Способ разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину и устройство для его осуществления Российский патент 2020 года по МПК E21B36/00 E21B43/24 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке месторождения тяжелой нефти или битума.

Известен способ разработки месторождения тяжелой нефти или битума с использованием двухустьевых горизонтальных скважин (патент RU № 2340768, МПК Е21В 43/24, опубл. 10.12.2008 в Бюл. № 34), включающий закачку теплоносителя через двухустьевую горизонтальную нагнетательную скважину, прогрев продуктивного пласта с созданием паровой камеры и отбор продукции через двухустьевую горизонтальную добывающую скважину, причем прогрев продуктивного пласта начинают с закачки пара в обе скважины, разогревают межскважинную зону пласта, снижают вязкость нефти или битума, а паровую камеру создают закачкой теплоносителя с возможностью пробивания последнего к верхней части продуктивного пласта и увеличения размеров паровой камеры в процессе отбора продукции, при котором снимают термограммы паровой камеры, анализируют состояние ее прогрева на равномерность прогрева и наличие температурных пиков, и с учетом полученных термограмм осуществляют равномерный прогрев паровой камеры путем смены направления фильтрации и/или режимов закачки теплоносителя и отбора продукции, при этом объем закачки теплоносителя через устья нагнетательной скважины и/или отбор продукции через устья добывающей скважины изменяют в соотношении, %: (10-90):(90-10).

Регулируемая закачка теплоносителя в данном способе реализуется устройством выполненным в виде двух труб, спускаемых с разных устьев двухустьевой нагнетательной скважины, выполненных с возможностью изменения объемов закачки теплоносителя через устья нагнетательной скважины в соотношении, %: (10-90):(90-10).

Недостатками данного способа и устройства являются высокая стоимость и сложность реализации двухустьевой нагнетательной скважины, необходимость спуска двух нагнетательных труб и сложность точной регулировки закачки теплоносителя.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину (патент RU № 2469186, МПК Е21В 43/24, опубл. 10.12.2012 в Бюл. № 34), включающий строительство верхней нагнетательной скважины и нижней добывающей скважины с горизонтальными участками, расположенными друг над другом, закачку теплоносителя через горизонтальную нагнетательную скважину с прогревом пласта, созданием паровой камеры и отбором продукции через горизонтальную добывающую скважину, при котором снимают термограммы паровой камеры, анализируют состояние ее прогрева на равномерность прогрева и наличие температурных пиков и с учетом полученных термограмм, осуществляют равномерный прогрев паровой камеры, изменяя зоны прогрева, при строительстве скважин их горизонтальные участки оборудуют фильтрами, а на устье нагнетательной скважины колонну труб для закачки теплоносителя оснащают трубопроводом с задвижкой, а выходные отверстия колонны труб размещены в фильтре, разбивая его на зоны прогрева так, что исключается прорыв теплоносителя в добывающую скважину через более прогретую зону, регулируют подачу теплоносителя в зависимости от термограммы паровой камеры, снимаемой в добывающей скважине, отличающийся тем, что в нагнетательной скважине фильтр герметично разделяют на две зоны прогрева, выполненные на его начальном и конечном участках, а выходные отверстия колонны труб выполняют напротив соответствующих зон прогрева пласта, закачку теплоносителя в пласт осуществляют одновременно в обе зоны прогрева пласта, причем в колонну труб в нагнетательной скважине спускают колонну штанг с жесткозакрепленным на ее конце полым плунжером, пространство между колонной труб и колонной штанг на устье нагнетательной скважины герметизируют, при этом плунжер снабжен тарированными отверстиями с постепенным увеличением пропускной способности от конца колонны труб к устью скважины или от устья скважины до конца колонны труб с возможностью их поочередного открытия и закрытия, причем каждое из тарированных отверстий герметично размещают напротив одного из выходных отверстий, выполненного в колонне труб и направленного вверх, а второе выходное отверстие выполняют в виде открытого конца колонны труб, теплоноситель закачивают при постоянном расходе пара, причем соотношение объемов закачиваемого теплоносителя в первую и вторую зоны прогрева теплоносителя регулируют за счет изменения объема подачи теплоносителя в первую зону прогрева путем ограниченного осевого перемещения колонны штанг с полым плунжером и изменения пропускной способности тарированных отверстий с фиксацией колонны штанг на устье скважины.

