СПОСОБ ДОБЫЧИ НЕФТИ ПОДЗЕМНЫМИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ СКВАЖИНАМИ Российский патент 2009 года по МПК E21B43/24 E21D7/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности при добыче высоковязких нефтей и битумов, а так же при вторичной добыче из истощенных пластов тепловым воздействием на пласт.

Известен способ добычи нефти тепловым воздействием на пласт (патент US №4160481, Е21В 43/24, опубл. 10.07.1979 г.), включающий бурение с дневной поверхности вертикального шахтного ствола, вскрывающего пласт насквозь, крепление шахтного ствола и его расширение в пределах пласта с получением рабочей камеры, из которой бурят горизонтальные добывающие и нагнетательные скважины, в которые устанавливают трубчатые фильтры, закачку через нагнетательные скважины теплоносителя (воды, пара) и отбор из рабочей камеры продукции пласта, стекающей под воздействием нагнетаемого теплоносителя через фильтры добывающих скважин.

Известен также способ добычи нефти при помощи подземных горизонтальных скважин (патент СА №1173354, Е21В 43/24, опубл. 28.08.1984 г.), включающий бурение с дневной поверхности вертикального шахтного ствола, вскрывающего пласт на всю мощность, крепление шахтного ствола и расширение его забоя в пределах пласта с получением рабочей камеры, из которой бурят горизонтальные добывающие и нагнетательные скважины, в которые устанавливают трубчатые фильтры, закачку через нагнетательные скважины теплоносителя (воды, пара) и отбор из рабочей камеры размягченной воздействием теплоносителя продукции пласта, стекающей под воздействием силы тяжести через фильтры добывающих скважин.

Недостатками данных способов являются:

- наличие цилиндрической рабочей камеры, которую сложно и небезопасно строить и крепить, и в которой небезопасно для обслуживающего персонала проводить технологические операции, связанные со строительством, эксплуатацией и обслуживанием подобных скважин;

- при строительстве рабочей камеры и бурении горизонтальных стволов большие объемы породы пласта перемешиваются и вымываются потоком буровой жидкости, что является неэффективным использованием продукции скважины;

- в каждом из выбранных направлений бурится не более одного горизонтального ствола на одном уровне, что уменьшает площадь охвата продуктивного пласта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ добычи нефти подземными горизонтальными скважинами» (патент R.U №2060377, Е21В 43/24, 7/04, 212/00, опубл. Бюл. №14 от 20.05.1996 г.) с применением теплового воздействия на продуктивный пласт, включающий бурение с дневной поверхности вертикального шахтного ствола, вскрывающего продуктивный пласт на всю его мощность, сооружение подземной рабочей камеры, бурение горизонтальных нагнетательных и добывающих скважин, устья которых находятся в подземной рабочей камере, закачку в продуктивный пласт через нагнетательные скважины теплоносителя, подаваемого с дневной поверхности по паропроводу, извлечение из продуктивного пласта добывающими скважинами в подземную рабочую камеру нефти, сбор ее в емкость и откачку на дневную поверхность, отличающийся тем, что параллельно шахтному стволу, вскрывающему продуктивный пласт на всю его мощность, бурят вентиляционную скважину, а между ними подъемную, пароподающую и газоотводящую скважины, из забоя вентиляционной скважины бурят резервную подъемную скважину, при этом подъемные скважины бурят на глубины, равные 1,3 и 1,5 глубины залегания кровли продуктивного пласта, над кровлей продуктивного пласта между шахтным стволом и вентиляционной скважиной проходят вентиляционную сбойку, из которой бурят разведочные скважины, подземную рабочую камеру сооружают в нижней части продуктивного пласта между шахтным стволом и вентиляционной скважиной, бурение горизонтальных нагнетательных и добывающих скважин в радиальных направлениях осуществляют в два яруса, подземную рабочую камеру герметично изолируют от рудничной атмосферы, а в качестве емкости для сбора вытекающей из продуктивного пласта нефти используют подъемные скважины.

