Способ разработки залежи углеводородов в режиме многомерной нестационарности Российский патент 2004 года по МПК E21B43/16 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и, конкретно, к способам разработки залежи углеводородов в условиях сложной геологии, характеризующейся зональной и/или слоистой неоднородностью залежи с высоким коэффициентом расчлененности.

При разработке таких залежей на поздней стадии происходит, как правило, опережающая выработка высокопроницаемых и свободно дренируемых пластов и участков залежи с образованием застойных зон в средне- и низкопроницаемых прослоях. Вероятность образования таких застойных зон тем выше, чем слабее гидро- или газодинамическая связь между высокопроницаемыми и низкопроницаемыми продуктивными пластами залежи по ее площади, выше разница в проницаемости продуктивных пластов.

На залежи с такими продуктивными пластами необходимо более активно применять методы воздействия на застойные зоны залежи или зоны с затрудненным гидро- или газодинамическим режимом с целью интенсификации процесса извлечения углеводородов из упомянутых зон.

Это особенно важно, если учесть, что реальный коэффициент извлечения, например, нефти из пласта не превышает в настоящее время 35%, в то время как средний показатель содержания подвижной нефти в пласте может вдвое превышать упомянутый показатель.

Известен способ разработки залежи углеводородов, включающий воздействие низкочастотными упругими колебаниями на породу пласта для интенсификации флюидоотдачи в добывающих скважинах (см., например, авторское свидетельство СССР № 832072).

Недостатком известного способа является локальность воздействия такими колебаниями. Радиус распространения колебаний, излучаемых в рамках известного способа вибраторами, ограничен ввиду недостаточной мощности излучаемых колебаний и сильного поглощения этих колебаний в прискважинной зоне пласта. К тому же ввиду отсутствия адресности воздействия колебаниями именно на застойные низкопроницаемые пласты последние, по существу, интенсификации не подвергаются.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разработки залежи углеводородов за счет возможности адресного воздействия на застойные низкопроницаемые зоны или пласты с затрудненной фильтрацией с обеспечением дренирования их флюидов в зону активной фильтрации, уточнения адресата воздействия в процессе разработки, повышения коэффициента использования энергии воздействия.

Необходимый технический результат достигается тем, что способ разработки залежи углеводородов включает выделение из всего фонда пробуренных на залежи добывающих и нагнетательных скважин, характеризующихся снижением показателей их флюидоотдачи или флюидоприемистости ниже допустимых, поочередное выключение выделенных скважин из работы и контроль реакции работающих добывающих скважин количеством и/или темпом и обводнением и/или газированием извлекаемых флюидов на выключение из работы каждой из выделенных скважин, оконтуривание на залежи зон реагирования работающих добывающих скважин, последующее стимулирование работающих добывающих скважин в оконтуренных зонах, примыкающих к контуру каждой из выделенных зон, поочередными направленными взрывами в выделенных скважинах взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации, повышенным газоприходом и локализацией энергии взрыва в зону продуктивного пласта и/или зону подпирающего водоносного пласта, причем каждый из последующих взрывов осуществляют с учетом фазы колебаний газового пузыря в зоне каждого из предшествующих взрывов.

Кроме того,

скважины, в которых осуществляют взрывы, заполняют дегазированной жидкостью;

в скважине выше продуктивного пласта устанавливают отражатель ударной волны;

суммарная площадь перфорационных отверстий в каждой из этих скважин составляет более 25% площади сечения эксплуатационной колонны против продуктивного пласта;

каждый из последующих взрывов осуществляют в фазе сжатия газового пузыря от предшествующего взрыва;

каждый из последующих взрывов осуществляют в фазе растяжения газового пузыря от предшествующего взрыва;

каждый из последующих взрывов осуществляют в фазе растяжения или сжатия газового пузыря от предшествующего взрыва.

Сущность изобретения заключается в том, что известные способы интенсификации добычи нефти при разработке залежи обеспечивают низкий охват этой залежи по толщине, слабость энергетического воздействия на залежь и недостаточно высокую эффективность этого воздействия ввиду отсутствия точной адресации воздействия непосредственно на застойные нефтенасыщенные зоны. При этом одной из проблем является выделение и оконтуривание застойных нефтенасыщенных зон для возможности последующего обеспечения адресного и более эффективного воздействия на эти зоны. Не меньшую проблему представляет собой выработка такой технологии оконтуривания застойных зон, которая естественным образом вписалась бы в существующую систему разработки с минимальными затратами времени и средств.