Регулируемая закачка теплоносителя в данном способе реализуется устройством, выполненным в виде корпуса с внутренним продольным каналом, расположенного напротив первой – начальной зоны прогрева в составе колонны труб, выход которой размещен во второй – конечной зоне прогрева, и полого плунжера, спускаемого в колонну труб на колонне штанг с возможностью расположения в корпусе, при этом плунжер снабжен тарированными отверстиями с постепенным увеличением пропускной способности от конца колонны труб к устью скважины или от устья скважины до конца колонны труб с возможностью их поочередного открытия и закрытия, причем каждое из тарированных отверстий герметично размещают напротив поперечного выходного отверстия, выполненного в корпусе и направленного вверх, для регулировки соотношения объемов закачиваемого теплоносителя в начальную и конечную зоны прогрева теплоносителя за счет изменения объема подачи теплоносителя в первую зону прогрева путем ограниченного осевого перемещения колонны штанг с полым плунжером и изменения пропускной способности тарированных отверстий с фиксацией колонны штанг на устье скважины.

Недостатками этих способа и устройства являются сложность регулировки при закачке и сложность конструкции устройства, необходимость постоянного наличия колонны штанг при закачке, что значительно уменьшает площадь поперечного сечения и, как следствие уменьшает эффективность прогрева, так как из-за повышенного сопротивления потоку уменьшается скорость потока пара и увеличивается время нахождения пара в колонне труб, что приводит к увеличению конденсата в закачиваемом теплоносителе.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создания простых и надёжных способа разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину и устройство для его осуществления, которые позволяют повысить эффективность теплового воздействия пара на пласт за счет снижения сопротивления потоку пара, упрощения технологических операций и конструкции устройства.

Техническая задача решается способом разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину, включающим строительство верхней нагнетательной скважины и нижней добывающей скважины с горизонтальными участками, расположенными друг над другом, закачку теплоносителя через горизонтальную нагнетательную скважину с прогревом пласта, созданием паровой камеры и отбором продукции через горизонтальную добывающую скважину, при котором снимают термограммы паровой камеры, анализируют состояние ее прогрева на равномерность прогрева и наличие температурных пиков и с учетом полученных термограмм, осуществляют равномерный прогрев паровой камеры, изменяя зоны прогрева, при строительстве скважин их горизонтальные участки оборудуют фильтрами, а на устье нагнетательной скважины колонну труб для закачки теплоносителя оснащают устройством, включающим корпус с продольным каналом и выходным начальным отверстием, выходные отверстия колонны труб, конечное из которых изготовлено в виде открытого конца колонны труб, располагают в фильтре, разбивая его на начальную и конечную зоны прогрева так, что исключается прорыв теплоносителя в добывающую скважину через более прогретую зону, регулируют подачу теплоносителя в зависимости от термограммы паровой камеры, снимаемой в добывающей скважине, при этом закачку теплоносителя в пласт осуществляют через одну колонну труб в обе зоны прогрева пласта, а регулировку осуществляют спускаемым с устья полым плунжером, располагаемым после спуска напротив выходного отверстия устройства.

Новым является то, что продольный канал корпуса устройства изготавливают ступенчатым с сужением от устья скважины, а плунжер – с внутренней разрушаемой избыточным давлением мембраной и ступенчатой снаружи под канал корпуса с возможностью перекрытия выходного начального отверстия, при этом регулировку подачи теплоносителя осуществляют сбросом с устья плунжера, перекрывающего подачу теплоносителя через выходное начальное отверстие и после разрушения давлением мембраны сообщающего выходное конечное отверстие с устьем для закачки пара в конечную зону, а для возобновления закачки пара в обе зоны извлекают труболовкой плунжер, открывающий выходное начальное отверстие.

Техническая задача решается также устройством для разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину, включающим корпус с внутренним продольным каналом и выходным начальным отверстием, расположенный напротив первой – начальной зоны прогрева в составе колонны труб, выходное конечное отверстие которой размещен во второй – конечной зоне прогрева, и полого плунжера, спускаемого с устья с возможностью расположения в корпусе напротив начального отверстия.

Новым является то, что продольный канал корпуса устройства изготовлен ступенчатым с сужением от устья скважины, а плунжер – с внутренней съемной разрушаемой избыточным давлением мембраной и ступенчатой поверхностью снаружи поверхностью под канал корпуса, при этом плунжер выполнен с возможностью сброса с устья с герметичным перекрытием выходного начального отверстия для подачи пара после разрушения давлением мембраны для закачки пара через конечное выходное отверстие в конечную зону, и с возможностью извлечения труболовкой для открытия выходного начального отверстия с последующим возобновлением закачки пара в обе зоны.

На фиг. 1 изображена схема реализации способа.

На фиг. 2 изображен корпус устройства с плунжером с продольным разрезом.

