Способ разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами Российский патент 2023 года по МПК E21B43/30 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к разработке залежей нефти, заключенных в сложных коллекторах с низким коэффициентом проницаемости (менее 0,05 мкм²), в том числе в карбонатных коллекторах, плотных песчаниках, глинистых сланцах, меловых породах, баженитах.

Известен способ кустового разбуривания нефтяной залежи на основе горизонтальных и вертикальных скважин (см. Ерохин В.П., Щавелев Н.Л., Наумов В.И., Фадеев Е.А. Опыт и проблемы строительства горизонтальных скважин. Нефтяное хозяйство, №9, 1997, стр. 32-35). Согласно этому способу разбуривание нефтяной залежи осуществляют по площадной схеме, добывающие скважины сооружают с горизонтальными стволами, а нагнетательные - с вертикальными стволами. При этом кусты скважин размещают в местах расположения нагнетательных скважин.

Недостатком способа является невысокая технико-экономическая эффективность на месторождениях с низкопроницаемыми запасами, связанная разбуриванием большого числа скважин, а также сооружением большого количества кустовых площадок, равное количеству нагнетательных скважин, а следовательно, затраты на сооружение, а также на соответствующую инфраструктуру. И влекущие за собой негативные воздействия на окружающую среду.

Также известен способ разработки нефтяной залежи многозабойными скважинами (патент RU №2330156, МПК Е21В 43/16, опубл. 27.07.2008), включающий бурение параллельно расположенных добывающих и нагнетательных горизонтальных скважин с последующим проведением на них многократного гидравлического разрыва пласта, закачку рабочего агента в нагнетательные скважины и отбор продукции из добывающих скважин. При этом предусматривают бурение не менее одной добывающей и одной нагнетательной горизонтальных скважин в пластах с проницаемостью не более 2 мД и расстоянием между горизонтальными стволами скважин не менее 50 м. Добывающие скважины располагают в максимальных нефтенасыщенных толщинах. Угол между максимальным главным напряжением пласта и направлением горизонтальных стволов добывающих и нагнетательных скважин составляет от 30° до 60°. Количество N ступеней многократного гидравлического разрыва пласта выбирают исходя из условия N=1+L/100, где L - длина горизонтального ствола скважины, и округляют до большего целого числа. Общее количество горизонтальных скважин бурят в количестве, из расчета, чтобы удельные начальные геологические запасы нефти на одну горизонтальную скважину составляли не менее 50 тыс. т.

Недостатком данной технологии является невысокая технико-экономическая эффективность на месторождениях с низкопроницаемыми запасами, связанная с рисками быстрого обводнения горизонтальных скважин по более проницаемым пропласткам и потерями извлекаемых запасов, со значительными затратами на бурение наклонно-направленных скважин для выработки оставшихся целиков нефти.

Наиболее близким является способ разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами (патент RU №2760112, МПК Е21В 43/30, 43/16, опубл. 22.11.2021 в бюл. №33), включающий расчет экономически рентабельных удельных запасов нефти на одну горизонтальную проектную скважину, отличающийся тем, что предварительно на закартированной сейсмическими работами по методу общей глубинной точки территории определяют элементы залегания - свод, линию простирания и угол падения структуры, бурят поисковую скважину на своде сейсмического поднятия, после расчета экономически рентабельных удельных запасов нефти на одну горизонтальную проектную скважину определяют удельную площадь залежи, обеспечивающую извлекаемыми запасами одну горизонтальную скважину, строят квадратную ячейку площадью, равной площади залежи, обеспечивающей извлекаемыми запасами одну горизонтальную скважину. Далее строят сетку с квадратными ячейками площадью, равной площади залежи, обеспечивающей извлекаемыми запасами одну горизонтальную скважину, располагают наклонно-направленные и горизонтальные скважины, при этом сначала бурят наклонно-направленные скважины, ближайшие к поисковой скважине, затем - горизонтальные скважины в центре квадратных ячеек, образуемых наклонно-направленными скважинами, причем стволы горизонтальных скважин располагают в перпендикулярно-перекрестном направлении друг к другу с условием соответствия точек входа и забоя горизонтальных скважин точкам пересечения диагоналей внутри одной квадратной ячейки, совмещают забой поисковой скважины на структуре с разработанной сеткой так, чтобы поисковая скважина находилась в центре квадратной ячейки с горизонтальными скважинами, затем вращением вокруг вертикальной оси, которая проходит через точку расположения поисковой скважины, ориентируют сетку так, чтобы стволы горизонтальных скважин были направлены под углом 90° и 180° к линии простирания структуры, сетку скважин заканчивают расположением забоев наклонно-направленных скважин к контуру водонефтяного контакта.

