СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ Российский патент 2018 года по МПК E21B43/24 E21B7/04 E21B47/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке залежей высоковязкой нефти или битумов при тепловом воздействии горизонтальными скважинами.

Известен способ разработки месторождений высоковязкой нефти или битума (патент RU №2582256, МПК Е21В 43/24, Е21В 43/22, опубл. Бюл. №11 от 24.04.2016), включающий строительство парных, расположенных друг над другом горизонтальных добывающих и нагнетательных скважин, а также дополнительных горизонтальных скважин, закачку теплоносителя через нагнетательные скважины с прогревом продуктивного пласта и созданием паровой камеры, отбор продукции за счет парогравитационного дренажа через добывающие скважины и контроль за состоянием паровой камеры. Разработку месторождения нефти или битума ведут с регулированием текущего размера паровой камеры путем изменения объемов закачки теплоносителя в нагнетательные скважины и отбора жидкости из добывающих скважин с контролем объема паровой камеры. В качестве теплоносителя используется перегретый пар или пар с инертным газом. Дополнительную скважину строят между добывающей и нагнетательной скважинами в паре в диапазоне от 1/3 до 2/3 расстояния между ними. Растворитель закачивают только через дополнительную скважину с интервалами по времени в зоны наименьшего прогрева. Контроль за состоянием паровой камеры ведут снятием термограммы в добывающей горизонтальной скважине с дополнительным определением зон наименьшего прогрева.

Недостатком способа является технологическая сложность его реализации, в частности бурение между существующими горизонтальными стволами по вертикали дополнительной скважины с горизонтальным участком ствола, а также не охват добычей нижних краевых зон горизонтальных стволов парных скважин ряда.

Известен, также способ разработки залежи высоковязкой нефти и битумов (патент RU №2439305, МПК Е21В 43/24, опубл. Бюл. №1 от 10.01.2012), включающий строительство добывающей скважины с вскрытым горизонтальным участком в продуктивном пласте и нагнетательной скважины с профилем, параллельным и аналогичным профилю добывающей скважины, но расположенным над ней в том же продуктивном пласте, закачку теплоносителя в нагнетательную скважину и отбор продукции пласта из добывающей скважины, при этом на расстоянии 180-200 м в продуктивном пласте бурят аналогичную и параллельную пару горизонтальных скважин, причем между добывающими горизонтальными скважинами равномерно располагают две нижние добывающие скважины с горизонтальными участками, параллельным горизонтальным участкам добывающих скважин, а между нагнетательными - одну верхнюю добывающую скважину с горизонтальным участком, параллельным горизонтальным участкам нагнетательных скважин, после чего все скважины используют под закачку теплоносителя в виде перегретого пара до создания парогазовой камеры над нагнетательными скважинами, после чего добывающие нижние и верхнюю скважины переводят под отбор нагретой продукции.

Недостатками данного способа являются высокие материальные затраты на бурение дополнительных горизонтальных скважин без учета свойств пласта, распространения существующей паровой камеры и условий добычи, так же невозможно поддерживать оптимальную температуру для отбора из дополнительных добывающих скважин, так как при снижении температуры невозможно ее поддерживать увеличением закачки в нагнетательные скважины пара из-за риска прорыва в добывающие скважины.

Наиболее близким является способ разработки залежи высоковязкой нефти (патент RU №2531963, МПК Е21В 43/24, опубл. Бюл. №30 от 27.10.2014), включающий бурение парных горизонтальных скважин, расположенных друг над другом добывающих и нагнетательных, а также вертикальных наблюдательных скважин, закачку теплоносителя через нагнетательные скважины с прогревом продуктивного пласта и созданием паровой камеры, отбор продукции за счет парогравитационного дренажа через добывающие скважины и контроль за состоянием паровой камеры, при этом разработку месторождения сверхвязкой нефти ведут с регулированием текущего размера паровой камеры путем изменения объемов закачки теплоносителя в нагнетательные скважины и отбора жидкости из добывающих скважин с контролем объема паровой камеры. Наблюдательные скважины вскрывают ниже нижней добывающей горизонтальной как минимум на 0,5 м, но выше уровня водонефтяного контакта ВНК на 0,5-1 м. Дополнительно строят скважину между ближайшими парами горизонтальных скважин. Если площадь распространения паровой камеры в продуктивном пласте меньше расстояния между парами добывающих и нагнетательных скважин, то строят дополнительную горизонтальную скважину, если больше - то вертикальную, при этом дополнительные скважины вскрывают ниже нижней добывающей горизонтальной скважины, как минимум на 0,5 м, но не ниже уровня ВНК более чем на 0,5 м. Производят прогрев теплоносителем через дополнительные скважины до создания термогидродинамической связи с ближайшими парами горизонтальных скважин с последующим переводом на отбор продукции для обеспечения симметричного и равномерного распространения паровой камеры вокруг пар горизонтальных скважин. В качестве теплоносителя используется перегретый пар или пар с углеводородным растворителем, или пар с инертным газом.