Устройство для разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину включает корпус 1 (фиг. 2) с внутренним продольным каналом 2 и выходным начальным отверстием 3, расположенный напротив первой – начальной зоны 4 (фиг. 1) прогрева в составе колонны труб 5, выходное конечное отверстие 6 которой размещен во второй – конечной зоне 7 прогрева, и полого плунжера 8 (фиг. 2), спускаемого с устья (не показано) с возможностью расположения в корпусе 1 напротив начального отверстия 3. Продольный канал 2 корпуса устройства изготовлен ступенчатым с сужением от устья скважины, а плунжер 8 – с внутренней съемной разрушаемой избыточным давлением мембраной 9 и ступенчатой снаружи поверхностью 10 под продольный канал 2 корпуса 1. Плунжер 8 выполнен с возможностью сброса с устья с герметичным перекрытием выходного начального отверстия 3 для подачи пара после разрушения давлением мембраны 9 для закачки пара через конечное выходное отверстие 6 (фиг. 1) в конечную зону 7, и с возможностью извлечения внутренней труболовкой (не показана) для открытия выходного начального отверстия 3 (фиг. 2) с последующим возобновлением закачки пара в обе зоны 4 (фиг. 1) и 7. Соединение корпуса 1 (фиг. 2) с колонной труб 5 может производиться при помощи муфт 11, сваркой (не показано) или т.п. Мембрана 9 может быть зафиксирована полой резьбовой шайбой 12, пружинным стопором (не показано) или т.п.

Способ разработки пласта 13 (фиг. 1) месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину включает строительство верхней нагнетательной скважины 14 и нижней добывающей скважины 15 с горизонтальными участками, расположенными друг над другом, закачку теплоносителя через горизонтальную нагнетательную скважину 14 с прогревом пласта, созданием паровой камеры и отбором продукции через горизонтальную добывающую скважину 15. При этом в добывающей скважине 15 снимают термограммы паровой камеры, анализируют состояние ее прогрева на равномерность прогрева и наличие температурных пиков и с учетом полученных термограмм, осуществляют равномерный прогрев паровой камеры, изменяя зоны прогрева, при строительстве скважин 14 и 15 их горизонтальные участки оборудуют фильтрами (не показаны). На устье (не показана) нагнетательной скважины 14 колонну труб 5 для закачки теплоносителя оснащают устройством, включающим корпус 1 (фиг. 2) с продольным каналом 2 и выходным начальным отверстием 3. Выходные отверстия 3 и 6 (фиг. 1) колонны труб 5, конечное 6 из которых изготовлено в виде открытого конца колонны труб 5, располагают в фильтре, разбивая его на начальную 4 и конечную 7 зоны прогрева так, что исключается прорыв теплоносителя в добывающую скважину 15 через более прогретую зону, регулируют подачу теплоносителя в зависимости от термограммы паровой камеры, снимаемой в добывающей скважине 15. Закачку теплоносителя в пласт 13 осуществляют через одну колонну труб 5 в обе зоны 4 и 7 прогрева пласта 13, а регулировку осуществляют спускаемым с устья полым плунжером 8 (фиг. 2), располагаемым после спуска напротив выходного отверстия 3 устройства. Продольный канал 2 корпуса 1 устройства изготавливают ступенчатым с сужением от устья скважины 14 (фиг. 1), а плунжер 8 (фиг. 2) – с внутренней разрушаемой избыточным давлением мембраной 9 и ступенчатой поверхностью 10 снаружи под канал корпуса с возможностью перекрытия выходного начального отверстия 3. При избыточном прогреве начальной зоны 4 (фиг. 1) для исключения прорыва теплоносителя в добывающую скважину 15 регулировку подачи теплоносителя осуществляют сбросом с устья плунжера 8 (фиг. 2), перекрывающего подачу теплоносителя через выходное начальное отверстие 3 и после разрушения давлением мембраны 9 свободно сообщающего выходное конечное отверстие 6 (фиг. 1) с устьем для закачки пара в конечную зону 7. При избыточном прогреве конечной зоны 7 для возобновления закачки пара в обе зоны 4 и 7 извлекают внутренней труболовкой плунжер 8 (фиг. 2), открывая выходное начальное отверстие 3. Добычу продукции из добывающей скважины 15 (фиг. 1) осуществляют насосом 16, спускаемым на лифтовой колонне 17. Объемы и режимы закачки пара в нагнетательную скважину 14 могут быть любыми в зависимости от свойств пласта 13, на это авторы не претендуют.

