СПОСОБ ДОБЫЧИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ И БИТУМА Российский патент 2015 года по МПК E21B43/24 E21B43/267 E21B7/04 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для добычи высоковязкой нефти и битума с помощью теплового воздействия на пласт.

Известен способ разработки залежи высоковязкой нефти и битума (Вахитов Г.Г., Симкин Э.М. Использование физических полей для извлечения нефти из пластов. - М.: Недра, 1985, с. 192-194), включающий воздействие электрическим полем на пласт через скважины.

Недостатком способа является низкая эффективность добычи высоковязкой нефти и битума из-за недостаточного охвата пласта электрическим полем и прогреванием.

Также известен способ разработки залежей высоковязкой нефти и битума (патент RU №2418163, МПК E21B 43/24, опубл. 10.05.2011 г.), включающий строительство скважины с подземной емкостью, вскрытие пласта горизонтальными скважинами, устья которых обвязаны через дистанционно управляемые задвижки и коллектор с подземной емкостью, прогрев пласта, сбор продукции в подземной емкости и ее откачку на поверхность насосами, при этом прогрев пласта для приведения его продукции в текучее состояние осуществляют комбинированным воздействием электромагнитных и акустических полей, создаваемых излучателями, помещенными в горизонтальные скважины с возможностью периодического перемещения и соединенными через устьевые уплотнители и соответствующие линии передач внутри скважины с наземными генераторами высокочастотных и акустических колебаний, причем прогрев участков пласта начинают согласно принятой технологии добычи от устья горизонтальных скважин до забоя для попутного прогрева в последующем неохваченных полями участков пласта теплом протекающей продукции, оптимальной температуры которой достигают регулированием дебита дистанционно управляемыми задвижками, при этом продукция пласта в гравитационном режиме и под действием пластового давления поступает в подземную емкость, а насосы для откачки продукции помещают в дополнительную скважину, соединенную с наземной системой улавливания легких фракций и перфорированную в зоне подземной емкости, при этом генераторы высокочастотных и акустических колебаний помещают в зоне пласта в скважине, а на разрабатываемом месторождении строят скважины, охватывая всю его площадь, а расстояния между ними выбирают больше двойных длин горизонтальных скважин.

Недостатки способа:

- во-первых, сложный технологический процесс реализации способа;

- во-вторых, неравномерный прогрев пласта, небольшой охват тепловым воздействием залежи и, как следствие, низкие коэффициенты охвата и нефтеотдачи залежи высоковязкой нефти и битума;

- в-третьих, дороговизна осуществления способа, связанная с применением большого количества технологического оборудования (наземные генераторы высокочастотных и акустических колебаний, излучатели, подземная емкость и т.д.) и строительством дополнительной скважины. Все эти большие затраты повышают себестоимость добычи нефти.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки залежей высоковязкой нефти и битума (патент RU №2085715, МПК E21B 43/24, опубл. 27.07.1997 г.), включающий прогрев электрическим током пласта посредством установленных в скважине электродов, при этом предварительно разбуривают кустовым способом не менее трех скважин с вертикальными и горизонтальными участками стволов, направленными параллельно друг другу, при этом в крайние скважины устанавливают электроды, а в промежуточную - электроцентробежный насос двустороннего действия, после прогрева пласта разогретую продукцию промежуточно расположенной скважины направляют в не охваченную электрическим полем часть пласта с последующей откачкой путем реверса насоса разогретой нефти на поверхность.

Недостатки способа:

- во-первых, низкая эффективность прогревания пласта электрическим полем, обусловленная точечным прогреванием электродами ограниченного участка пласта в «пятке» горизонтальной скважины с получением ограниченного объема разогретой нефти и последующей закачкой реверсивным насосом этого объема разогретой нефти через перфорационные отверстия, выполненные в «носке» горизонтальных скважин с целью прогревания пласта на забоях горизонтальных скважин;

- во-вторых, небольшой охват тепловым воздействием и неравномерный прогрев пласта, обусловленные небольшим охватом (10-12 м) залежи прогреванием электрическим полем в «пятке» горизонтальной скважины и еще меньшим охватом (5-6 м) залежи прогреванием разогретой нефтью в «носке» горизонтальной скважины, что приводит к низкой нефтеотдаче залежи высоковязкой нефти и битума, вследствие чего часть запасов высоковязкой нефти и битума остается невыработанной в пласте;