Недостатками способа являются снижение эффективности отработки реагентом и коэффициента извлечения нефти (КИН), так как на поздней стадии разработки залежей сверхвязкой нефти происходит снижение добычи нефти, остаются невыработанными участки пласта в ряду между парными скважинами, также при закачке растворителя в ту же скважину, в которую закачивается теплоноситель, эффективность от действия растворителя снижается из-за того, что часть его при нагреве может испаряться и переноситься теплоносителем в верхнюю часть паровой камеры, так же невозможно поддерживать оптимальную температуру и рабочее давление пласта для отбора из дополнительной добывающей скважины, в случае снижения активности подошвенных вод, невозможно поддерживать давление увеличением закачки.

Технической задачей заявляемого способа разработки залежей высоковязкой нефти или битума является увеличение нефтеизвлечения из продуктивного пласта за счет вовлечения зон пласта неохваченных выработкой с поддержанием оптимальной температуры для отбора продукции в дополнительной скважине.

Техническая задача решается способом разработки залежи высоковязкой нефти, включающим строительство пар расположенных друг над другом горизонтальных добывающих и нагнетательных скважин, а также вертикальных наблюдательных скважин, закачку теплоносителя через нагнетательные скважины с прогревом продуктивного пласта и созданием паровой камеры, отбор продукции за счет парогравитационного дренажа через добывающие скважины и контроль за состоянием паровой камеры, при этом разработку ведут с регулированием текущего размера паровой камеры путем изменения объемов закачки теплоносителя в нагнетательные скважины и отбора жидкости из добывающих скважин с контролем объема паровой камеры, строительство в зонах наименьшего прогрева между добывающими скважинами на уровне подошвы пласта или уровне водонефтяного контакта - ВНК дополнительной скважины, через которую производят закачку теплоносителя до создания термодинамической связи с ближайшими парами горизонтальных скважин с последующим переводом на отбор продукции.

Новым является то, что дополнительную скважину оборудуют средствами контроля температуры добываемой продукции, определяют граничную температуру продукции этой скважины, при которой ухудшается гидродинамическая связь с близлежащими добывающими скважинами, при снижении температуры добываемой продукции из дополнительной скважины до граничной температуры, в нее повторно закачивают теплоноситель для восстановления гидродинамической связи с близлежащими добывающими скважинами, после чего возобновляют отбор, далее циклы закачки и отбора в дополнительной скважине повторяют, исходя из граничной температуры отбираемой продукции из нее.

На Фиг. 1 изображена схема реализации способа (вид сверху)

На Фиг. 2 изображена схема реализации способа в поперечном разрезе.

Способ разработки высоковязкой нефти включает строительство в продуктивном пласте 1 (Фиг. 2) ряда парных, расположенных друг над другом горизонтальных добывающих 2, 2^/ (Фиг. 1 и 2) и нагнетательных 3, 3^/ скважин, закачку теплоносителя через нагнетательные скважины 3, 3^/ с прогревом пласта 1 и созданием паровой камеры 4 (Фиг. 2), отбор продукции за счет парогравитационного дренажа через добывающие скважины 2, 2^/ и контроль за состоянием паровой камеры 4 с помощью средств объективного контроля (датчиков, спущенных в добывающие скважины 2, 2^/ ив наблюдательные скважины - не показаны).

