СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ Российский патент 2005 года по МПК E21B43/24 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки месторождений высоковязкой нефти с использованием тепла.

Известен шахтный способ разработки нефтяного месторождения (см. а.с. СССР №468529, Е 21 В 43/24, 1972 г.), включающий закачку теплоносителя в нефтяной пласт через нагнетательные скважины, пробуренные из надпластовых горных выработок и отбора нефти через пологовосходящие скважины, пробуренные из горной выработки, расположенной в нефтяном пласте.

Недостатком данного способа является необходимость осуществлять проходку густой сети горных выработок и скважин в пустых породах выше нефтяного пласта и низкая скорость прогрева продуктивного пласта.

Наиболее близким по технической сущности, принятым авторами за прототип, является способ разработки залежи высоковязкой нефти (см. патент РФ №2114289, Е 21 В 43/24 от 12.03.97 г.), включающий проходку шахтных стволов, капитальных горных выработок и галерей, бурение с поверхности нагнетательных скважин, а из галерей - пологовосстающих добывающих и парораспределительных скважин, причем забои парораспределительных скважин пересекают нагнетательные скважины или проходят в зоне их влияния, закачку теплоносителя в нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины, при этом капитальные горные выработки проходят в надпластовом горизонте, а галереи - в нефтяном пласте или ниже него. Капитальные горные выработки сообщены с галереей с помощью уклона, в котором сооружены камеры технологического назначения. Такая галерея с уклоном образует блок. Для разработки залежи или этажа залежи сооружают несколько таких блоков, которые вводят в разработку последовательно или одновременно. Недостатком способа является трудоемкость и длительность обустройства таких блоков, что существенно увеличивает сроки и затраты на разработку залежи. Кроме того, со временем тепловой фронт приближается к галерее, из которой пробурены добывающие и парораспределительные скважины, что приводит к нарушению в этой выработке санитарно-гигиенических норм, превышению температур, допустимых правилами безопасности работы шахт.

Задачей настоящего изобретения является сокращение сроков и затрат на разработку залежи при снижении тепловыделений в горные выработки для нормализации теплового режима нефтешахты.

Поставленная задача решается тем, что при разработке залежи высоковязкой нефти осуществляют проходку шахтных стволов, капитальных горных выработок и галерей, бурение с поверхности нагнетательных скважин, а из галерей - пологовосстающих добывающих и парораспределительных скважин, забои парораспределительных скважин пересекают нагнетательные скважины или проходят в зоне их влияния, ведут закачку теплоносителя в нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины, при этом капитальные горные выработки проводят в нижней части пласта или ниже него до границы залежи по простиранию пласта, перпендикулярно капитальным горным выработкам в противоположные стороны до границы залежи или этажа залежи по восстанию и падению пласта проводят пологовосстающие галереи с образованием панелей на площади залежи, причем добывающие, парораспределительные и нагнетательные скважины размещают на площади панелей с образованием целиков залежи, примыкающих к капитальным горным выработкам, и осуществляют последовательную отработку залежи посредством панелей от шахтных стволов до границы залежи по простиранию пласта, при этом отработку вскрытых участков панелей ведут от границ залежи или этажа залежи по падению и восстанию пласта к капитальной горной выработке. После отработки до заданного коэффициента извлечения нефти вскрытых участков панели каждой галереи осуществляют изоляцию устьев галерей. После отработки всех вскрытых участков панелей осуществляют последовательную отработку целиков залежи в обратном порядке от границы залежи по простиранию пласта к шахтным стволам, причем добывающие и парораспределительные скважины, вскрывающие целики залежи, бурят из капитальной горной выработки. После отработки целиков панелей капитальные горные выработки последовательно погашают. Согласно способу изоляцию устьев галерей осуществляют с помощью глухих перемычек, например бетонных, с возможностью транспортирования жидкости под перемычками через трубу, выполненную с образованием гидрозатвора.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются:

- капитальные горные выработки проводят в нижней части пласта или ниже него до границы залежи по простиранию пласта;

- перпендикулярно капитальным горным выработкам в противоположные стороны до границы залежи или этажа залежи по восстанию и падению пласта проводят пологовосстающие галереи с образованием панелей на площади залежи;

- добывающие, парораспределительные и нагнетательные скважины размещают на площади панелей с образованием целиков залежи, примыкающих к капитальным горным выработкам;

- осуществляют последовательную отработку залежи посредством панелей от шахтных стволов до границы залежи по простиранию пласта;

- отработку вскрытых участков панелей ведут от границ залежи или этажа залежи по падению и восстанию пласта к капитальным горным выработкам;

- после отработки вскрытого участка панели каждой галереи до заданного коэффициента извлечения нефти осуществляют изоляцию устьев галерей;

- после отработки всех вскрытых участков панелей осуществляют последовательную отработку целиков залежи в обратном порядке от границы залежи по простиранию пласта к шахтным стволам, при этом добывающие и парораспределительные скважины, вскрывающие целики залежи, бурят из капитальных горных выработок;

- после отработки целиков панелей капитальные горные выработки последовательно погашают;

- изоляцию устьев галерей осуществляют с помощью глухих перемычек, например, бетонных с возможностью транспортирования жидкости под перемычками через трубу, выполненную с образованием гидрозатвора.

Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает существенное сокращение сроков и затрат на разработку залежи, обеспечивая снижение тепловыделений в горные выработки и нормализацию теплового режима нефтешахты, т.к. проходка капитальной горной выработки в нефтяном пласте или ниже него предусматривает наличие только одного уклона, вскрывающего пласт, в котором сооружается все технологическое оборудование, необходимое для доставки породы, грузов и материалов, сбора и первичной подготовки нефти со всей залежи (или этажа залежи). Разработка залежи (или этажа залежи) осуществляется с помощью панелей, при этом, в зависимости от необходимого объема добычи нефти, панели вводятся в разработку последовательно или одновременно. Наличие целиков залежи, примыкающих к капитальным горным выработкам, первоначально не вскрытых скважинами, и изоляция устьев галерей после отработки вскрытых участков панели до заданного коэффициента извлечения нефти нормализуют тепловой режим нефтешахты. Таким образом, поставленная задача решается предлагаемым изобретением.

Заявленная совокупность существенных признаков не известна нам из уровня техники, поэтому заявленное изобретение является новым. Заявленные отличительные признаки изобретения являются неочевидными для среднего специалиста в данной области. В связи с этим мы считаем, что заявленное изобретение имеет изобретательский уровень. Изобретение промышленно применимо, т.к. имеющееся оборудование и технология, разработанная нами, позволяют реализовать способ в полном объеме.

На фиг.1 изображена залежь высоковязкой нефти с горными выработками в плане. На фиг.2 изображена разрабатываемая панель в плане. На фиг.3 изображен разрез А-А фиг.2.

На залежи (фиг.1), подлежащей разработке, сооружают не менее двух вертикальных шахтных стволов 1, подъемный и вентиляционный, обеспечивающих доступ к нефтяному пласту 2 с помощью уклона 3, в котором сооружают камеры технологического назначения (не показаны). От уклона 3, вскрывшего нефтяной пласт, проходят в нижней части пласта или ниже него, вблизи водонефтяного контакта (ВНК), пологовосстающие капитальные горные выработки 4, содержащие откаточный и вентиляционный штреки (позициями не показаны) до границы залежи 5 по простиранию пласта. Границы залежи 5,6 по простиранию пласта определяют исходя из эффективной толщины пласта. Перпендикулярно капитальным горньм выработкам 4 в противоположные стороны до границы 7,8 залежи или этажа залежи по восстанию и падению пласта проводят пологовосстающие галереи 9, образуя панели 10 на площади залежи. Галереи также содержат откаточный и вентиляционный штреки (позициями не показаны). Во всех галереях и капитальных горных выработках сооружают канавки (позициями не показаны) для транспортировки самотеком добываемой жидкости до нефтесборника с насосной камерой, расположенными на нижнем перегибе (позицией не показан) уклона 3.

Из галерей 9 в противоположные стороны бурят пологовосстающие добывающие 11 и парораспределительные 12 скважины до границы 13 панели. Ширину панели определяют длиной скважин, обусловленной возможностями бурового станка. Крайняя граница первой панели совпадает с границей 6 залежи. По границам панели или вблизи границ бурят с поверхности ряд нагнетательных скважин 14. Первая панель по простиранию пласта отмечена границами 6 и 13. Границы других панелей по простиранию пласта позициями на чертежах не показаны. Парораспределительные скважины 12, забои которых ориентированы в кровлю пласта 2, пересекают нагнетательные скважины 14 или проходят в зоне их влияния, образуя единую нагнетательную систему для закачки теплоносителя в пласт 2 (фиг.2, 3). Добывающие, парораспределительные и нагнетательные скважины размещают на площади панелей с образованием целиков 15 залежи (фиг.1), примыкающих к капитальным горным выработкам, и осуществляют последовательную отработку залежи посредством панелей от шахтных стволов до границы 5 залежи по простиранию пласта. Отработку вскрытых участков панелей ведут от границ 7, 8 залежи или этажа залежи по падению и восстанию пласта к капитальным горным выработкам. После отработки вскрытого участка панели каждой галереи осуществляют изоляцию устьев галерей. Изоляцию устьев галерей осуществляют с помощью глухих перемычек 16, например бетонных, с возможностью транспортирования жидкости самотеком под перемычками через трубу, выполненную с образованием гидрозатвора (позицией не показано).

