СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОВОЙ ЗАЛЕЖИ И НЕФТЯНОЙ ОТОРОЧКИ Российский патент 1997 года по МПК E21B43/20 

Описание патента на изобретение RU2085712C1

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может применяться при разработке нефтегазовых залежей и нефтяных оторочек.

Известна технология разработки нефтяного пласта (патент СССР N 1243632, кл. E 21 B 43/18, 07.07.86), в соответствии с которой в нефтяной пласт нагнетают на первой стадии смесь углеводородных газов, а на второй стадии - воду; нагнетание смеси углеводородных газов производят в объеме до половины порового объема нефтяного пласта; смесь углеводородных газов нагнетают в водонасыщенную зону через краевые (или законтурные) нагнетательные скважины, а в газонефтяную зону нагнетают воду.

Недостатком данной технологии является необходимость иметь отдельные сетки нагнетательных газовых и водяных скважин, расположенных на всей площади, что усложняет их эксплуатацию, при этом значительно удорожается обустройство системы нагнетания в пласт вытесняющих агентов.

Известна технология разработки нефтяных и газонефтяных месторождений с использованием газа из газового пласта путем перепуска газа в нефтяной пласт по внутрискважинной схеме или путем смешения газа с потоком воды на поверхности и закачки водогазовой смеси по затрубному пространству в вышележащие нефтяные горизонты (Островский Ю.М. Фаниев Р.Д. Яниев В.Е. Некоторые вопросы технологии и техники газо-водяной репрессии на нефтяные пласты. сб. Разработка нефтяных месторождений. Труды института нефтяной промышленности, УкрНИИПНД, М. 1973, вып. XI XII, с. 212 216).

Недостатком данной технологии является то, что вытесняющий агент (газ, вода) перепускается или нагнетается только в один из интервалов пласта; при этом анализируемая технология не позволяет осуществлять одновременную подачу различных вытесняющих агентов в два изолированные интервала, что требуется при разработке газонефтяных залежей и нефтяных оторочек.

Известен способ разработки нефтяного пласта (патент США N 4427067, кл. E 21 B 43/16, 24.01.84) прототип, в соответствии с которым нагнетание воды и газа осуществляют совместно-раздельно через одну и туже скважину (по двум параллельным колоннам лифтовых труб), в два различных интервала пласта, причем газ подается в нижнюю, обводненную часть пласта, а вода в верхнюю, нефтенасыщенную часть пласта; в призабойной зоне и на некотором расстоянии от скважины в пласте формируется зона, заполненная водогазовой смесью, и при продвижении ее по пласту обеспечивается повышение коэффициента нефтеотдачи.

Недостатком данного способа является то, что вертикальная координата плоскости раздела газ-вода в стволе скважины, зависящая от соотношений давления потоков воды и газа на выходе из лифтовых труб, может изменяться в больших пределах (обусловленных величинами давления на устье скважины и расхода заканчиваемых сред). При этом на забое (в стволе скважины) газ может прорываться в нефтенасыщенную часть пласта, возможно также поступление в больших количествах воды в водонасыщенную часть. Эффективность воздействия на пласт вследствие этого снижается, т.к. сужается ширина зоны двухфазного потока. Кроме того, возможно проскальзывание газа в прикровельный, а воды в приподошвенный интервалы пласта в ПЗП непосредственно у стенок скважины.

Все это снижает эффективность применения технологии (по прототипу) при разработке нефте-газовых залежей или подгазовых нефтяных оторочек.

Целью изобретения является повышение эффективности извлечения нефти при одновременной закачке в пласт воды и газа за счет более полного использования этих агентов для вытеснения из пласта углеводородов.

