СПОСОБ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ЗАВОДНЕНИЯ СЛОИСТОГО КОЛЛЕКТОРА Российский патент 2016 года по МПК E21B43/20 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке неоднородных слоистых нефтяных коллекторов с различной степенью выработанности.

Известен способ разработки нефтяного месторождения, включающий закачку в пласт водного раствора полиакриламида и поверхностно-активного вещества через нагнетательную скважину и добычу нефти через добывающую скважину. В известном способе в качестве поверхностно-активного вещества используют биологическое поверхностно-активное вещество КШАС - продукт жизнедеятельности бактерий рода Pseudomonas aeruginosa S-7 при массовом соотношении полиакриламида и биологического поверхностно-активного вещества от 1:2,5 до 1:4 соответственно (патент РФ №2060373, кл. Е21В 43/22, опубл. 20.05.1996).

Известный способ не обеспечивает достаточной фильтрации закачиваемого агента в коллектор, что приводит к низкой эффективности воздействия на обводненную часть пласта и соответственно невысоким значениям нефтеотдачи. Кроме того, разработка неоднородных коллекторов известным способом также характеризуется низкой эффективностью.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ разработки обводненных нефтяных месторождений, включающий закачку в пласт полимера акрилового ряда в жидкости-носителе и биологически активного вещества через нагнетательную скважину, последующее нагнетание вытесняющего агента. Согласно изобретению закачку полимера акрилового ряда в жидкости-носителе и биологически активного вещества осуществляют последовательно с дополнительной закачкой до и после закачки полимера акрилового ряда в жидкости-носителе нефти, причем в качестве жидкости-носителя используют углеводородную жидкость, а в качестве биологически активного вещества - водный раствор смеси мелассы и дрожжей, а перед закачкой вытесняющего агента проводят технологическую выдержку (патент РФ №2261989, кл. Е21В 43/22, опубл. 10.10.2005 - прототип).

Недостатком способа является невысокая эффективность воздействия, несмотря на большие проникающие способности закачиваемой композиции, соответственно нефтеотдача остается низкой. Кроме того, способ имеет достаточно сложные технические и технологические процессы и малоэффективен в слоистых неоднородных коллекторах.

В предложенном изобретении решается задача повышения коэффициента нефтеизвлечения при разработке неоднородных слоистых нефтяных коллекторов.

Задача решается тем, что в способе последовательного заводнения слоистого коллектора, включающем разработку залежи добывающими и нагнетательными скважинами, добычу продукции из добывающих скважин и закачку рабочего агента в нагнетательные скважины, обработку коллектора нефтевытесняющими составами через добывающие скважины, пуск в работу скважин после закачки нефтевытесняющих составов, согласно изобретению определяют посредствам лабораторных керновых исследований остаточную нефтенасыщенность каждого n пропластка S_orn при вытеснении водой, применяемой для заводнения, после разработки коллектора заводнением и превышении обводненности добывающей скважины более чем на 90% проводят геофизические исследования, по которым определяют текущую нефтенасыщенность пропластков, в пропластки, в которых текущая нефтенасыщенность составляет (1…1,2)·S_orn, закачивают оторочку нефти с данного пласта, которую продавливают водой с меньшей минерализацией, чем минерализация закачиваемой воды, причем во время закачки нефти остальные пропластки изолируют пакерами, а ближайшие нагнетательные скважины останавливают, соотношение объема закачиваемой нефти к объему продавливаемой воды в каждом пропластке задают от 1:10 до 1:100, объем V_n закачиваемой оторочки нефти в n-й пропласток рассчитывают по формуле

где L - расстояние от добывающей скважины, в которую закачивают оторочку нефти до ближайшей нагнетательной скважины, м,