Недостатком способа является невысокая технико-экономическая эффективность на месторождениях с неоднородными низкопроницаемыми коллекторами, связанная с ограничением по расположению горизонтальных стволов только под углом 90° относительно друг друга и возрастанием вероятности пропуска более проницаемых участков в площадном распространении литологически неоднородного коллектора объекта разработки.

Техническими задачами являются повышение эффективности разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами, равномерности выработки запасов нефти, поддержание высоких темпов отбора запасов низкопроницаемых коллекторов за счет оптимального расположения стволов горизонтальных скважин по площади распространения нефтесодержащего пласта, а также расширение технологических возможностей.

Технические задачи решаются способом разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами, включающим определение элементов залегания - свод, линию простирания и угол падения структуры, бурение поисковой скважины на своде сейсмического поднятия, расчет экономически рентабельных извлекаемых запасов нефти на одну горизонтальную проектную скважину.

Новым является то, что после бурения в поисковой скважине проводят геофизические исследования, определяют коллекторские свойства пластов, насыщенность коллекторов флюидами, границы водонефтяного контакта, рассчитывают экономически рентабельные извлекаемые запасы нефти на одну горизонтальную проектную скважину, определяют площадь извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину, далее строят квадратную ячейку площадью, равной площади извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину, затем строят квадратную сетку, площадью равной сумме площадей девяти квадратных ячеек, расположенных в три ряда по ширине и длине квадратной сетки, далее строят восемь горизонтальных скважин с длиной горизонтальных стволов, равной длине диагонали одной квадратной ячейки, при этом располагают внутри квадратной сетки четыре горизонтальные скважины с горизонтальными стволами, направленными по диагонали квадратной сетки, и забоями, расположенными в углах квадратной сетки или в углах квадратной ячейки, находящейся в центре квадратной сетки, а также располагают снаружи квадратной сетки четыре горизонтальные скважины с горизонтальными стволами, направленными перпендикулярно квадратной сетке, и забоями в центре каждой стороны квадратной сетки, далее на структурной карте совмещают центр квадратной сетки с точкой забоя пробуренной поисковой скважины с ориентацией наружных горизонтальных стволов квадратной сетки под углом 90° и 180° к линии простирания структуры, проектируют первый ряд квадратных сеток вдоль линии простирания структуры до границ водонефтяного контакта с расстоянием между квадратными сетками, равным сумме двух длин горизонтальных стволов скважин, после этого проектируют ряды квадратных сеток с расстоянием между рядами, равным длине горизонтального ствола скважины, при этом квадратные сетки располагают в шахматном порядке параллельно первому ряду до заполнения всей структуры залежи объекта разработки, затем поворачивают квадратные сетки на 22° 30^/ против или по часовой стрелке в первом ряду относительно линии простирания структуры, далее в каждом последующем ряде поворачивают квадратные сетки на 22° 30^/ в противоположную сторону относительно квадратных сеток предыдущего ряда.

На фиг.1 показана схема квадратной сетки с девятью квадратными ячейками и восьмью горизонтальными скважинами.

На фиг.2 показана схема расположения рядов квадратных сеток 1 в шахматном порядке параллельно первому ряду.

На фиг.3 показана схема расположения рядов квадратных сеток 1 с ориентацией каждого последующего ряда на 22° 30^/ в противоположную сторону относительно предыдущего ряда.

На фиг.4 показана схема расположения квадратных сеток и их ориентация в горизонтальной плоскости на заданные углы поворота с размещением в любой плоскости восьми горизонтальных скважин.

Способ разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами осуществляют следующим образом.