Предлагаемые способ разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину и устройство для его осуществления просты и надёжны из-за отсутствия большого количества деталей, регулировок и дополнительных операций, которые при этом позволяют повысить эффективность теплового воздействия пара на пласт за счет снижения сопротивления потоку пара.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину. Способ включает строительство верхней нагнетательной скважины и нижней добывающей скважины с горизонтальными участками, расположенными друг над другом. Осуществляют закачку теплоносителя через горизонтальную нагнетательную скважину с прогревом пласта, созданием паровой камеры и отбором продукции через горизонтальную добывающую скважину. При этом снимают термограммы паровой камеры, анализируют состояние ее прогрева на равномерность прогрева и наличие температурных пиков и с учетом полученных термограмм осуществляют равномерный прогрев паровой камеры, изменяя зоны прогрева. При строительстве скважин их горизонтальные участки оборудуют фильтрами. На устье нагнетательной скважины колонну труб для закачки теплоносителя оснащают устройством, включающим корпус с продольным каналом и выходным начальным отверстием. Выходные отверстия колонны труб, конечное из которых изготовлено в виде открытого конца колонны труб, располагают в фильтре, разбивая его на начальную и конечную зоны прогрева так, что исключается прорыв теплоносителя в добывающую скважину через более прогретую зону. Регулируют подачу теплоносителя в зависимости от термограммы паровой камеры, снимаемой в добывающей скважине. При этом закачку теплоносителя в пласт осуществляют через одну колонну труб в обе зоны прогрева пласта, а регулировку осуществляют спускаемым с устья полым плунжером, располагаемым после спуска напротив выходного отверстия устройства. При этом продольный канал корпуса устройства изготавливают ступенчатым с сужением от устья скважины, а плунжер – с внутренней разрушаемой избыточным давлением мембраной и ступенчатой снаружи поверхностью под канал корпуса с возможностью перекрытия выходного начального отверстия. При этом регулировку подачи теплоносителя осуществляют сбросом с устья плунжера, перекрывающего подачу теплоносителя через выходное начальное отверстие и после разрушения давлением мембраны сообщающего выходное конечное отверстие с устьем для закачки пара в конечную зону. Для возобновления закачки пара в обе зоны извлекают труболовкой плунжер, открывающий выходное начальное отверстие. Техническим результатом является повышение надежности и повышение эффективности теплового воздействия пара на пласт. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину, включающий строительство верхней нагнетательной скважины и нижней добывающей скважины с горизонтальными участками, расположенными друг над другом, закачку теплоносителя через горизонтальную нагнетательную скважину с прогревом пласта, созданием паровой камеры и отбором продукции через горизонтальную добывающую скважину, при котором снимают термограммы паровой камеры, анализируют состояние ее прогрева на равномерность прогрева и наличие температурных пиков и с учетом полученных термограмм осуществляют равномерный прогрев паровой камеры, изменяя зоны прогрева, при строительстве скважин их горизонтальные участки оборудуют фильтрами, а на устье нагнетательной скважины колонну труб для закачки теплоносителя оснащают устройством, включающим корпус с продольным каналом и выходным начальным отверстием, выходные отверстия колонны труб, конечное из которых изготовлено в виде открытого конца колонны труб, располагают в фильтре, разбивая его на начальную и конечную зоны прогрева так, что исключается прорыв теплоносителя в добывающую скважину через более прогретую зону, регулируют подачу теплоносителя в зависимости от термограммы паровой камеры, снимаемой в добывающей скважине, при этом закачку теплоносителя в пласт осуществляют через одну колонну труб в обе зоны прогрева пласта, а регулировку осуществляют спускаемым с устья полым плунжером, располагаемым после спуска напротив выходного отверстия устройства, отличающийся тем, что продольный канал корпуса устройства изготавливают ступенчатым с сужением от устья скважины, а плунжер – с внутренней разрушаемой избыточным давлением мембраной и ступенчатой снаружи поверхностью под канал корпуса с возможностью перекрытия выходного начального отверстия, при этом регулировку подачи теплоносителя осуществляют сбросом с устья плунжера, перекрывающего подачу теплоносителя через выходное начальное отверстие и после разрушения давлением мембраны сообщающего выходное конечное отверстие с устьем для закачки пара в конечную зону, а для возобновления закачки пара в обе зоны извлекают труболовкой плунжер, открывающий выходное начальное отверстие.

2. Устройство для разработки месторождения тяжелой нефти или битума с регулированием закачки теплоносителя в скважину, включающее корпус с внутренним продольным каналом и выходным начальным отверстием, расположенный напротив первой – начальной зоны прогрева в составе колонны труб, выходное конечное отверстие которой размещено во второй – конечной зоне прогрева, и полый плунжер, спускаемый с устья с возможностью расположения в корпусе напротив начального отверстия, отличающееся тем, что продольный канал корпуса устройства изготовлен ступенчатым с сужением от устья скважины, а плунжер – с внутренней съемной разрушаемой избыточным давлением мембраной и ступенчатой снаружи поверхностью под канал корпуса, при этом плунжер выполнен с возможностью сброса с устья с герметичным перекрытием выходного начального отверстия для подачи пара после разрушения давлением мембраны для закачки пара через конечное выходное отверстие в конечную зону, и с возможностью извлечения труболовкой для открытия выходного начального отверстия с последующим возобновлением закачки пара в обе зоны.