С течением времени, в процессе эксплуатации, при росте паровой камеры 4, в ряду, горизонтальных стволов парных скважин 2, 3 и 2^/, 3^/, в межскважинном пространстве, остаются зоны неохваченные прогревом и выработкой. По замерам в температуры пласта 1 в наблюдательных скважинах и по стволу горизонтальных скважин 2, 2^/, строятся карты распределения температурного поля. Разработку ведут с регулированием текущего размера паровой камеры 4, путем изменения объемов закачки теплоносителя в нагнетательные скважины 3, 37и отбора скважинной жидкости из добывающих скважин 2, 2^/. Учитывая результаты исследований по минимальной температуре текучести битума, и, на основании построенной карты распределения тепла, выявляются зоны наименьшего прогрева (на Фиг. 2 не показана) с температурой прогрева пласта ниже температуры текучести высоковязкой нефти (например, 60-70°С - для Ашальчинского месторождения). В зонах наименьшего прогрева в целях уменьшения влияния растущей паровой камеры 4 соседних нагнетательных скважин 3, 3^/ между ближайшими добывающими скважинами 2, 2^/ на уровне подошвы 5 пласта 1, или уровня 5 ВНК строят дополнительную скважину 6, которую оснащают средствами объективного контроля температуры (датчиками - не показаны). Из исследования характеристик пласта 1 и свойств его продукции определяют граничную температуру продукции этой скважины 6, при которой ухудшается гидродинамическая связь с близлежащими добывающими скважинами 2, 2^/.

В дополнительную скважину 6 производят закачку теплоносителя до создания термодинамической связи с ближайшими парами горизонтальных скважин 2, 3 и 2^/, 3^/ с последующим переводом на отбор продукции с контролем температуры добываемой продукции. При снижении температуры добываемой продукции из дополнительной скважины 6 до граничной температуры, в нее повторно закачивают теплоноситель для восстановления гидродинамической связи с близлежащими добывающими скважинами 2, 2^/, после чего возобновляют отбор. Далее циклы закачки и отбора в дополнительной скважине 5 повторяют, исходя из граничной температуры отбираемой продукции из нее.

Пример конкретного выполнения был рассмотрен на Ашальчинской залежи высоковязкой нефти.

Продуктивный пласт 1 данного участка сложен слабосцементированными песками и песчаниками, имеет следующие начальные параметры пласта: толщина - 27,5 м, нефтенасыщенность 0,43 д.ед, пористость 32,2%, проницаемость 1951,2⋅10^-3 мкм², температура - 8,0°С, пластовое давлением 0,44 МПа. Плотность нефти составляет 0,970 г/см³, вязкость - 27350 мПа⋅с.

Пласт 1 разбурен сеткой вертикальных и горизонтальных парных 2^/, 3^/ и 2, 3. После длительного времени эксплуатации парогравитационными скважинами произошло падение пластового давления, уменьшился отбор жидкости (нефть и вода). Между парами горизонтальных скважин 2, 3, 2^/, 3^/, эксплуатируемыми методом парогравитационного дренажа выявился зоны наименьшего прогрева с температурой 63°С. В плане, расстояние между парами горизонтальных стволов действующих скважин составляет 135 м, что позволяет пробурить в выявленной зоне дополнительную скважину 6(Фиг. 1). Бурят дополнительную скважину 6 с горизонтальным участком ствола параллельно в плане к действующим парным 2, 3 и 2^/, 3^/. Горизонтальные стволы нижних добывающих скважин 2, 2^/ соседних пар пробурены на абсолютной отметке плюс 13,5 м (на уровне 5), поэтому ствол дополнительной скважины 6 (фиг. 2) расположили на этом же уровне с длиной горизонтального ствола - 424 м и оснастили датчиками температуры. Определили граничную температуру - 60°С, при которой ухудшается гидродинамическая связь дополнительной скважины 6 с близлежащими добывающими скважинами 2, 2^/. Через дополнительную скважину 6 произвели закачку теплоносителя (пара) до создания термогидродинамической связи с ближайшими парами горизонтальных скважин 2, 3 и 2^/, 3^/ с последующим переводом на отбор продукции для обеспечения равномерного распространения паровой камеры 4 вокруг парных горизонтальных скважин 2, 3 и 2^/, 3^/. При снижении температуры продукции пласта, добываемой из дополнительной скважины 6, до граничной температуры 60°С, в нее закачивают теплоноситель (пар) до восстановления гидродинамической связи со скважинами 2, 3 и 2^/, 3^/. После чего скважину 6 опять переводят под отбор продукции. Циклы закачки теплоносителя и отбора продукции через дополнительную скважину 6 повторяют для поддержания температуры не ниже граничной.