Предварительно на закартированной наземными сейсмическими работами по методу общей глубинной точки - МОГТ (например, в 2Д, 3Д, 4Д и т.п.) структуре определяют элементы залегания - свод, линию простирания 1 (фиг.2-4) и угол падения структуры.

Далее бурят поисковую (или разведочную) скважину 2 (фиг.2-4) на своде сейсмического поднятия и проводят в ней геофизические исследования, включающие электрометрические, радиоактивные, акустические исследования. По результатам геофизических исследований определяют коллекторские свойства пластов (принадлежность извлекаемых запасов нефти к категории трудноизвлекаемых, заключенных в коллекторах с низким коэффициентом проницаемости (менее 0,05 мкм²), в том числе в карбонатных коллекторах, плотных песчаниках, глинистых сланцах, меловых породах, баженитах), насыщенность коллекторов флюидами, границы водонефтяного контакта 3 (фиг.2-4), рассчитывают экономически рентабельные извлекаемые запасы на одну горизонтальную проектную скважину. После расчета экономически рентабельных извлекаемых запасов нефти на одну горизонтальную проектную скважину определяют площадь извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину 4.

Строят квадратную ячейку 5 площадью, равной площади извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину 4^/ или 4^//.

Затем строят квадратную сетку 6, площадью равной сумме площадей девяти квадратных ячеек 5, расположенных в три ряда по ширине и длине квадратной сетки.

Далее строят восемь горизонтальных скважин 4^/ и 4^// с длиной горизонтальных стволов, равной длине диагонали одной квадратной ячейки 5.

При этом располагают внутри квадратной сетки 6 четыре горизонтальные скважины 4^/ с горизонтальными стволами, направленными по диагонали квадратной сетки, и забоями, расположенными в углах квадратной сетки или в углах квадратной ячейки, находящейся в центре квадратной сетки, а также располагают снаружи квадратной сетки четыре горизонтальные скважины 4^// с горизонтальными стволами, направленными перпендикулярно квадратной сетке, и забоями в центре каждой стороны квадратной сетки (фиг.1).

Далее на структурной карте совмещают центр квадратной сетки 6 с точкой забоя пробуренной поисковой скважины 2 (фиг.2-4) с ориентацией наружных горизонтальных стволов скважины 4^// квадратной сетки 6 под углом 90° и 180° к линии простирания 1 (фиг.2-4) структуры.

Проектируют первый ряд 7 (фиг.2-4) квадратных сеток 6 вдоль линии простирания 1 (фиг.2-4) структуры до границ водонефтяного контакта 3 (фиг.2-4) с расстоянием между квадратными сетками 6, равным сумме двух длин горизонтальных стволов скважин 4^/ или 4^//. После этого проектируют ряды квадратных сеток 6 с расстоянием между рядами, равным длине горизонтального ствола скважины 4^/ или 4^// (фиг.2).

При этом квадратные сетки 6 располагают в шахматном порядке параллельно первому ряду 7 до заполнения всей структуры залежи объекта разработки.

Затем поворачивают квадратные сетки 6 на 22° 30^/ против или по часовой стрелки в первом ряду 7 относительно линии простирания структуры 1 (фиг.2-4), далее в каждом последующем ряде поворачивают квадратные сетки 6 на 22° 30^/ в противоположную сторону относительно квадратных сеток 6 предыдущего ряда, т.е. квадратные сетки 6 во втором ряду 8 (фиг.2-4) поворачивают на 22° 30^/ в противоположную сторону относительно квадратных сеток первого ряда, в третьем ряду 9 (фиг.2-4) поворотом на 22° 30^/ относительно второго ряда 8 (фиг.2-4) и т.д.

Такое размещение квадратных сеток 6 и их ориентация в горизонтальной плоскости на заданный угол поворота позволяет разместить в любой плоскости ровно восемь горизонтальных скважин 4^/ и 4^// (фиг.4), что важно для равномерной выработки извлекаемых запасов залежи объекта разработки и обеспечивает каждую скважину 4^/ и 4^// достаточным объемом запасов нефти для окупаемости и рассчитанной рентабельности.

Пример практического применения.

Предварительно, на закартированной наземными сейсмическими работами по методу общей глубинной точки - МОГТ 2Д структуре, определили элементы залегания по вероятному объекту разработки - свод с абсолютной отметкой -1050 м, линию простирания 1 с востока на запад и угол падения структуры 5°.