После отработки всех вскрытых участков панелей осуществляют последовательную отработку целиков 15 залежи в обратном порядке от границы 5 залежи по простиранию пласта к шахтным стволам 1. Добывающие и парораспределительные скважины, вскрывающие целики 15 залежи, бурят из капитальных горных выработок. Капитальные горные выработки после отработки целиков последовательно погашают. Стрелками на фиг.1 показан порядок отработки залежи.

Пример. Заявленный способ может быть реализован на Ярегском месторождении высоковязкой нефти, где вязкость нефти в пластовых условиях при температуре 6-8°С составляет 15-20 тыс. мПа·с. Нефтяной пласт 2 залегает на глубине 180-200 м от поверхности земли и имеет трещиновато-пористый коллектор.

Создают совокупность горных выработок: вертикальные шахтные стволы 1, подъемный и вентиляционный, с околоствольными дворами и камерами технологического назначения (позициями не показаны) и вскрывают нефтяной пласт 2 с помощью уклона 3. Проводят в нижней части нефтяного пласта 2 или ниже его пологовосстающие капитальные горные выработкам 4 с уклоном не менее 0,005, содержащие откаточный и вентиляционный штреки, до границы 5 залежи по простиранию пласта длиной, например, 2000 м. Перпендикулярно капитальным горным выработкам 4 в противоположные стороны по восстанию и падению пласта проводят пологовосстающие галереи 9, также с уклоном не менее 0,005 длиной, например, 700 м. При проходке капитальной горной выработки ниже нефтяного пласта пологовосходящие галереи могут быть расположены также ниже пласта или в нижней части пласта. Из галерей 9 бурят (см. фиг.2, 3) добывающие 11 и парораспределительные 12 скважины до границ панели 6, 13, а вблизи границ 6, 13 панели 10 бурят ряд нагнетательных скважин 14. Длину добывающей или парораспределительной скважины определяют возможностями бурового станка, и она составляет, например, 300 м и определяет ширину панели, равную сумме двух длин скважин, например 600 м. Добывающие, парораспределительные и нагнетательные скважины размещают на площади панелей 10 с образованием целиков 15 шириной, например, 100 м, примыкающих к капитальным горным выработкам. Добывающие скважины 11 бурят под углом 1-5° к горизонту через 50-70 м друг от друга в 2-3 яруса в зависимости от толщины нефтяного пласта 2. Добывающие скважины 11 при необходимости (в зависимости от строения нефтяного пласта 2) обсаживают перфорированной колонной с цементированием затрубного пространства до 50 м от устья скважины. В середине промежутка между добывающими скважинами 11 бурят парораспределительные скважины 12 в 1-2 яруса, конструкция которых подобна добывающим скважинам 11. С поверхности вблизи границ панели бурят ряд вертикальных нагнетательных скважин 14 до середины нефтяного пласта 2 через 50-70 м друг от друга. Парораспределительные скважины 12, забои которых ориентируют в кровлю пласта 2, пересекают нагнетательные скважины 14 или проходят в зоне их влияния, образуя единую нагнетательную систему для закачки теплоносителя в нефтяной пласт 2. Если парораспределительные скважины бурят в два яруса, то забой верхней скважины ориентирован в кровлю пласта 2, а нижняя скважина проходит на 2-3 м ниже забоя нагнетательной скважины 14.

Пар от котельной или парогенераторной установки закачивают в нагнетательные скважины с давлением до 1,6 МПа, но не ниже 0,5 МПа. Давление насыщенного пара выше 1,6 МПа для условий термошахтной разработки Ярегского месторождения поднимать нельзя, так как оно соответствует температуре пара 200°С, а возгонка нефти начинается после 200°С, что недопустимо для условий шахтной разработки. Паровая зона распространяется от забоев нагнетательных скважин 14 и стволов парораспределительных скважин 12 по нефтяному пласту 2 к стволам добывающих скважин 11. После прорыва пара в парораспределительные скважины 12 и часть добывающих скважин 11 их закрывают на устье. Затем ведут закачку пара в отдельные группы нагнетательных скважин 14, от которых нет прорыва пара в добывающие скважины 11.

Каждую панель отрабатывают от границ 7, 8 залежи к капитальным горным выработкам 4 до целиков 15, примыкающих к капитальным горным выработкам 4 и предохраняющих капитальные горные выработки от теплового воздействия. Отработанные площади панелей при достижении заданного коэффициента извлечения нефти, например, равного 0,45, изолируют от общешахтной вентиляционной сети глухими перемычками 16 на устьях галерей 9.