В результате получили быстрый прогрев, повышение пластового давления 0,3 МПа и дополнительную добычу в количестве среднесуточного дебита 8 т/сут.

Использование предлагаемого способа позволит решить поставленные технические задачи, такие, как снижение затрат на прогрев пласта и, соответственно, снижение паронефтяного отношения в 1,3 раза, увеличение добычи и охват вытеснением за счет включения в разработку незатронутых зон и обеспечение равномерной выработкой запасов нефти с поддержанием оптимальной температуры для отбора продукции в дополнительной скважине.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - снижение паронефтяного отношения в 1,3 раза, увеличение добычи и охвата вытеснением за счет включения в разработку незатронутых зон и обеспечение равномерной выработкой запасов нефти с поддержанием оптимальной температуры для отбора продукции в дополнительной скважине. Способ разработки высоковязкой нефти включает строительство пар расположенных друг над другом горизонтальных добывающих и нагнетательных скважин, а также вертикальных наблюдательных скважин, закачку теплоносителя через нагнетательные скважины с прогревом продуктивного пласта и созданием паровой камеры, отбор продукции за счет парогравитационного дренажа через добывающие скважины и контроль за состоянием паровой камеры. При этом разработку ведут с регулированием текущего размера паровой камеры путем изменения объемов закачки теплоносителя в нагнетательные скважины и отбора жидкости из добывающих скважин с контролем объема паровой камеры. Осуществляют строительство в зонах наименьшего прогрева между добывающими скважинами на уровне подошвы пласта или уровне водонефтяного контакта - ВНК дополнительной скважины, через которую производят закачку теплоносителя до создания термодинамической связи с ближайшими парами горизонтальных скважин с последующим переводом на отбор продукции. Дополнительную скважину оборудуют средствами контроля температуры добываемой продукции, определяют граничную температуру продукции этой скважины, при которой ухудшается гидродинамическая связь с близлежащими добывающими скважинами. При снижении температуры добываемой продукции из дополнительной скважины до граничной температуры в нее повторно закачивают теплоноситель для восстановления гидродинамической связи с близлежащими добывающими скважинами. После этого возобновляют отбор. Далее циклы закачки и отбора в дополнительной скважине повторяют исходя из граничной температуры отбираемой из нее продукции. 2 ил., 1 пр.

Способ разработки высоковязкой нефти, включающий строительство пар расположенных друг над другом горизонтальных добывающих и нагнетательных скважин, а также вертикальных наблюдательных скважин, закачку теплоносителя через нагнетательные скважины с прогревом продуктивного пласта и созданием паровой камеры, отбор продукции за счет парогравитационного дренажа через добывающие скважины и контроль за состоянием паровой камеры, при этом разработку ведут с регулированием текущего размера паровой камеры путем изменения объемов закачки теплоносителя в нагнетательные скважины и отбора жидкости из добывающих скважин с контролем объема паровой камеры, строительство в зонах наименьшего прогрева между добывающими скважинами на уровне подошвы пласта или уровне водонефтяного контакта - ВНК дополнительной скважины, через которую производят закачку теплоносителя до создания термодинамической связи с ближайшими парами горизонтальных скважин с последующим переводом на отбор продукции, отличающийся тем, что дополнительную скважину оборудуют средствами контроля температуры добываемой продукции, определяют граничную температуру продукции этой скважины, при которой ухудшается гидродинамическая связь с близлежащими добывающими скважинами, при снижении температуры добываемой продукции из дополнительной скважины до граничной температуры в нее повторно закачивают теплоноситель для восстановления гидродинамической связи с близлежащими добывающими скважинами, после чего возобновляют отбор, далее циклы закачки и отбора в дополнительной скважине повторяют исходя из граничной температуры отбираемой из нее продукции.