Далее пробурили поисковую скважину 2 на своде сейсмического поднятия и выполнили в ней геофизические исследования, включающие электрометрические, радиоактивные, акустические исследования.

Определили коллекторские свойства пластов проницаемость 0,035 мкм², вертикальная нефтенасыщенная мощность составила 20 м, тип коллектора карбонатный, абсолютная отметка водонефтяного контакта 3 - 1100 м, рассчитали экономически рентабельные извлекаемые запасы на одну горизонтальную проектную скважину, которая составили 20 тыс. т нефти.

Определили площадь извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину 4^/ или 4^// равную 160 тыс. м².

Построили квадратную ячейку 5 площадью 160 тыс. м², равной площади извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину 4^/ или 4^//.

Вычислили длину горизонтального ствола скважины 4^/ или 4^// равной длине диагонали одной квадратной ячейки 5, составляющая 566 м.

Затем построили квадратную сетку 6, площадью равной сумме площадей девяти квадратных ячеек 5, расположенных в три ряда по ширине и длине квадратной сетки 6.

Далее расположили восемь горизонтальных скважин 4^/ и 4^//, при этом расположили внутри квадратной сетки четыре горизонтальные скважины 4^/ с горизонтальными стволами, направленными по диагонали квадратной сетки, и забоями, расположенными в углах квадратной сетки 6 или в углах квадратной ячейки 5, находящейся в центре квадратной сетки 6, а также расположили снаружи квадратной сетки 6 четыре горизонтальные скважины 4^// с горизонтальными стволами, направленными перпендикулярно квадратной сетке 6, и забоями в центре каждой стороны квадратной сетки 6 (фиг.1).

Далее на структурной карте совместили центр квадратной сетки 6 с точкой забоя пробуренной поисковой скважины 2 с ориентацией наружные горизонтальные стволы скважин 4^// квадратной сетки 6 под углом 90° и 180° к линии простирания 1 структуры.

Спроектировали первый ряд 7 квадратных сеток 6 вдоль линии простирания 1 структуры до границ водонефтяного контакта 3 с расстоянием между квадратными сетками 6, равным сумме двух длин горизонтальных стволов скважин 4^//. После этого спроектировали ряды квадратных сеток 6 с расстоянием между рядами, равным длине горизонтального ствола скважины 4^/ или 4^// (фиг.2).

При этом квадратные сетки 6 расположили в шахматном порядке параллельно первому ряду 7 до заполнения всей структуры залежи объекта разработки.

Затем повернули квадратные сетки 6 на 22° 30^/ против или по часовой стрелки в первом ряду 7 относительно линии простирания 1 структуры, далее в каждом последующем ряде повернули квадратные сетки на 22° 30^/ в противоположную сторону относительно квадратных сеток 6 предыдущего ряда, т.е. квадратные сетки во втором ряду 8 повернули на 22° 30^/ в противоположную сторону относительно квадратных сеток первого ряда 7, в третьем ряду 9 поворотом на 22° 30^/ относительно второго ряда 8 и т.д. (фиг.3).

Такое размещение квадратных сеток и их ориентация в горизонтальной плоскости на заданный угол поворота позволили разместить в любой плоскости ровно восемь горизонтальных скважин 4^/ и 4^// (фиг.4), что важно для равномерной выработки извлекаемых запасов залежи объекта разработки и обеспечивает каждую скважину 4^/ и 4^// достаточным объемом запасов нефти для окупаемости и рассчитанной рентабельности.

Способ повышает эффективность разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами, равномерность выработки запасов нефти, поддерживает высокие темпы отбора запасов низкопроницаемых коллекторов за счет оптимального расположения стволов горизонтальных скважин по площади распространения нефтесодержащего пласта, а также расширение технологических возможностей.