h_n - средняя толщина n-го пропластка, м,

m_n - средняя пористость n-го пропластка, д.ед.,

Сущность изобретения

На нефтеотдачу неоднородных нефтяных слоистых коллекторов, разрабатываемых добывающими и нагнетательными скважинами, существенное влияние оказывает равномерная и полная выработка запасов нефти каждого пропластка. Ввиду различной проницаемости пропластков одни вырабатываются быстрее других, что приводит к быстрому обводнению скважины. При этом после отключения обводнившихся пропластков они перестают участвовать в разработке и характеризуются низкой нефтеотдачей. Для того чтобы ее повысить, закачивают в данные пропластки нефтевытесняющие составы, такие как поверхностно-активные вещества, вещества на основе биологических компонентов и пр., продавливаемых или переносимых в нефти. Это позволяет снизить остаточную нефтенасыщенность, однако лабораторные исследования показывают, что сама нефть без добавления каких-либо составов способна также значительно снижать остаточную нефтенасыщенность после ее прокачки даже в небольших количествах через уже заводненные образцы породы. Поэтому в способе, представленном в качестве прототипа, получаемый эффект может быть оценен ошибочно, т.к. большая часть прироста нефтеотдачи происходит от действия нефти на уровне молекулярного взаимодействия с поверхностью породы. Существующие технические решения не в полной мере позволяют достигать значительной нефтеотдачи за счет закачки различных композиций. В предложенном изобретении решается задача повышения коэффициента нефтеизвлечения при разработке неоднородных слоистых нефтяных коллекторов. Задача решается следующим образом.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение участка слоистого нефтяного коллектора с размещением скважин. Обозначения: 1, 2, 3 - нефтенасыщенные пропластки, 4 - добывающая скважина, 5 - нагнетательная скважина, 6 - неколлектор, 7 - фронт вытеснения с наибольшей скоростью продвижения, 8 - фронт вытеснения с наименьшей скоростью продвижения, 9 - пакер, k₁, k₂, k₃ - проницаемости пропластков 1, 2, 3 соответственно.

Способ реализуют следующим образом.

Нефтяной коллектор, представленный n-ым количеством пропластков, например тремя - 1, 2, 3, разрабатывается добывающими 4 и нагнетательными 5 скважинами (фиг. 1). Рассмотрим вариант, когда разработка ведется двумя скважинами - добывающей 4 и нагнетательной 5. Пропластки 1, 2, 3 разделены неколлектором 6. Разрабатывают коллектор заводнением.

Определяют посредствам лабораторных керновых исследований на керновом материале данных скважин 4 и 5 остаточную нефтенасыщенность каждого n-го пропластка S_orn при вытеснении водой, применяемой для заводнения.

Ввиду неоднородности коллектора фронт вытеснения от нагнетательных скважин 5 к добывающим скважинам 4 движется неравномерно по пропласткам 1, 2, 3. Так, например, если проницаемость k₂ пропластка 2 больше проницаемости k₁ пропластка 1, то скорость продвижения фронта вытеснения 7 в пропластке 2 выше, чем скорость фронта 8 в пропластке 1. При превышении обводненности добывающей скважины более чем на 90% проводят геофизические исследования, по которым определяют текущую нефтенасыщенность S_n пропластков 1, 2, 3. Очевидно, что в результате разработки данная нефтенасыщенность окажется меньше начальной. В пропластки (например, 2), в которых текущая нефтенасыщенность составляет (1…1,2)·S_orn, закачивают оторочку нефти с данного пласта.

Лабораторные исследования показали, что при обводненности добывающей скважины 4 менее чем на 90% применение способа практически не повышает нефтеотдачу ввиду того, что нефть даже в более промытых пропластках еще способна согласно фазовым проницаемостям, к фильтрации за счет депрессии. По этой же причине в пропластки, в которых текущая нефтенасыщенность составляет более 1,2·S_orn, закачка оторочки нефти нецелесообразна.

Объем V_n закачиваемой оторочки нефти в n-й пропласток рассчитывают по формуле:

где L - расстояние от добывающей скважины 4, в которую закачивают оторочку нефти до ближайшей нагнетательной скважины 5, м,

h_n - средняя толщина n-го пропластка, м,

m_n - средняя пористость n-го пропластка, д.ед.,

Оторочку нефти продавливают водой с меньшей минерализацией, чем минерализация закачиваемой воды. Соотношение объема закачиваемой нефти к объему продавливаемой воды в каждом пропластке задают от 1:10 до 1:100. Скорость закачки нефти и воды (расход) не является существенным моментом, однако не должна превышать максимальную приемистость, и задается не более той, что осуществляется в соседние нагнетательные скважины 5.