Недостатками данного способа являются:

- наличие цилиндрической рабочей камеры и нескольких дополнительных вертикальных скважин, связанных с рабочей камерой, которые сложно и дорого строить;

- при строительстве рабочей камеры и бурении горизонтальных стволов и дополнительных вертикальных большие объемы породы пласта перемешиваются и вымываются потоком буровой жидкости, что является неэффективным использованием продукции скважины;

- в каждом из выбранных направлений бурится не более одного горизонтального ствола, что уменьшает площадь охвата продуктивного пласта.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание безопасного, дешевого и эффективного способа добычи нефти и битумов горизонтальными скважинами за счет удешевления строительства скважины, более эффективного извлечения продукции пласта из-за максимального охвата площади продуктивного пласта вокруг шахтного ствола горизонтальными скважинами.

Техническая задача решается способом добычи высоковязкой нефти и битумов подземными горизонтальными скважинами с применением теплового воздействия на продуктивный пласт, включающим бурение с дневной поверхности вертикального шахтного ствола, вскрывающего продуктивный пласт на всю его мощность, и крепление его стенок, сооружение подземной рабочей камеры, строительство двухуровневых горизонтальных нагнетательных и добывающих скважин, устья которых находятся в рабочей камере, закачку в продуктивный пласт через нагнетательные скважины теплоносителя, подаваемого с дневной поверхности по паропроводу, извлечение из продуктивного пласта добывающими скважинами в подземную рабочую камеру нефти, сбор ее в емкость на забое шахтного ствола и откачку на дневную поверхность.

Новым является то, что рабочую камеру сооружают в виде симметрично расположенных относительно оси кондукторных горизонтальных труб, которые домкратом задавливают в продуктивный пласт, по направлениям горизонтальных скважин, после освобождения внутренней полости кондукторных труб от породы продуктивного пласта производят строительство двухуровневых горизонтальных нагнетательных и добывающих скважин продавливанием трубчатых фильтров в продуктивный пласт телескопическим домкратом, выполненным с возможностью размещения в противоположно расположенных кондукторных трубах для увеличения рабочего хода.

Новым является также то, что горизонтальные стволы формируют телескопически вставленными друг в друга одним или несколькими трубчатыми фильтрами.

Новым является также то, что в одной или нескольких кондукторных трубах формируют несколько горизонтальных стволов.

Новым является также то, что в одной или нескольких горизонтальных стволах формируют несколько концевых горизонтальных участков.

Новым является также то, что в одной или нескольких кондукторных трубах в каждой формируют последовательно дополнительные горизонтальные стволы после выработки продукции из зоны продуктивного пласта, прилегающей к ранее построенным горизонтальным стволам.

На Фиг.1 показана схема скважины в осевом разрезе в пределах продуктивного пласта.

На Фиг.2 показан разрез А-А скважины.