Согласно изобретению, при одновременно-раздельной закачке газа и воды в пласт через нагнетательную скважину: газа в нижнюю нефтенасыщенную часть пласта, а воды в верхнюю газонасыщенную часть пласта, давление закачиваемой воды на устье нагнетательной скважины (Pув) поддерживается в соответствии с выражением:

где

Pуг давление газа на устье скважины в колонне лифтовых труб, Па;
g ускорение силы тяжести, м/с2;
ρг.ст плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;
ρв плотность воды, кг/м3;
Tст температура при стандартных условиях, град. К;
Pст давление при стандартных условиях, Па;
H глубина установки пакера, м;
T средняя температура по стволу скважины, град. К;
Z среднее значение коэффициента сверхсжимаемости по стволу скважины, безразм.

λг коэффициент гидравлического сопротивления при движении газа по колонне лифтовых труб, безразм.

λв коэффициент гидравлического сопротивления канала, по которому движется вода, безразм.

d1 внутренний диаметр колонны лифтовых труб, по которой движется газ, м;
Fв площадь живого сечения канала, по которому движется вода, м2;
Dв гидравлический диаметр этого канал, м;
Qг расход газа при стандартных условиях, м3/с;
Qв расход воды, м3/с.

При соблюдении условия, определяемого выражением (1), исключаются прорывы газа вверх, а воды вниз в прискважинной зоне. За счет этого увеличивается радиус зоны, охватываемой водой, поступающей в верхний газонасыщенный интервал пласта, и газом поступающим в нижний нефтенасыщенный интервал пласта, полнее используется нагнетаемый в нефтяную часть пласта газ для вытеснения нефти; на большем расстоянии от скважины происходит перемешивание за счет гравитационных сил нагнетаемых воды и газа. Благодаря этому в нефтяной части пласта создается оторочка водо-газовой смеси больших размеров, чем по технологии, приведенной в прототипе, вследствие чего увеличивается зона, охваченная вытеснением нефти водо-газовой смесью.

Предлагаемое решение обеспечивает возможность осуществлять нагнетание газа в нефтенасыщенную часть пласта, а нагнетание воды в газонасыщенную часть пласта. Это достигается тем, что поддерживая на устье скважины в затрубном пространстве давление в соответствии с формулой (1) обеспечивается равенство давлений на забое скважины:
Pз.г. Pз.в. Pз. (2)
где Pз.г. давление на выходе из колонны лифтовых труб, по которой движется газ, Па;
Pз.в. давление на выходе канала, по которому движется вода, Па.

При этом входящие в выражение (2) величины Pз.г. и Pз.в. определяются по формулам:

Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа.

Схема осуществления способа представлена на чертеже.

В нагнетательную скважину 1 спущена колонна лифтовых труб 2 с пакером 3, установленным на глубине газо-нефтяного контакта (Н). На устье нагнетательной скважины смонтирована фонтанная арматура 4, на которой установлены манометры 5 и 6. Затрубное пространство 7 нагнетательной скважины через отвод 8 подключено трубопроводом 9 к источнику воды высокого давления, а колонна лифтовых труб 2 через отвод 10 подключена трубопроводом 11 к источнику газа высокого давления; добывающая скважина 12 оборудована колонной лифтовых труб 13 с пакером 14, установленным ниже газо-нефтяного контакта.

Способ осуществляется следующим образом.

В нагнетательную скважину, вскрывшую газовую шапку и нефтенасыщенную часть нефтегазовой залежи, от источников высокого давления (насосной и компрессорной станций) подается техническая вода и газ, причем вода нагнетается по затрубному пространству 7 в верхнюю (газонасыщенную) часть пласта, а газ по колонне лифтовых труб 2 в нижнюю, нефтенасыщенную часть пласта. Задается величина давления на забое скважины (Pз) и при известных значениях величин пластового давления (Pп) и коэффициентов фильтрационного сопротивления в пласте (или коэффициента приемистости) рассчитываются расходы газа и воды по формулам:

где a, b коэффициенты фильтрационного сопротивления при нагнетании газа в нефтенасыщенную часть пласта, (размерность соответственно );
η коэффициент приемистости при нагнетании воды в газонасыщенную часть пласта, м3/Па;
Pп, Pз соответственно пластовое и забойное давление (на глубине установки пакера), Па;
Qг, Qв соответственно расходы газа и воды, м3/с.