В рамках предложенного изобретения вначале оценивают состояние всей залежи, принципиальное наличие в ней застойных нефтенасыщенных зон, т.е. потенциал залежи. На начальном этапе выделения этих зон используют естественный процесс выключения из работы "некондиционных" скважин, что не требует каких-либо дополнительных затрат, как например, на долговременные и дорогостоящие сейсмоакустическую или инфранизкочастотную томографию залежи или ее продуктивных пластов, которые могут быть напрасными на бесперспективной залежи.

При этом выключение скважин из работы используют по двойному назначению, а именно:

для создания нестационарности фильтрационных полей, необходимой для выделения перспективных застойных нефтенасыщенных зон;

использование этой нестационарности как базовой для последующих основных наложений нестационарных состояний уже на выделенные зоны с более высокой плотностью энергии от периодических взрывов.

Именно такой режим совмещенной многомерной нестационарности разной природы обеспечивает необходимый перепад давления между низкопроницаемыми и высокопроницаемыми зонами и/или пластами и существенно увеличивает массообмен между ними. В обводненных продуктивных пластах с остаточной нефтью в виде разрозненных дислокаций такой режим воздействия обеспечивает не только подключение процессов гидродинамических явлений к низкопроницаемым нефтенасыщенным зонам, но и капиллярных и/или гравитационно-капиллярных процессов.

В условиях направленных периодических взрывов (подкачки истощенной пластовой энергии) скорости капиллярного пропитывания становятся сравнимыми со скоростями гидродинамической (напорной) фильтрации. Все это в целом и способствует подключению застойных нефтенасыщенных зон к общему фильтрационному течению и увеличению, в конечном итоге, степени извлечения нефти даже из казалось бы уже потерявших перспективу зон нефтедобычи.

Особенностью настоящего изобретения является также и такое развитие технологии, которое предусматривает постоянный контроль за состоянием разрабатываемой залежи в течение всего времени разработки.

При применении данных взрывов кроме локализации энергии взрыва рассматривают вопрос управления энергией взрыва с позиции перераспределения энергии взрыва между бризантной и фугасной формами его работы.

Бризантное действие взрыва (измельчение и разрушение материалов, находящихся в контакте с зарядом или вблизи от него) сводят к минимуму. Используют, в основном, фугасное действие взрыва - расширение продуктов взрыва, прохождение ударных волн и пульсацию газового пузыря, образуемого продуктами взрыва.

Для обеспечения именно такой формы работы взрыва применяют заряд с созданием радиального зазора между ним и стенкой скважины а также рассредоточением этого заряда по глубине скважины. Увеличению давления во фронте ударной волны и повышению равномерности его распределения на стенки скважины служит одновременный взрыв по меньшей мере двух зарядов.

Оптимизацию использования энергии взрыва обеспечивает короткозамедленный взрыв одних зарядов относительно других.

Одним из главных вопросов, обеспечивающих эффект взрыва, является увеличение длительности действия взрывного импульса. Для этого используют взрывчатые вещества с пониженной скоростью детонации, например аммиачно-селитряные типа игданита.

Кроме того, применяют взрывчатые вещества с большим объемом газовыделения для образования долгоживущего газового пузыря, давление в котором обеспечивают несколько сотен атмосфер. Сжатые продукты начинают расширяться и расширяются в течение длительного времени до тех пор, пока давление внутри газового пузыря не сравняется с гидростатическим. Жидкость, окружающая пузырь, накопив в процессе расширения запас кинетической энергии, продолжает двигаться в прежнем направлении и тем самым как бы растягивает газовый пузырь. Давление в газовом пузыре становится ниже гидростатического, и под действием последнего газовый пузырь начинает сжиматься. В силу инерционности окружающей жидкости сжатие газового пузыря происходит до тех пор, пока давление его не станет на некоторую величину выше гидростатического. Таким образом происходит в автоматическом режиме пульсация газового пузыря в течение довольно длительного времени с параметрами пульсации, изменяющимися во времени. В итоге обеспечивают идеальный автоколебательный источник с дополнительным нестационарным режимом воздействия на залежь. Задача состоит лишь в выборе оптимальных геологических условий, предотвращающих катастрофические поглощения газа и его охлаждение, выборе типа взрывчатого вещества (ВВ) и удлинении импульса действия взрыва.

