агентов временно прекращают, передвигают трубы с отверстиями и с двумя ограничивающими пакерами в направлении устьев добывающей скважины не менее чем на длину расстояния между пакерами. Пакеры приводят в рабочее состояние и продолжают отработку следующей зоны продуктивного пласта, прорабатывая весь горизонтальный участок нагнетательной скважины. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Наверх