Изобретение относится к способу разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами. Способ разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами включает определение элементов залегания, бурение поисковой скважины на своде сейсмического поднятия. После бурения в поисковой скважине проводят геофизические исследования, определяют коллекторские свойства пластов, насыщенность коллекторов флюидами, границы водонефтяного контакта, рассчитывают экономически рентабельные извлекаемые запасы нефти на одну горизонтальную проектную скважину, определяют площадь извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину. Строят квадратную ячейку площадью, равной площади извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину. Строят квадратную сетку, площадью равной сумме площадей девяти квадратных ячеек, расположенных в три ряда по ширине и длине квадратной сетки. Строят восемь горизонтальных скважин с длиной горизонтальных стволов, равной длине диагонали одной квадратной ячейки. Четыре горизонтальные скважины с горизонтальными стволами располагают внутри квадратной сетки, направленными по диагонали квадратной сетки и забоями, расположенными в углах квадратной сетки или в углах квадратной ячейки, находящейся в центре квадратной сетки. Снаружи квадратной сетки располагают четыре горизонтальные скважины с горизонтальными стволами, направленными перпендикулярно квадратной сетке, и забоями в центре каждой стороны квадратной сетки. На структурной карте совмещают центр квадратной сетки с точкой забоя пробуренной поисковой скважины. Проектируют первый ряд квадратных сеток вдоль линии простирания структуры до границ водонефтяного контакта с расстоянием между квадратными сетками, равным сумме двух длин горизонтальных стволов скважин. Проектируют ряды квадратных сеток с расстоянием между рядами, равным длине горизонтального ствола скважины. Квадратные сетки располагают в шахматном порядке параллельно первому ряду до заполнения всей структуры залежи объекта разработки. Поворачивают квадратные сетки на 22° 30^/ против или по часовой стрелке в первом ряду относительно линии простирания структуры, далее в каждом последующем ряде поворачивают квадратные сетки на 22° 30^/ в противоположную сторону относительно квадратных сеток предыдущего ряда. Технический результат заключается в повышении эффективности разработки залежи нефти, в равномерности выработки запасов нефти, в высоких темпах отбора запасов низкопроницаемых коллекторов. 4 ил.

Способ разработки залежи нефти с низкопроницаемыми коллекторами, включающий определение элементов залегания - свод, линию простирания и угол падения структуры, бурение поисковой скважины на своде сейсмического поднятия, расчет экономически рентабельных извлекаемых запасов нефти на одну горизонтальную проектную скважину, отличающийся тем, что после бурения в поисковой скважине проводят геофизические исследования, определяют коллекторские свойства пластов, насыщенность коллекторов флюидами, границы водонефтяного контакта, рассчитывают экономически рентабельные извлекаемые запасы нефти на одну горизонтальную проектную скважину, определяют площадь извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину, далее строят квадратную ячейку площадью, равной площади извлекаемых запасов на одну горизонтальную скважину, затем строят квадратную сетку, площадью равной сумме площадей девяти квадратных ячеек, расположенных в три ряда по ширине и длине квадратной сетки, далее строят восемь горизонтальных скважин с длиной горизонтальных стволов, равной длине диагонали одной квадратной ячейки, при этом располагают внутри квадратной сетки четыре горизонтальные скважины с горизонтальными стволами, направленными по диагонали квадратной сетки, и забоями, расположенными в углах квадратной сетки или в углах квадратной ячейки, находящейся в центре квадратной сетки, а также располагают снаружи квадратной сетки четыре горизонтальные скважины с горизонтальными стволами, направленными перпендикулярно квадратной сетке, и забоями в центре каждой стороны квадратной сетки, далее на структурной карте совмещают центр квадратной сетки с точкой забоя пробуренной поисковой скважины с ориентацией наружных горизонтальных стволов квадратной сетки под углом 90° и 180° к линии простирания структуры, проектируют первый ряд квадратных сеток вдоль линии простирания структуры до границ водонефтяного контакта с расстоянием между квадратными сетками, равным сумме двух длин горизонтальных стволов скважин, после этого проектируют ряды квадратных сеток с расстоянием между рядами, равным длине горизонтального ствола скважины, при этом квадратные сетки располагают в шахматном порядке параллельно первому ряду до заполнения всей структуры залежи объекта разработки, затем поворачивают квадратные сетки на 22° 30^/ против или по часовой стрелки в первом ряду относительно линии простирания структуры, далее в каждом последующем ряде поворачивают квадратные сетки на 22° 30^/ в противоположную сторону относительно квадратных сеток предыдущего ряда.