СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДОБЫЧИ ПЛАСТОВОЙ НЕФТИ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ ПОСРЕДСТВОМ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАНИЯ ПЛАСТА С КОНТУРНОЙ И ПОДОШВЕННОЙ ВОДОЙ И ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ СПОСОБА Российский патент 2018 года по МПК E21B36/04 E21B43/24 

Данный способ подходит для разработки залежей высоковязкой нефти с контурной и подошвенной водой, а также залежей нефти с высокой температурой застывания в нефтяной промышленности, он специально направлен на разработку залежей высоковязкой нефти или с высоким содержанием парафина, низкой эффективностью парациклической обработки или вытеснения нефти путем закачки пара, коротким временем выдержки стабильного дебита, высоким коэффициентом падения и низкой степенью отбора.

Парациклическая обработка, вытеснение нефти путем закачки пара и горячей воды, внутрипластовое горение и т.д. - все они относятся к эффективному техническом способу термической разработки нефтяной залежи, с постоянным углублением разработки. В процессе производства выявляется все больше и больше вопросов, тем более для залежей в пласте с среднебольшой и очень большой глубиной (глубина залегания 600~2300 м), где сложности в их производстве проявляются наиболее остро:

1) из-за транспортировки на большие расстояния в процессе парациклической обработки, вытеснения нефти путем закачки пара и горячей воды теряется много тепла, что приводит к низкому тепловому КПД, высокой обводненности в добывающих скважинах, низкому дебиту нефти, высокому коэффициенту падения, в конце концов оказывает отрицательное влияние на окончательную степень отбора залежи;

2) несмотря на то что внутрипластовое горение имеет положительный результат в ходе пробной эксплуатации в некоторых простых блоках высоковязкой нефти и оно может удовлетворять потребность промышленного производства, для большинства залежей особой тяжелой нефти данный способ не подходит. К тому же такой способ является разработкой с высокой разрушительностью и его можно сравнивать с "осушить пруд, чтобы получить всю рыбу", "зарезать курицу, чтобы достать золотое яичко", так как в случае нарушения залежи, в будущем не будет возможности применить передовой термический способ добычи. Поэтому можно сказать, что этот способ является безысходным;

3) в настоящее время добыча нефти электронагреванием ограничена нагревом ствола, целью является повышение способности добычи нефти и газа в добывающих скважинах, а также снижение вязкости нефти и сокращение явления парафинизации;

4) способ термической добычи, использующийся в горизонтальных скважинах для электронагрева нефтеносного сланца с гидроразрывом на месте, трудно внедрить в залежах тяжелой нефти в связи с высокой себестоимостью и сильным загрязнением окружающей среды;

5) на данный момент способ термической добычи представляет собой способ частичного нагрева нефтяного пласта. В результате чего нефтяной пласт неравномерно нагревается, продолжительность сохранения тепла короткая, эффективность низкая, насыщенность остаточной нефти также низка. Остаточная нефть в основном сосредоточена в районе, не охваченном тепловой силой, и в районе с низком термическим КПД.

Раскрытие изобретения

В данном изобретении раскрыта централизация отопления. Чтобы обогреть одного человека в мороз достаточно надевать теплые одежды, семья же использует помещение для обогрева, а идеальным способом обогрева для общего корпуса является централизация отопления. Из вышесказанных трех видов централизация отопления является самым экономным, самым эффективным и самым удобным способом. В процессе термической добычи залежи, можно сравнивать парациклическую обработку одной скважины с обогревом одного человека, парациклическую обработку многих скважин - обогревом семьи с использованием помещения. Если рассматривать общую нефтяную залежь в качестве одной единицы и осуществлять централизацию отопления, то можно в целом повысить пластовую температуру, тогда будет легче решить вопрос по термической добыче в одиночной скважине.

«Погружаемый нагреватель» является обычным электронагревателем в жизни, он предназначен для кипячения воды, подогрева молока, варения кофе и т.д. При этом применяется очень простой резистор (почти только придание его водостойкости), и просто его нужно положить в сосуд. Нагреватель погружаемого типа способен не только экономить время, воду, электричество и силы, но и имеет низкую стоимость, высокое удобство и высокую эффективность. Для нефтяной залежи с контурной и подошвенной водой натуральная вода позволяет осуществлять электронагрев водяного пласта. Преимущество такого способа заключается в экономности экологичности и удобной операции, в то же время способ имеет высокий тепловой КПД, его теплоэнергия может полностью удовлетворить спрос производства.