Коэффициент 1…100 в формуле (1) выбран согласно исследованиям. Так, если коэффициент равен 1, то объем нефтяной оторочки слишком мал и не оказывает влияния на прирост нефтеотдачи. Однако большие объемы закачки нефти, т.е. с коэффициентом более 100, несмотря на прирост добычи нефти, снижают экономическую эффективность способа, т.к. получаемой дополнительной нефти недостаточно для покрытия расходов на проведение операций. Аналогично выбраны значения соотношения объема закачиваемой нефти к объему продавливаемой воды. При закачке воды в объеме менее 10 объемов нефти охват пласта оторочкой нефти незначителен, что не приводит к повышению нефтеотдачи. При больших объемах продавливаемой воды - более 100 объемов нефти последующий необходимый отбор воды снижает экономическую эффективность способа. Из-за наличия также зональной неоднородности продавливаемая оторочка нефти не будет иметь строго плоско-радиальную или прямолинейно-параллельную форму, вода прорвется через высокопроницаемые участки и не позволит оторочке нефти уйти глубоко в пропласток. Таким образом, закачиваемый объем воды не будет оказывать эффекта.

Меньшая минерализация закачиваемой воды согласно лабораторным экспериментам оказывает для терригенных коллекторов существенное влияние на страгивание, миграцию и блокирование поровых каналов мелкодисперсными глинистыми частицами при их присутствии в породе. В результате выравнивается фронт вытеснения по пропласткам. Для карбонатных коллекторов низкоминерализованная вода частично снижает остаточную нефтенасыщенность коллектора.

Во время закачки нефти остальные пропластки изолируют пакерами 9, а ближайшую нагнетательныую скважину 5 останавливают во избежание влияния на процесс закачки нефти. После закачки оторочки нефти и продавки ее водой скважины 4 и 5 пускают в работу.

Аналогичные операции осуществляют на остальных скважинах коллектора. Разработку ведут до полной экономически рентабельной выработки пласта.

Результатом внедрения данного способа является повышение коэффициента нефтеизвлечения при разработке неоднородных слоистых нефтяных коллекторов

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1. Участок слоистого терригенного нефтяного коллектора, представленный нефтенасыщенными пропластками 1, 2, 3, разделенными неколлектором 6, и залегающий на глубине 1620 м, разрабатывается добывающей 4 и нагнетательной 5 вертикальными скважинами с расстоянием между скважинами L=300 м. Абсолютная проницаемость пропластков 1, 2, 3 составляет k₁=100 мД, k₂=300 мД, k₃=200 мД соответственно, средняя толщина пропластков 1, 2, 3 соответственно h₁=2 м, h₂=4 м, h₃=3 м, средняя пористость соответственно m₁=0,18 д.ед., m₂=0,2 д.ед., m₁=0,19 д.ед. Общая минерализация сточной воды - 250 г/л. Приемистость нагнетательной скважины - 50 м³/сут.

Разрабатывают коллектор заводнением сточной водой. Определяют посредствам лабораторных керновых исследований на керновом материале данных скважин 4, 5 остаточную нефтенасыщенность каждого пропластка 1, 2, 3 при вытеснении сточной водой: S_or1=0,25 д.ед., S_or2=0,30 д.ед., S_or3=0,28 д.ед.

Ввиду неоднородности коллектора фронт вытеснения от нагнетательной скважины 5 к добывающей скважине 4 движется неравномерно, наиболее быстро обводняется пропласток 2. При обводненности добывающей скважины 4 более 90,1% добывающую скважину останавливают, проводят геофизические исследования, по которым определяют текущую нефтенасыщенность пропластков: S₁=0,47 д.ед., S₂=0,30 д.ед., S₃=0,40 д.ед.

Таким образом, для 2-го пропластка S₂=1·S_or2=1·0,30=0,30 д.ед. В данный пропласток 2 закачивают оторочку нефти с рассматриваемого коллектора в объеме

Оторочку нефти продавливают пресной водой, минерализация которой составляет 1 г/л в объеме, равном 10 объемам оторочки нефти, т.е. 22,6·10=226 м³. Закачку оторочки нефти и продавку ее водой ведут при остановленной на время проведения операций скважине 5, а также изолированными пакерами 9 пропластками 1 и 3.

Закачку нефти и воды в добывающую скважину 4 осуществляют с расходом 50 м³/сут. После закачки нефти и воды скважины 4 и 5 и все пропластки 1, 2, 3 коллектора пускают в работу.

Аналогичные операции осуществляют на остальных скважинах коллектора. Разработку ведут до полной экономически рентабельной выработки пласта.