Рассчитывается необходимая величина давления газа на устье скважины по формуле:

Величина давления воды на устье скважины определяется по формуле (1).

Величины Qв, Qг, Pуг и Pув периодически, по мере изменения значений Pп, коэффициентов а, b корректируются.

Поддержание соотношения между значениям Pув и Pуг, вычисляемыми по формулам (1) и (7), позволяет обеспечивать нагнетание в заданные интервалы пласта воды и газа с минимальными их вертикальными перетоками в окрестностях забоя скважины.

Перемешивание воды с газом в пласте будет происходить на некотором удалении от скважины (за счет гравитационного перераспределения фаз пузырьки газа приобретают вектор скорости фильтрации, направленный вниз). При этом образующаяся при смешивании газа и жидкости оторочка будет состоять: в верхней части пласта из водогазовой смеси (В + Г), а в нижней части пласта из водо-газо-нефтяной смеси: часть газа может быть растворена в нефти вблизи нагнетательной скважины, а дальше от скважины этот газ будет частично выделяться.

Вытесняемая водо-газовой и водо-газо-нефтяной смесью нефть продвигается по пласту, поступает в добывающие скважины 12, в которые спущены лифтовые трубы 13 с пакером 14, установленным ниже текущего газо-нефтяного контакта; затрубное пространство в добывающих скважинах выше пакера заполнено жидкостью для предотвращения прорывов газа (эксплуатационная колонна в интервале выше места установки пакера не перфорируется).

Отбор нефти через добывающие скважины может производиться непрерывно при заданном затрубном давлении, либо периодически.

Пример осуществления способа.

Продуктивный нефтегазовый пласт залегает на глубине 3850 м. Толщина пласта h 200 м.

Нагнетательная водо-газовая скважина обсажена трубами с внутренним диаметром D1 0,15 м; в скважину спущены НКТ с внутренним диаметром d1 0,073 м и наружным диаметром d2 0,089 м. На колонне НКТ на глубине H 4000 м установлен пакер, разобщающий верхний, газонасыщенный интервал пласта от нижнего, нефтенасыщенного. По колонне НКТ в нижний нефтенасыщенный интервал нагнетается газ с расходом Qг 800 тыс. м3/сут 9,259 м3/с, а по затрубному пространству нагнетается в верхний газонасыщенный интервал пласта вода с расходом Qв 1000 м3/сут 1,157 • 10-2м3/с.2 Пластовое давление Pп 50•106 Па. Коэффициент приемистости по воде верхнего (надпакерного интервала) η 100 м3/(сут. МПа), коэффициенты фильтрационного сопротивления при движении газа в нижнем (подпакерном интервале)


Коэффициенты A, B, C в формуле (1) равны:
A 83,8•10-6м-1;
B 5,86•108кг2м-9с-2;
C 7,54•109кг•м-7.

Давление газа на устье нагнетательной скважины Pуг (в колонне НКТ) равно 46,2•106 Па.

Необходимое значение давления воды на устье нагнетательной скважины вычисляется по формуле (1):

При работе водо-газовой нагнетательной скважины с технологическими параметрами: Qг 800 тыс.м3/сут; Qв 1000 м3/сут; Pуг 46,2 МПа, Pув 21,76 Мпа, на забое скважины (на глубине H 4000 м) создается давление Pз, равное 60 МПа, и обеспечивается поступление с заданным расходом воды и газа в определенные интервалы, а именно: воды в верхнюю газонасыщенную, а газа в нижнюю, нефтенасыщенную часть пласта, при этом предотвращаются прорывы вблизи от данной скважины газа в верхний, а воды в нижний интервалы.