«Способ готовить булочки на решетке в пароварке» является типичным примером для получения теплового КПД с подогревом подошвенной воды в быту, просто нужно продолжить нагревать подошвенную воду, можно парить несколько решеток, давление и температура в испарителе могут освободиться после доставления булочек. С нагреванием подошвенной и контурной воды тепло постепенно передается наверх по целой нефтяной залежи, а постепенное накопленное давление нефтяной залежи (коллектор и флюид расширяется по теплоте, растворенный газ освобождает давление) и повышенная температура могут эффективно освободиться с добычей нефти. Одновременно с управлением временем нагревания и температурой можно контролировать масштаб повышения температуры и давления залежи, эта операция проста и легка. В случае когда температура контурной и подошвенной воды находится в пределах 80°C~100°C, пластовая нефть находится в передвижном положении, тогда можно осуществлять термический способ добычи нефти.

Явление гравитационной дифференциации холодной и теплой воды. Под воздействием солнечного облучения температура поверхностного слоя моря высокая, а температура постепенно падает сверху внизу. Не учитывая влияния океанского течения, холодная и теплая воды характеризуются явлением гравитационной дифференциации. Для них нет перекачки вверх-вниз, и тепловая потеря выражается только передачей тепла между теплой и холодной водой. Таким образом, если продолжить электронагревание пластовой воды около нефтяного пласта в верхней части пластовой воды, то температура общей залежи будет эффективно повышена.

Технико-экономическое обоснование

Нефтяная залежь с контурной и подошвенной водой принята в качестве единой системы нефти-газа-воды, хорошая сообщаемость коллекторов, благополучное условие закрытия покрышки, высокая начальная температура пластовой нефти и передвижная нефть представляют собой предпосылки миграции нефти и газа и образования залежей, к тому же в определенных пределах температуры фазовое превращение пластовой нефти обратимо. Поры, через которые может проходить нефть и газ, называются эффективным каналом. Теплопередача в коллекторах происходит быстрее, чем в периферийных аргиллитах. Тепло может постоянно передаться сверху вниз, и периферийные аргиллиты способны сохранить эту теплоту, поэтому можно осуществлять "централизацию отопления" общей нефтяной залежи.

По характерам распределения нефти-газа-воды нефтяная залежь разделена на 10 видов:

1) нефтяная залежь массивного типа с подошвенной водой,

2) массивная слоистая нефтяная залежь с подошвенной водой,

3) массивная нефтяная залежь с контурной, подошвенной и верхней водой,

4) слоистая нефтяная залежь с контурной водой,

5) массивная нефтегазовая залежь с газовой шапкой (подошвенной водой),

6) массивная нефтегазовая залежь с газовой шапкой и подошвенной водой,

7) слоистая нефтегазовая залежь с газовой шапкой и контурной водой,

8) слоистая нефтегазовая залежь с газовой шапкой,

9) чистая нефтяная залежь,

10) чистая газовая залежь.

Кроме чистой нефтяной, газовой и слоистой нефтегазовой залежей с газовой шапкой, в большинстве нефтегазовых залежей развиты контурные и подошвенные воды и существуют достаточные ресурсы пластовой воды, что предоставляет достаточное материнское обеспечение электронагреву пласта с контурной и подошвенной водой в горизонтальных скважинах;

В случае когда геотермический градиент составляет 2.5~4.5°C/100 м, температура пласта в среднебольшой и очень большой глубине находится в пределах 35~103.5°C или даже еще больше, температура электронагрева пластовой воды составляет 80~150°C при передвижении нефти, разница температуры-23.5~47.5°C. Чем глубже пластовая вода, тем меньше требуемая электроэнергия. Чем больше мощность электронагревателя, тем быстрее повышается температура воды. С другой стороны, можно применять множество электронагревателей на одновременное нагревание, что позволяет быстро повышать пластовую температуру.

В отношении нефтяной залежи закрытого типа, в условии нагрева в целом, характеры повышения температуры и давления внутри залежи подобны принципу скороварки, при состоянии высокого давления температура кипения пластовой воды выше 100, при пластовом давлении 3~20 МПа температура кипения воды составляет 132.9~211.4°C, чем больше давление, тем выше температура кипения воды. Когда температура меньше температуры точки кипения, то можно обеспечить условие, чтобы температура залежи повышалась до состояния передвижения нефти. Поэтому, если продолжительно нагревать пластовую воду при высокой температуре и высоком давлении, хорошо наблюдать температуру и давление, сочетать особенность сброса давления и снижения температуры в добывающих скважинах, контролировать масштаб повышения температуры и давления пластовой воды.

В настоящее время технологии по обогреву трубопроводов электроспутником с поверхностным эффектом и технологии по электронагреву ствола проработаны. В рамках таких технологий температура хорошо регулируема и материал устойчив к высокой температуре. Все эти факторы позволяют транспортировать электроэнергию на большие расстояния и нагревать добывающие скважины. В то же время можно решить проблему по теплоотводу проводника.