Пример 2. Выполняют, как пример 1. Коллектор имеет другие характеристики и является карбонатным. Приемистость нагнетательной скважины - 150 м³/сут. Объемом закачки нефти осуществляют последовательно в пропластки 1 и 2 ввиду того, что их текущие нефтенасыщенности S₁=1,2 S_or1 и S₃=1,1·S_or3. Объем закачиваемой нефти 1-го пропластка составляет 3-го пропластка Оторочку нефти продавливают пресной водой в объеме, равном 100 объемам оторочки нефти. Закачку нефти и воды осуществляют с расходом 150 м³/сут.

В результате разработки рассмотренного участка коллектора, состоящего из двух скважин 4 и 5, за время, которое ограничили обводнением добывающих скважин до 98%, было добыто 122,4 тыс. т нефти, коэффициент нефтеизвлечения (КИН) был достигнут 0,510 д.ед. По прототипу при прочих равных условиях было добыто 108,7 тыс. т нефти, КИН составил 0,453 д.ед. Прирост КИН по предлагаемому способу - 0,057 д.ед.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает увеличение нефтеотдачи коллектора.

Применение предложенного способа позволит решить задачу повышения коэффициента нефтеизвлечения при разработке неоднородных слоистых нефтяных коллекторов.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке слоистых нефтяных пластов с высокой степенью выработанности. Технический результат - повышение коэффициента нефтеизвлечения при разработке нефтяных пластов с высокой степенью выработанности. Способ включает разработку залежи добывающими и нагнетательными скважинами, добычу продукции из добывающих скважин и закачку рабочего агента в нагнетательные скважины, обработку коллектора нефтевытесняющими составами через добывающие скважины, пуск в работу скважин после закачки нефтевытесняющих составов. При этом посредствам лабораторных керновых исследований определяют остаточную нефтенасыщенность каждого слоя - пропластка при вытеснении водой, применяемой для заводнения. После разработки коллектора заводнением и превышении обводненности добывающей скважины более чем на 90% проводят геофизические исследования. По этим исследованиям определяют текущую нефтенасыщенность пропластков. При заданном условии остаточной нефтенасыщенности закачивают оторочку нефти из данного пласта. Эту оторочку продавливают водой с меньшей минерализацией, чем минерализация закачиваемой воды. Во время закачки нефти остальные пропластки изолируют пакерами. Ближайшие нагнетательные скважины останавливают. Соотношение объема закачиваемой нефти к объему продавливаемой воды в каждом пропластке задают от 1:10 до 1:100. Объем закачиваемой оторочки нефти рассчитывают по аналитическому выражению, учитывающему расстояние от добывающей скважины, в которую закачивают оторочку нефти, до ближайшей нагнетательной скважины, среднюю толщину пропластка и его среднюю пористость. 1 ил., 2 пр.

Способ последовательного заводнения слоистого коллектора, включающий разработку залежи добывающими и нагнетательными скважинами, добычу продукции из добывающих скважин и закачку рабочего агента в нагнетательные скважины, обработку коллектора нефтевытесняющими составами через добывающие скважины, пуск в работу скважин после закачки нефтевытесняющих составов, отличающийся тем, что определяют посредствам лабораторных керновых исследований остаточную нефтенасыщенность каждого n пропластка S_orn при вытеснении водой, применяемой для заводнения, после разработки коллектора заводнением и превышения обводненности добывающей скважины более чем на 90% проводят геофизические исследования, по которым определяют текущую нефтенасыщенность пропластков, в пропластки, в которых текущая нефтенасыщенность составляет (1…1,2)·S_orn, закачивают оторочку нефти из данного пласта, которую продавливают водой с меньшей минерализацией, чем минерализация закачиваемой воды, причем во время закачки нефти остальные пропластки изолируют пакерами, а ближайшие нагнетательные скважины останавливают, соотношение объема закачиваемой нефти к объему продавливаемой воды в каждом пропластке задают от 1:10 до 1:100, объем V_n закачиваемой оторочки нефти в n-й пропласток рассчитывают по формуле
, м³,
где L - расстояние от добывающей скважины, в которую закачивают
оторочку нефти, до ближайшей нагнетательной скважины, м;
h_n - средняя толщина n-го пропластка, м;
m_n - средняя пористость n-го пропластка, д. ед.;
π=3,14 д. ед.