Похожие патенты RU2085712C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА 1994
  • Сомов Владимир Федорович
  • Шевченко Александр Константинович
RU2078909C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА 1994
  • Сомов Владимир Федорович
  • Шевченко Александр Константинович
RU2090742C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ 2012
  • Шевченко Александр Константинович
RU2490438C1
СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ 1993
  • Шевченко Александр Константинович
RU2066744C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ 1990
  • Шевченко Александр Константинович
  • Евтушенко Юрий Степанович
  • Маликова Светлана Васильевна
RU2088750C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ 2009
  • Шевченко Александр Константинович
  • Чижов Станислав Иванович
  • Шевченко Андрей Александрович
RU2391495C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Шевченко Александр Константинович
RU2321731C2
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ 2008
  • Шевченко Александр Константинович
RU2365741C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 2010
  • Хисамов Раис Салихович
  • Ибатуллин Равиль Рустамович
  • Бакиров Ильшат Мухаметович
  • Насыбуллин Арслан Валерьевич
  • Зубарев Виктор Владимирович
RU2442881C1
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ ТЕПЛОВЫМ И ВОДОГАЗОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ В СИСТЕМЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ, ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И МНОГОЗАБОЙНЫХ СКВАЖИН 2013
  • Хисамов Раис Салихович
  • Ахметгареев Вадим Валерьевич
  • Султанов Альфат Салимович
  • Ханнанов Марс Талгатович
RU2524580C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЕГАЗОВОЙ ЗАЛЕЖИ И НЕФТЯНОЙ ОТОРОЧКИ

Изобретение относится к нефте- и газодобывающей промышленности и может применяться для повышения коэффициента нефтеотдачи. Способ позволяет повысить эффективность использования закачиваемых в пласт вытесняющих агентов: воды и газа, за счет предотвращения прорывов в вертикальном направлении в прискважинной зоне газа и воды. За счет поддержания на устье водогазовой нагнетательной скважины значения давления воды, определенного по формуле, приведенной в описании, обеспечивается поступление вытесняющих агентов в расчетных количествах в заданные интервалы: воды - в верхнюю газонасыщенную часть, а газа - в нижнюю нефтенасыщенную часть пласта. Регулирование процесса нагнетания воды и газа осуществляется с использованием установленных на устье водогазовой нагнетательной скважины манометров. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 085 712 C1

Способ разработки нефтегазовой залежи и нефтяной оторочки, включающий одновременно-раздельную закачку газа и воды через водогазовую нагнетательную скважину в разные интервалы продуктивного пласта и отбор углеводородной продукции через добывающую скважину, отличающийся тем, что давление закачиваемой воды на устье водогазовой нагнетательной скважины Рув поддерживают в соответствии с выражением

+CQ2в

-gρвH,
где



Руг давление газа на устье скважины в колонне лифтовых труб, Па;
g ускорение силы тяжести, м/с2;
ρг.ст- плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;
Тст температура при стандартных условиях, град. К;
Н глубина установки пакера, м;
Т средняя температура по стволу скважины, град. К;
Z среднее значение коэффициента сверхсжимаемости по стволу скважины, безразм.

λв- коэффициент гидравлического сопротивления канала, по которому движется вода, безразм.

ρв- плотность воды, кг/м3;
λг- коэффициент гидравлического сопротивления при движении газа по колонне лифтовых труб, безразм.

d1 внутренний диаметр колонны лифтовых труб, по которой движется газ, м;
Fв площадь живого сечения канала, по которому движется вода, м2;
Dв гидравлический диаметр канала, по которому движется вода, м;
Qг расход газа при стандартных условиях, м3/с;
Qв расход воды, м3/с;
π = 3,14.т

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2085712C1

Патент США N 4427067, кл
Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок 1922
  • Лапинский(-Ая Б.
  • Лапинский(-Ая Ю.
SU21A1

RU 2 085 712 C1

Авторы

Сомов Владимир Федорович

Шевченко Александр Константинович

Даты

1997-07-27Публикация

1994-09-15Подача