В итоге получают многомерный нестационарный режим разработки залежи углеводородов в целом, когда нестационарность режима первого рода от выключения скважин из работы переводят в нестационарность второго рода от взрывов, параметры которой задают, например, порядком взрывов, их мощностью, частотой. После этого создают нестационарность третьего рода, когда каждый из последующих взрывов осуществляют с учетом фазы автоколебаний газового пузыря от предшествующих взрывов. В завершающий период многомерного нестационарного режима воздействия на залежь углеводородов капиллярные явления в результате множественных изменений направлений фильтрации проявляются в наибольшей степени. Это и определяет заявленный технический результат.

Способ осуществляют следующим образом.

На поздней стадии разработки залежи нефти показатели ее добычи начинают ощутимо снижаться. Некоторые скважины из-за этих показателей нет смысла эксплуатировать. Особенностью данного изобретения является возможность его подключения естественным образом к текущему процессу разработки, когда нет необходимости в противовес применяемой технологии разработки что-то в корне изменять или добиваться дополнительного существенного финансирования на внедрение новой технологии, радикально меняющей применяемую. Радикальность предложенного изобретения не в его форме, а в конечном результате. Если скважины естественным образом выключают из работы, необходимо лишь обеспечить мониторинг за поведением остальных, например, добывающих скважин. Для чего контролируют реакцию, например, работающих добывающих скважин по количеству и/или темпу и обводнению и/или газированию извлекаемой нефти. Этот контроль осуществляют на выключение из работы каждой из скважин. В это время могут осуществляться и неплановые или плановые ремонты скважин. Остановку таких скважин тоже необходимо использовать в целях мониторинга. По реакции работающих добывающих скважин выделяют на залежи зоны реагирования на выключение из работы скважин. По тому, что эти скважины откликаются необходимым изменением показателей добычи нефти, судят о том, что эти скважины находятся в перспективной нефтенасыщенной зоне, но с затрудненным гидродинамическим режимом, а также и то, что вызвавший эти изменения нестационарный гидродинамический режим фильтрации еще существует. После этого осуществляют последующее стимулирование работающих добывающих скважин в выделенных зонах поочередными взрывами в выделенных (выключенных из работы) скважинах. Взрывы осуществляют в скважинах, примыкающих к контуру выделенных зон.

При осуществлении взрывов осуществляют регистрацию отраженных сигналов каждого из взрывов. В частности, определяют время прохождения сигналов, время их задержки и отражения, частоту отраженных сигналов и амплитуду. На основе полученных данных получают дополнительные данные местоположения застойных зон. Уточняют границы ранее оконтуренных зон по площади и глубине залежи для более точной последующей адресации воздействия или переадресации этого воздействия. После этого взрывы продолжают. Эти взрывы уже осуществляют направленными, т.е. с локализацией их энергии точно в необходимые интервалы. Взрывы осуществляют с одной стороны каждого из уточненных контуров и/или разных их сторон, с одновременным осуществлением части взрывов и/или с замедлением одних взрывов относительно других.

Для обеспечения направленности взрывов скважины, в которых осуществляют взрывы, заполняют, например, дегазированной жидкостью. Суммарную площадь перфорационных отверстий обсадной колонны в скважине под взрыв принимают более 25% площади сечения эксплуатационной колонны против продуктивного и/или водоносного пласта. Кроме того, в этих скважинах выше продуктивного пласта может быть установлен, например, отражатель ударной волны. Эти меры обеспечивают локализацию энергии взрыва именно в необходимый интервал, например продуктивный пласт залежи и/или в подпирающий его водоносный пласт.