"Погруженный нагревать" погружается в жидкость, его теплота быстро освобождается через жидкость, так жидкость быстро нагревается, к тому же электротермическая спираль не перегорит. Такой способ нагревания безопасен, экологичен, экономичен и эффективен.

Технология по удалению накипи с электромагнита электронагревателя способна очистить накипь, образованную в процессе электронагрева. Ее образование связано с наличием жесткой воды. Магнит может смягчить воду. Этот способ экологичен, экономен, удобен и безопасен. Магнит ферритового материала в основном состоит из BaFe12019 и SrFe12019, он изготовлен керамической технологией, характеризуется хорошей температуростойкостью, низкой стоимостью, широким применением, является постоянным магнитом.

Осуществление изобретения

1. В месте, расстояние между которым и нефтяным пластом в верхней части водяного пласта залежи с контурной и подошвенной водой составляет 20~30 м, бурить горизонтальную скважину, положить электронагреватель в горизонтальных скважинах для электронагрева водяного пласта.

2. Конструкция электронагревателя в горизонтальных скважинах показана на фиг. 1, фильтр в горизонтальной скважине включает верхнюю и нижнюю части, в верхней части положить электронагреватели пружинной формы, которые последовательно соединены вместе. На месте горизонтального диаметра фильтра положить теплоизоляционные прокладки, герметизировать нижнюю часть фильтра и образовать среднее пространство для изоляции тепла.

3. Внутри верхней части фильтра повесить несколько станционных магнитных стержней ферритового материала для предупреждения образования накипи.

4. При частичном нагревании нефтяного пласта производят нагревание воды с погружением электронагревателя, при этом применяют водонепроницаемый электронагреватель для запускания в нефтяной пласт.

Полезный эффект изобретения

Безопасно, экологично, экономно и высокоэффективно разработка залежи высоковязкой нефти и залежи нефти в пластах с высокой температурой застывания в среднебольшой и очень большой глубине, повышать эффект разработки таких залежей и конечный КИН залежи.

Описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации, и не являются ограничительными, со ссылками на прилагаемый рисунок, на котором фигура 1 схематически изображает электронагреватель для термической добычи пластовой нефти в горизонтальных скважинах посредством электронагревания пласта с контурной и подошвенной водой. На нем обозначено:

1) щелевой фильтр;

2) постоянный магнитный стержень ферритового материала;

3) винтовой электронагреватель пружинной формы;

4) теплоизоляционная прокладка;

5) уплотняющая пластинка фильтра, внутри пустое пространство, она вместе с теплоизоляционной прокладкой предотвращает передачу тепла вниз.

Лучший вариант осуществления данного изобретения

1. В месте, расстояние между которым и нефтяным пластом в верхней части водяного пласта залежи с контурной и подошвенной водой составляет 20~30 м, бурить горизонтальную скважину. Таким образом можно накопить достаточную теплоэнергию, чтобы повышать температуру пласта в целом и предотвращать слишком рано кипение пластовой воды. Слишком большое давление приводит к разрыву пласта.

2. Количество, длина и направление горизонтальных скважин определяются объемом аквафера и нефтяной залежи, необсаженное окончание скважины с заполнением гравиями.

3. Если наклонно бурить, проводится боковая зарезка горизонтальных скважин с использованием добывающих скважин и можно рассматривать проводник в качестве электронагревателя ствола или НШ для достижения цели теплоотдачи и подогрева. Если отдельно бурить горизонтальные скважины, на проводнике следует установить устройство теплоспутникового электрообогрева с поверхностным эффектом, в первую очередь выбрать материал, устойчивый к высокой температуре для предупреждения перегревания проводника внутри ствола.

Электронагреватель для термической добычи пластовой нефти в горизонтальных скважинах посредством электронагревания пласта с контурной и подошвенной водой. Он включает в себя расположенные в верхней части внутренней стороны щелевого фильтра несколько магнитных тел из ферритового материала, расположенные в средней части водонепроницаемые и винтовые электронагревательные стержни пружинной формы, которые последовательно соединены вместе, причем на месте горизонтального диаметра щелевого фильтра расположены теплоизоляционные прокладки, герметизирующие пустое пространство нижней части фильтра и позволяющие в комплексе с теплоизоляционными прокладками изолировать теплоту и предупреждать передачу тепла вниз.

Пример осуществления изобретения

В верхней части пласта с контурной и подошвенной водой нефтяной залежи около нефтяного пласта пробурить горизонтальную скважину, в скважинах положить электронагреватель, чтобы нагревать контурные и подошвенные воды залежи и повышать температуру залежи в целом, проводить высокоэффективную добычу нефти благодаря следующим эффектам: эффекту теплопередачи, эффекту вытеснения нефти с закачкой пара при переливе газа, растворенного в воде, давлению расширения пластовой воды и нефтяного пласта, эффекту снижения вязкости/выделения парафина нефти при высокой температуре.