- в-третьих, низкий объем отбора разогретой высоковязкой нефти и битума, обусловленный тем, что перед отбором разогретые в начальном участке пласта высоковязкая нефть и битум закачиваются обратно в пласт с целью прогревания конечного участка пласта, где частично успевают остыть и уже обратно на поверхность не отбираются;

- в-четвертых, низкая надежность реализации способа, так как необходимо применять насосы специальной конструкции для реверсирования продукции в скважине, которые будут работать в неблагоприятных условиях вследствие расположения насосов непосредственно в горизонтальных стволах скважин, что ведет к быстрому выходу насосов из строя.

Техническими задачами изобретения являются повышение эффективности прогревания залежи высоковязкой нефти и битума, увеличение охвата пласта тепловым воздействием с его равномерным прогреванием, а также повышение объема отбора разогретой высоковязкой нефти и битума и повышение надежности реализации способа.

Поставленные технические задачи решаются способом добычи высоковязкой нефти и битума, включающим бурение в пласте горизонтальных стволов, направленных параллельно друг другу, установку в скважины электродов и погружного электроцентробежного насоса, прогревание пласта электрическим током посредством установленных в скважинах электродов, отбор разогретой нефти на поверхность погружным электроцентробежным насосом.

Новым является то, что бурят одну многоствольную скважину, состоящую из основного ствола и пробуренных из основного ствола и расположенных попарно друг под другом на расстоянии 15 м в горизонтальном направлении в пределах пласта верхних и нижних боковых стволов, затем в верхних боковых стволах многоствольной скважины поочередно выполняют гидравлический разрыв пласта с образованием трещин гидравлического разрыва пласта по всей длине верхних боковых стволов с последующим их креплением расклинивающим агентом из токопроводящего материала, затем в начальном и конечном участках каждого верхнего бокового ствола попарно бурят вертикальные скважины с пересечением трещин гидравлического разрыва пласта, в вертикальные скважины в интервал пересечения с трещинами гидравлического разрыва пласта верхних боковых стволов спускают электроды, на устье многоствольной скважины обвязывают электроды с электрической подстанцией, затем в основной ствол многоствольной скважины на колонне труб спускают погружной электроцентробежный насос, запускают в работу электрическую подстанцию и осуществляют прогревание залежи через верхние боковые стволы, запускают в работу погружной электроцентробежный насос и производят отбор разогретой высоковязкой нефти и битума из нижних боковых стволов погружным электроцентробежным насосом по колонне труб на поверхность.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого способа добычи высоковязкой нефти и битума.

На фиг. 2 изображена схема предлагаемого способа добычи высоковязкой нефти и битума в сечении А-А.

Способ добычи высоковязкой нефти и битума реализуют следующим образом.

Бурят одну многоствольную скважину 1 (см. фиг. 1 и 2), состоящую из основного ствола 2 и пробуренных из основного ствола 2, расположенных попарно, например четырех пар, друг под другом на расстоянии 15 м в горизонтальном направлении в пределах пласта 3 верхних 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ и нижних 5′, 5′′, 5′′′, 5′′′′ боковых стволов. Пары верхних и нижних боковых стволов соответственно 4′ и 5′; 4′′ и 5′′; 4′′′ и 5′′′; 4′′′′ и 5′′′′ пробурены под углом α=90° между собой.

В верхних боковых стволах 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ многоствольной скважины 1 поочередно выполняют гидравлический разрыв пласта с образованием соответствующих трещин 6′, 6′′, 6′′′, 6′′′′ гидравлического разрыва пласта по всей длине верхних боковых стволов 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ с последующим их креплением расклинивающим агентом из токопроводящего материала, например используют тонко покрытый металлом песок.

Гидравлический разрыв пласта производят любым известным способом, например, как описано в патенте RU №2485306, МПК E21B 43/26, опубл. 20.06.2013 г.

В результате проведения гидравлического разрыва пласта в верхних боковых стволах 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ многоствольной скважины 1 образуются трещины высотой h до 10 м, что позволяет увеличить охват залежи тепловым воздействием до 15 м, при этом происходит равномерное прогревание пласта 3 по всей длине верхних боковых стволов 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′.