Способ добычи высоковязкой нефти и битумов подземными горизонтальными скважинами с применением теплового воздействия на продуктивный пласт включает бурение с дневной поверхности (не показана) вертикального шахтного ствола 1 (см. Фиг.1), вскрывающего продуктивный пласт 2 на всю его мощность, и крепление его стенок трубами 3 большого диаметра, сооружение подземной рабочей камеры 4, строительство двухуровневых горизонтальных нагнетательных 5 и добывающих 6 скважин, устья которых находятся в рабочей камере 4, закачку в продуктивный пласт 2 через нагнетательные скважины 5 теплоносителя, подаваемого с дневной поверхности по паропроводу (не показан), извлечение из продуктивного пласта 2 добывающими скважинами 6 в подземную рабочую камеру (не показана) нефти, сбор ее в емкость (не показана) на забое шахтного ствола 1 и откачку на дневную поверхность. Причем рабочую камеру 4 сооружают в виде симметрично расположенных относительно оси 7 кондукторных горизонтальных труб 4, которые домкратом (не показан) задавливают через вскрытия 8 трубы 3 в продуктивный пласт 2, по направлениям горизонтальных скважин 5 и 6. Трубы 3 большого диаметра могут оснащаться вскрытиями 8 предварительно на поверхности с временной их заделкой (не показана), что облегчает после крепления труб 3 их вскрытие в шахтном стволе 1. После освобождения внутренней полости кондукторных труб 4 от породы продуктивного пласта 2 (например, вымыванием при помощи напора жидкости) производят строительство двухуровневых горизонтальных нагнетательных 5 и добывающих 6 скважин продавливанием трубчатых фильтров (не показаны) в продуктивный пласт 2 телескопическим домкратом, выполненным с возможностью размещения для увеличения рабочего хода в противоположно расположенных кондукторных трубах 4, где расположены устья горизонтальных стволов 5 и 6. Продавливание трубчатых фильтров горизонтальных стволов 5 и 6 производят аналогично строительству лучевых водосборов (см. стр. 226-229, Н.Н.Абрамов. Водоснабжение, М., Стройиздат, 1974 г., 480 с.), но с использованием при этом противоположно размещенных кондукторных труб 4 для увеличения хода телескопических домкратов (не показаны) и уменьшения количества операций для наращивания фильтров горизонтальных стволов 5 и 6.

При строительстве горизонтальных скважин 5 и 6 длиной более 60 метров, для уменьшения усилия продавливания их формируют из телескопически вставленных друг в друга нескольких трубчатых фильтров последовательно уменьшающегося диаметра, которые фиксируются при максимальном вылете.

Для увеличения охвата продуктивного пласта 2 из одной или нескольких кондукторных труб 4 (см. Фиг.2) формируют несколько горизонтальных скважин 5 и 5', предварительно оснастив конец кондукторной трубы 4 отклоняющей головкой (см. Фиг.1 и 2). Или из одной или нескольких горизонтальных скважин 5 (см. Фиг.2) формируют несколько концевых горизонтальных участков 5” и 5'”, предварительно оснастив их в месте разветвления 10 отклонителем (не показан). Причем дополнительные скважины 5' и дополнительные концевые участки 5” и 5'” могут формироваться последовательно по мере выработки продукции из зоны продуктивного пласта 2, прилегающей к ранее построенным в данных кондукторных трубах 3 горизонтальным скважинам 5. Аналогичным образом производят формирование и добывающих горизонтальных скважин 6 (см. Фиг.1) дополнительными скважинами 6' и концевыми участками 6” и 6'” (не показаны).

Для строительства горизонтальных стволов 5 и 6 в плотных породах продуктивного ствола 2 концы фильтров горизонтальных стволов 5 и 6 могут оснащать гидромониторными насадками, а телескопические домкраты - переводниками для прокачки жидкости, подаваемой с дневной поверхности, через гидромониторные насадки фильтров.

После строительства горизонтальных скважин 5 и 6 (см. Фиг.1), а также после строительства дополнительных скважин 5' (см. Фиг.2) и 6' и дополнительных концевых участков 5”, 5'” и 6”, 6'” кондукторные трубы 4 (см. Фиг.1) нагнетательных горизонтальных скважин 5 сообщают трубопроводом (не показан) с дневной поверхностью для закачки теплоносителя, а кондукторные трубы 4 добывающих горизонтальных стволов 6 сообщают с емкостью (не показаны), которая соединена параллельным трубопроводом (не показан) с дневной поверхностью. По трубопроводу через нагнетательные горизонтальные скважины 5 закачивают в продуктивный пласт 2 теплоноситель. А высоковязкую нефть и битумы, отбираемые из кондукторных труб 4 добывающих горизонтальных стволов 6 в емкость, расположенную на забое шахтного ствола 1, из емкости откачивают по параллельному трубопроводу на дневную поверхность.