Промышленная применимость

Данный способ подходит для разработки залежей вязкой нефти и залежей нефти с высокой температурой застывания с контурной и подошвенной водой, тем более для трудноизвлекаемых залежей вышесказанных типов в пласте со среднебольшой и очень большой глубиной.

Группа изобретений относится к способу и устройству для разработки залежей высоковязкой нефти с контурной и подошвенной водой, а также залежей нефти с высокой температурой застывания в нефтяной промышленности. Способ термической добычи пластовой нефти в горизонтальных скважинах посредством электронагревания пласта, в котором электронагреватель располагают, в том числе, в горизонтальных скважинах. Производят электронагревание пласта и повышают температуру залежи до переведения пластовой нефти в передвижное состояние. При этом производят частичное нагревание нефтяного пласта. Причем пласт содержит контурную и подошвенную воду. При этом в указанном пласте бурят несколько горизонтальных скважин. Техническим результатом является повышение эффективности добычи нефти за счет нагрева залежи до высокой температуры, а также исключение перегрева электронагревателя и нефтяного пласта. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ термической добычи пластовой нефти в горизонтальных скважинах посредством электронагревания пласта, в котором электронагреватель располагают, в том числе, в горизонтальных скважинах, производят электронагревание пласта и повышают температуру залежи до переведения пластовой нефти в передвижное состояние, при этом производят частичное нагревание нефтяного пласта, отличающийся тем, что пласт содержит контурную и подошвенную воду, при этом в указанном пласте бурят несколько горизонтальных скважин для повышения эффективности добычи нефти.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта используют принцип централизации теплоснабжения, при котором рассматривают общую нефтяную залежь в качестве одной единицы и осуществляют централизацию теплоснабжения, чтобы повысить температуру общей нефтяной залежи.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта производят нагревание воды с погружением электронагревателя, при этом применяют водонепроницаемый электронагреватель для запускания в нефтяной пласт.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта управляют временем и температурой электронагрева, а также способом добычи контролируют масштаб повышения температуры и давления в нефтяной залежи.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта производят гравитационную дифференциацию холодной и теплой воды.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта используют нефтяную залежь с контурной и подошвенной водой в качестве единой системы нефти-газа-воды, что приводит к тому, что за счет того, что она обладает хорошей сообщаемостью коллекторов, благополучное условие закрытия покрышки и ее теплопередача в коллекторах лучше, чем в периферийных аргиллитах, теплота постоянно передается сверху вниз и периферийные аргиллиты способны сохранить эти теплоты, то можно осуществлять централизованное нагревание общей нефтяной залежи.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта используют находящиеся в большинстве нефтегазовых залежах развитые контурные и подошвенные воды, наличие достаточных ресурсов пластовой воды, в качестве достаточного материнского обеспечения электронагревания нефтяного пласта с контурной и подошвенной водой, и как высококачественный охладитель для электронагревателя.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта используют градиентное показание пластовой температуры, при котором чем глубже залегания залежи, тем выше температура земли, тем меньше требуемая электроэнергия и тем энергоэкономичнее добывают пластовую нефть с электронагревом пласта с контурной и подошвенной водой в залежи.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта используют отношение между температурой и давлением пластовой воды, при пластовом давлении 3~20 МПа температура кипения воды составляет 132.9~211.4°C, чем выше давление, тем выше температура кипения, под точкой кипения температура залежи повышается настолько, чтобы нефть текла (температурное условие передвижения нефти 80~150°C).

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта используют технологию по удалению накипи с электронагревателя, при которой возможно очистить накипь, образованную в процессе электронагревания.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном нагревании нефтяного пласта производят добычу нефти с применением повышения температуры и снижения вязкости/выделения парафина нефти, давления расширения коллекторов, эффекта заводнения с закачкой газа при переливе газа, растворенного в воде.

12. Электронагреватель для термической добычи пластовой нефти в горизонтальных скважинах посредством электронагревания пласта с контурной и подошвенной водой, отличающийся тем, что он включает в себя расположенные в верхней части внутренней стороны щелевого фильтра несколько магнитных тел из ферритового материала, расположенные в средней части водонепроницаемые и винтовые электронагревательные стержни пружинной формы, которые последовательно соединены вместе, причем на месте горизонтального диаметра щелевого фильтра расположены теплоизоляционные прокладки, герметизирующие пустое пространство нижней части фильтра и позволяющие в комплексе с теплоизоляционными прокладками изолировать теплоту и предупреждать передачу тепла вниз.