После осуществления ряда взрывов каждый из последующих взрывов осуществляют с учетом фазы колебаний газового пузыря от предшествующих взрывов. Например, когда газовый пузырь находится в фазе сжатия, он обеспечивает отражение ударной волны последующего взрыва. В противоположном случае происходит поглощение этой волны. В сложном случае учета состояний газового пузыря картина усложняется. Отсюда происходят перераспределение энергии в целом по залежи и ее локализация в необходимых участках залежи. Кроме того, в зависимости от фазы газового пузыря поры и трещины в зоне влияния пульсаций открыты или закрыты, что задает направление фильтрации и постоянное изменение этого направления. В целом же поле фильтрации становится многомерным и глубоко нестационарным. Именно это обеспечивает подключение к общему фильтрационному потоку в залежи всевозможных очагов и застойных зон с затрудненным гидродинамическим режимом в напорном режиме, задаваемом теми же взрывами.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и, конкретно, к способам разработки залежи углеводородов в условиях сложной геологии, характеризующейся зональной и/или слоистой неоднородностью залежи с высоким коэффициентом расчлененности. Обеспечивает повышение эффективности разработки залежи углеводородов за счет возможности адресного воздействия на застойные низкопроницаемые зоны или пласты с затрудненной фильтрацией с обеспечением дренирования их флюидов в зону активной фильтрации, уточнения адресата воздействия в процессе разработки, повышения коэффициента использования энергии воздействия. Сущность изобретения: способ включает выделение из всего фонда пробуренных на залежи добывающих и нагнетательных скважин, характеризующихся снижением показателей их флюидоотдачи или флюидоприемистости ниже допустимых. Осуществляют поочередное выключение выделенных скважин из работы. Контролируют реакцию работающих добывающих скважин количеством и/или темпом и обводнением и/или газированием извлекаемых флюидов на выключение из работы каждой из выделенных скважин. Осуществляют оконтуривание на залежи зон реагирования работающих добывающих скважин. Стимулируют работающие добывающие скважины в оконтуренных зонах. Для этого осуществляют поочередные направленные взрывы в выделенных скважинах, примыкающих к контуру каждой из выделенных зон, взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации, повышенным газоприходом и локализацией энергии взрыва в зону продуктивного пласта и/или зону подпирающего водоносного пласта. При этом каждый из последующих взрывов осуществляют с учетом фазы колебаний газового пузыря в зоне каждого из предшествующих взрывов. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ разработки залежи углеводородов в режиме многомерной нестационарности, включающий выделение из всего фонда пробуренных на залежи добывающих и нагнетательных скважин, характеризующихся снижением показателей их флюидоотдачи или флюидоприемистости ниже допустимых, поочередное выключение выделенных скважин из работы и контроль реакции работающих добывающих скважин количеством и/или темпом и обводнением и/или газированием извлекаемых флюидов на выключение из работы каждой из выделенных скважин, оконтуривание на залежи зон реагирования работающих добывающих скважин, последующее стимулирование работающих добывающих скважин в оконтуренных зонах, примыкающих к контуру каждой из выделенных зон, поочередными направленными взрывами в выделенных скважинах взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации, повышенным газоприходом и локализацией энергии взрыва в зону продуктивного пласта и/или зону подпирающего водоносного пласта, причем каждый из последующих взрывов осуществляют с учетом фазы колебаний газового пузыря в зоне каждого из предшествующих взрывов.2. Способ разработки неоднородной залежи нефти на поздней стадии по п. 1, отличающийся тем, что скважины, в которых осуществляют взрывы, заполняют дегазированной жидкостью.3. Способ разработки неоднородной залежи нефти на поздней стадии по п.1 или 2, отличающийся тем, что в скважине выше продуктивного пласта устанавливают отражатель ударной волны.4. Способ разработки неоднородной залежи нефти на поздней стадии по одному из пп.1-3, отличающийся тем, суммарная площадь перфорационных отверстий в каждой из этих скважин составляет более 25% площади сечения эксплуатационной колонны против продуктивного пласта.5. Способ разработки неоднородной залежи нефти на поздней стадии по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что каждый из последующих взрывов осуществляют в фазе сжатия газового пузыря от предшествующего взрыва.6. Способ разработки неоднородной залежи нефти на поздней стадии по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что каждый из последующих взрывов осуществляют в фазе растяжения газового пузыря от предшествующего взрыва.7. Способ разработки неоднородной залежи нефти на поздней стадии по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что каждый из последующих взрывов осуществляют в фазе растяжения или сжатия газового пузыря от предшествующего взрыва.