В начальном и конечном участках каждого верхнего бокового ствола 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ попарно бурят соответствующие вертикальные скважины: $$7_1^{\text{'}}$$ и $$7_2^{\text{'}}$$ , $$7_1^{"}$$ и $$7_2^{"}$$ , $$7_1^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$ и $$7_2^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$ , $$7_1^{""}$$ и $$7_2^{""}$$ с пересечением соответствующих трещин 6′, 6′′, 6′′′, 6′′′′ гидравлического разрыва пласта 3.

В вертикальные скважины $$7_1^{\text{'}}$$ и $$7_2^{\text{'}}$$ , $$7_1^{"}$$ и $$7_2^{"}$$ , $$7_1^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$ и $$7_2^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$ , $$7_1^{""}$$ и $$7_2^{""}$$ в интервал пересечения с трещинами 6′, 6′′, 6′′′, 6′′′′ гидравлического разрыва пласта верхних боковых стволов 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ спускают электроды 8′, 8′′, 8′′′, 8′′′′ (катод «+») и 9′, 9′′, 9′′′, 9′′′′ (анод «-»), причем в вертикальные скважины $$7_1^{\text{'}}$$ , $$7_1^{"}$$ , $$7_1^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$ , $$7_1^{""}$$ спускают соответственно электроды 8′, 8′′, 8′′′, 8′′′′ (катод «+»), а в вертикальные скважины $$7_2^{\text{'}}$$ , $$7_2^{\text{'}\text{'}}$$ , $$7_2^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$ , $$7_2^{""}$$ спускают соответственно электроды 9′, 9′′, 9′′′, 9′′′′ (анод «-»).

На устье многоствольной скважины 1 обвязывают электроды 8′, 8′′, 8′′′, 8′′′′ и 9′, 9′′, 9′′′, 9′′′′ с электрической подстанцией 10, например марки КТП ТВ 630/10/0,4.

Затем в основной ствол 2 многоствольной скважины 1 на колонне труб 11 спускают погружной центробежный насос 12.

Осуществляют прогревание пласта 3 через верхние боковые стволы 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′.

Для этого запускают электрическую подстанцию 10 в работу, которая подает электрический ток на электроды 8′, 8′′, 8′′′, 8′′′′ (катод «+») вертикальных скважин $$7_1^{\text{'}}$$ , $$7_1^{"}$$ , $$7_1^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$ , $$7_1^{""}$$ и электроды 9′, 9′′, 9′′′, 9′′′′ (анод «-») вертикальных скважин $$7_2^{\text{'}}$$ , $$7_2^{\text{'}\text{'}}$$ , $$7_2^{\text{'}\text{'}\text{'}}$$ , $$7_2^{""}$$ .

Электрический ток проходит через закрепленные токопроводящим материалом трещины 6′, 6′′, 6′′′, 6′′′′ по всей длине боковых стволов 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ многоствольной скважины 1, при этом закрепленные токопроводящим материалом трещины 6′, 6′′, 6′′′, 6′′′′ в верхних боковых стволах 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ многоствольной скважины 1 работают как нагревательные элементы, вырабатывая тепло.

Тепло от трещин 6′, 6′′, 6′′′, 6′′′′ распространяется в пласт 3, вызывая ее прогревание. В результате высоковязкая нефть и битум, находящиеся в залежи, разогреваются до температуры, достаточной для течения в пласте 3. Под действием сил гравитации разогретые высоковязкая нефть и битум стекают в нижние боковые стволы 5′, 5′′, 5′′′, 5′′′′ многоствольной скважины 1.

Запускают в работу погружной электроцентробежный насос 12. Осуществляют отбор разогретой высоковязкой нефти и битума из нижних боковых стволов 5′, 5′′, 5′′′, 5′′′′ погружным электроцентробежным насосом 12 по колонне труб 11 на поверхность.

Повышается эффективность прогревания залежи нагреванием вследствие того, что прогревание пласта 3 происходит по всей длине верхних боковых стволов 4′, 4′′, 4′′′, 4′′′′ многоствольной скважины 1, при этом исключается точечное прогревание залежи электрическим полем, создаваемым между электродами высокочастотной установкой с последующей закачкой ограниченного объема разогретой нефти в другую часть залежи.