Конструкция рабочей камеры 4 в виде симметрично расположенных относительно оси 7 кондукторных горизонтальных труб 4 позволяет исключить скапливание газа в кондукторных трубах 4, а из шахтного ствола 1 газы откачиваются на поверхность любым известным способом.

Предлагаемый способ строительства и добычи нефти и битумов горизонтальными скважинами более дешев в строительстве относительно известных способов за счет проходки с одновременной установкой фильтров горизонтальных скважин, более эффективно позволяет извлекать продукцию пласта за счет максимально возможного охвата площади продуктивного пласта вокруг скважины без строительства дополнительных подобных скважин, безопасен в эксплуатации из-за отсутствия замкнутых пространств, где возможно накапливание газа.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности при добыче высоковязких нефтей и битумов, а также при вторичной добыче из истощенных пластов тепловым воздействием на пласт. Техническим результатом является удешевление строительства скважины, более эффективное извлечение продукции пласта из-за максимального охвата площади продуктивного пласта вокруг шахтного ствола горизонтальными скважинами. Бурят с дневной поверхности вертикальный шахтный ствол. Вскрывают продуктивный пласт на всю его мощность. Осуществляют крепление его стенок. Сооружают подземную рабочую камеру в виде симметрично расположенных относительно оси кондукторных горизонтальных труб, которые домкратом задавливают в продуктивный пласт, по направлениям горизонтальных скважин. После освобождения внутренней полости кондукторных труб от породы продуктивного пласта производят строительство двухуровневых горизонтальных нагнетательных и добывающих скважин продавливанием трубчатых фильтров в продуктивный пласт телескопическим домкратом, выполненным с возможностью размещения в противоположно расположенных кондукторных трубах для увеличения рабочего хода. Устья двухуровневых скважин находятся в рабочей камере. Закачивают в продуктивный пласт через нагнетательные скважины теплоноситель, подаваемый с дневной поверхности по паропроводу. Осуществляют извлечение из продуктивного пласта добывающими скважинами в подземную рабочую камеру нефти, сбор ее в емкость на забое шахтного ствола и откачку на дневную поверхность. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ добычи высоковязкой нефти и битумов подземными горизонтальными скважинами с применением теплового воздействия на продуктивный пласт, включающий бурение с дневной поверхности вертикального шахтного ствола, вскрывающего продуктивный пласт на всю его мощность, и крепление его стенок, сооружение подземной рабочей камеры, строительство двухуровневых горизонтальных нагнетательных и добывающих скважин, устья которых находятся в рабочей камере, закачку в продуктивный пласт через нагнетательные скважины теплоносителя, подаваемого с дневной поверхности по паропроводу, извлечение из продуктивного пласта добывающими скважинами в подземную рабочую камеру нефти, сбор ее в емкость на забое шахтного ствола и откачку на дневную поверхность, отличающийся тем, что рабочую камеру сооружают в виде симметрично расположенных относительно оси кондукторных горизонтальных труб, которые домкратом задавливают в продуктивный пласт, по направлениям горизонтальных скважин, после освобождения внутренней полости кондукторных труб от породы продуктивного пласта производят строительство двухуровневых горизонтальных нагнетательных и добывающих скважин продавливанием трубчатых фильтров в продуктивный пласт телескопическим домкратом, выполненным с возможностью размещения в противоположно расположенных кондукторных трубах для увеличения рабочего хода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что горизонтальные стволы формируют телескопически вставленными друг в друга одним или несколькими трубчатыми фильтрами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в одной или нескольких кондукторных трубах формируют несколько горизонтальных стволов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в одной или нескольких горизонтальных стволах формируют несколько концевых горизонтальных участков.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что в одной или нескольких кондукторных трубах формируют последовательно дополнительные горизонтальные стволы после выработки продукции из зоны продуктивного пласта, прилегающей к ранее построенным в данных кондукторных трубах горизонтальным стволам.