После отработки аналогичным образом всех панелей отрабатывают целики 15 от границы залежи (этажа залежи) 5 к шахтным стволам 1, при этом добывающие и парораспределительные скважины, вскрывающие целики 15 залежи, бурят из капитальных горных выработок. После отработки целиков капитальные горные выработки последовательно погашают, то есть изолируют выработки от вентиляционной сети шахты, например, перемычками.

Добываемую жидкость (нефть, вода), излившуюся из добывающих скважин 11 в галереи 9, а затем в капитальные горные выработки 4, транспортируют самотеком по специальной дренажной канавке в нефтесборник с насосной камерой, расположенные в начале капитальной выработки 4, на нижнем перегибе уклона 3. После изоляции галерей 9, например, бетонными перемычками 16 жидкость продолжает поступать из панели в капитальную горную выработку через трубы, выполненные с образованием гидрозатвора и расположенные под перемычками. После предварительной подготовки нефти в шахте с отделением от песка и воды ее откачивают на центральную перекачивающую станцию на околоствольном дворе, откуда после подготовки до кондиционных норм откачивают на поверхность в нефтесборники, а затем транспортируют на нефтеперерабатывающий завод.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает существенное сокращение сроков и затрат на разработку залежи, так как на всю залежь (этаж залежи) сооружается только один уклон, вскрывающий нефтяной пласт, и обеспечивающий доставку породы, грузов и материалов, сбор и первичную подготовку нефти со всей залежи (этажа залежи). Кроме того, возможность разработки залежи (или этажа залежи) с помощью панелей, которые можно разрабатывать последовательно или одновременно, позволяет регулировать необходимый объем добычи нефти. Наличие целиков залежи, примыкающих к капитальным горным выработкам, не вскрытых скважинами, и изоляция устьев галерей после отработки вскрытых участков панели до заданного коэффициента извлечения нефти нормализуют тепловой режим нефтешахты, обеспечивая соблюдение санитарно-гигиенических норм.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки месторождений высоковязкой нефти с использованием тепла. Обеспечивает сокращение сроков и затрат на разработку залежи при снижении тепловыделений в горные выработки для нормализации теплового режима нефтешахты. Сущность изобретения: способ предусматривает проводку капитальных горных выработок в нижней части пласта или ниже него до границы залежи по простиранию пласта. Перпендикулярно капитальным горным выработкам в противоположные стороны до границы залежи или этажа залежи по восстанию и падению пласта проводят галереи с образованием панелей на площади залежи. Добывающие, парораспределительные и нагнетательные скважины размещают на площади панелей с образованием целиков залежи, примыкающих к капитальным горным выработкам. Осуществляют последовательную отработку залежи посредством панелей от шахтных стволов до границы залежи по простиранию пласта, при этом отработку вскрытых участков панелей ведут от границ залежи по падению и восстанию пласта к капитальным горным выработкам. После отработки вскрытых участков панели каждой галереи осуществляют изоляцию устьев галерей. После отработки всех вскрытых участков панелей осуществляют последовательную отработку целиков в обратном порядке от границы залежи по простиранию пласта к шахтным стволам, причем добывающие и парораспределительные скважины, вскрывающие целики, бурят из капитальных горных выработок. После отработки целиков залежи капитальные горные выработки последовательно погашают. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ разработки залежи высоковязкой нефти, включающий проходку шахтных стволов, капитальных горных выработок и галерей, бурение с поверхности нагнетательных скважин, а из галерей - пологовосстающих добывающих и парораспределительных скважин, при этом забои парораспределительных скважин пересекают нагнетательные скважины или проходят в зоне их влияния, закачку теплоносителя в нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины, отличающийся тем, что капитальные горные выработки проводят в нижней части пласта или ниже него до границы залежи по простиранию пласта, перпендикулярно капитальным горным выработкам в противоположные стороны до границы залежи или этажа залежи по восстанию и падению пласта проводят галереи с образованием панелей на площади залежи, причем добывающие, парораспределительные и нагнетательные скважины размещают на площади панелей с образованием целиков залежи, примыкающих к капитальным горным выработкам, и осуществляют последовательную отработку залежи посредством панелей от шахтных стволов до границы залежи по простиранию пласта, при этом отработку вскрытых участков панелей ведут от границ залежи или этажа залежи по падению и восстанию пласта к капитальным горным выработкам, после отработки вскрытых участков панели каждой галереи осуществляют изоляцию устьев галерей, а после отработки всех вскрытых участков панелей осуществляют последовательную отработку целиков в обратном порядке от границы залежи по простиранию пласта к шахтным стволам, причем добывающие и парораспределительные скважины, вскрывающие целики, бурят из капитальных горных выработок, а после отработки целиков залежи капитальные горные выработки последовательно погашают.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изоляцию устьев галерей осуществляют с помощью глухих перемычек, например бетонных, с возможностью транспортирования жидкости под перемычками через трубу, выполненную с образованием гидрозатвора.