Установка погружного электроцентробежного насоса в основном стволе 2 многоствольной скважины позволяет повысить объем отбора разогретой высоковязкой нефти и битума из пласта, кроме того, исключается обратная закачка разогретой высоковязкой нефти и битума обратно в пласт, где она успевает частично остыть, что позволяет увеличить дебит разогретой нефти и битума из пласта.

При реализации предлагаемого способа исключается применение погружных электроцентробежных насосов специальной конструкции для реверсирования продукции в скважине, в связи с чем упрощается их конструкция, кроме того, погружные электроцентробежные насосы размещают не в горизонтальных стволах скважин, а на нижних концах вертикальных участков скважин с горизонтальными стволами, в связи с чем улучшаются условия работы погружных электроцентробежных насосов, а это повышает надежность реализации способа.

Предлагаемый способ добычи высоковязкой нефти и битума позволяет:

- повысить эффективность прогревания пласта высоковязкой нефти и битума;

- увеличить охват пласта тепловым воздействием с его равномерным прогревом;

- повысить объем отбора разогретой высоковязкой нефти и битума;

- повысить надежность реализации способа.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - повышение эффективности прогревания пласта высоковязкой нефти и битума; увеличение охвата пласта тепловым воздействием с его равномерным прогревом; повышение объема отбора разогретой высоковязкой нефти и битума; повышение надежности реализации способа. В способе добычи высоковязкой нефти и битума бурят многоствольную скважину, состоящую из основного ствола и пробуренных из основного ствола, расположенных попарно один под другим на расстоянии 15 м в горизонтальном направлении в пределах пласта параллельных верхних и нижних боковых стволов. Затем в верхних боковых стволах многоствольной скважины поочередно выполняют гидравлический разрыв пласта с образованием трещин гидравлического разрыва пласта по всей длине верхних боковых стволов с последующим их креплением расклинивающим агентом из токопроводящего материала. Затем в начальном и конечном участках каждого верхнего бокового ствола попарно бурят вертикальные скважины с пересечением трещин гидравлического разрыва пласта. В вертикальные скважины в интервал пересечения с трещинами гидравлического разрыва пласта верхних боковых стволов спускают электроды. На устье многоствольной скважины обвязывают электроды с электрической подстанцией. В основной ствол многоствольной скважины на колонне труб спускают погружной электроцентробежный насос. Запускают в работу электрическую подстанцию и осуществляют прогревание залежи через верхние боковые стволы. Запускают в работу погружной электроцентробежный насос и производят отбор разогретой высоковязкой нефти и битума из нижних боковых стволов погружным электроцентробежным насосом по колонне труб на поверхность. 2 ил.

Способ добычи высоковязкой нефти и битума, включающий бурение в пласте горизонтальных стволов, направленных параллельно друг другу, установку в скважины электродов и погружного электроцентробежного насоса, прогревание пласта электрическим током посредством установленных в скважинах электродов, отбор разогретой нефти на поверхность погружным электроцентробежным насосом, отличающийся тем, что бурят одну многоствольную скважину, состоящую из основного ствола и пробуренных из основного ствола, расположенных попарно друг под другом на расстоянии 15 м, в горизонтальном направлении в пределах пласта, верхних и нижних боковых стволов, затем в верхних боковых стволах многоствольной скважины поочередно выполняют гидравлический разрыв пласта с образованием трещин гидравлического разрыва пласта по всей длине верхних боковых стволов с последующим их креплением расклинивающим агентом из токопроводящего материала, затем в начальном и конечном участках каждого верхнего бокового ствола попарно бурят вертикальные скважины с пересечением трещин гидравлического разрыва пласта, в вертикальные скважины в интервал пересечения с трещинами гидравлического разрыва пласта верхних боковых стволов спускают электроды, на устье многоствольной скважины обвязывают электроды с электрической подстанцией, затем в основной ствол многоствольной скважины на колонне труб спускают погружной электроцентробежный насос, запускают в работу электрическую подстанцию и осуществляют прогревание залежи через верхние боковые стволы, запускают в работу погружной электроцентробежный насос и производят отбор разогретой высоковязкой нефти и битума из нижних боковых стволов погружным электроцентробежным насосом по колонне труб на поверхность.