Способ разработки нефтяного месторождения методом внутрипластового горения Советский патент 1990 года по МПК E21B43/24 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увел 1чения конечного коэффициента нефтеотдачи пластов при разработке месторождений методом внутрипластового горения.

Цель изобретения - увеличение нефтеотдачи.

Способ осуществляют следующим обра- зои.

В нагнетательной скважине инициируют процесс внутрипластового горения. Затем приступают к закачке воздуха и воды в соотношениях, обеспечивающих существование сверхвлажного горения и перемещение по пласту зоны парового плато. После прорыва парового плато в добывающие скважины в нагнетательной скважине проводят повторное инициирование горения, а

воздух и воду закачивают в соотношениях, обеспечивающих существование Е пласте высокотемпературного горения (с температурой фронта, превышающей температуру парового плато при сверхвлажном горении),

Отбор нефти производят добывающими скважинами.

При реализации сверхвлажного горения процесс горения протекает в низкотемпературном режиме (200-ЗьО°С) и в сущности представляет собой жмдкофазное окисление углеводородов нефти. Процесс горения при таких уровнях температуры характеризуется протеканием реакций в кинетической или переходной областях и носит выраженный колебательный характер. Вследствие того, что в этих процессах про- исходитлишь обгорание периферии молекул углеводородов, не сопровождающееся

чвЕУ

iCUJ

глубокой деструкцией т. скелета, ЗНЕЧМ- тельная часть нефти (до 50%) в виде коксо- подобного остатка остается в выжженной зоне породы после прохождения тепловой волны. Кроме того, происходит снижение коэффициента использования кислорода и увеличение вязкости добываемой нефти вплоть до образозанмя в ней суспензии твердых продуктов жидкофазного окисления.

Проведение процесса сверхвлажного горения согласно известному способу включает инициирование процесса горения в нефтяном пласте (наприр ер, с помощью электронагревателя), добычу нефти за счет продвижения фронта горения путем закачки в пласт воздуха м вгУды. При этом вода закачивается в таком количестве, чтобы обеспечивалось протекание процесса сверхвлажного горения. Водовоздумлное от- ношение при осуществлении сверхвлажного горения составляет 0,002-0,010 ,

Предлагаемый спосо,б включает на начальном этапе такие же операции, однако после завершения процесса сверхвлажного горения на том же участке создается повторный высокотемпературный фронт путем инициирования процесса горения в нагнетательной скважине, которая уже использовалась для создания фронта сверх- влажного горения нефти. Для облегчения процесса ь нициирования призабойная зона скважины может быть насыщена предва рительно нефтью, количество которой определяется размерами указанной зоны, После инициирования в пласт продолжает нагнетаться воздух для поддержания а нем процесса горения. Вместе с воздухом может н-эгнетаться вода, однако se фличестео : должно обеспечивать протекание процесса горения в высокотемпературном режиме. При осуществлении повторного высокотемпературного фрс-нта горения объем закаченного воздуха определяется количеством твердого коксоподобного остатка, остаю- щегося в матермале коллектора после прохождения тепловой волны сверхвлажно С горения. Количество этого коксоподобного остатка может быть определено по результатам отбора керно% из зог-:, подвергшихся воздействию процесса сверхвлажного горения.

Создание повторного высокотемпературного фронта горения не предполагает изменения схемы расположения скважин, т.е. применяется схема, используемая в процессе сверхвлажного горения.

Предлагаемый способ позволяет более полно извлекать нефть из пластов, эксплуа- тировавшихся ранее в режиме сверхвлажfioro горения. При этом дополнительное количество нефти извлекается за счет крекинга тяжелых нефтяных остатков под воздействием высокой температуры. В ходе высокотемпературного процесса горения в пласте генерируется большое количество тепла, которое уже не тратится на подготовку топлива и может быть использовано не только для крекинга коксоподобных углеводородов нефти, но и для прогрева зон пласта, ранее не охваченных тепловым воздействием. Процесс сверхвлажного горения, реализуемый на первом этапе предлагаемого способа, считается законченным после начала подъема температуры в добывающих скважинах и увеличения обводненности добываемой продукции, что указывает на приближение зоны парового плата к добывающим скважинам. При этом повторный высокотемпературный фронт может быть создан как сразу после завершения процесса сверхвлажного горения, так и по истечению довольно значительного промежутка времени (например, месяца, года и т.д.).

При осуществлении предлагаемого способа используют нефтенасыщенный коллектор одного из месторождений высоковязких нефтей. Нефтенасыщенность кернового материала 41,2%, Характерист / ки нефти: плотность 943 кг/м, вязкость 1100 МПа - с (20°С). Порода представляет собой смесь несцементированных песчаников, песков и алевролитов с основным содержанием (90 мае,%) фракции 0,05-0,25 мм. Ммнерало- г еский состав, мас.%: кварц 3€, полевые ишйты 2Е , cG/ioj-iKH породы 45.

Эксперименты проводят на лабораторной установка высокого давления, основной частььо которой является кернодержатель, выполненный мз нержавеющей стали с знутренним диаметром 28 мм, внешним ди- дметром 39 мм, длиной 330 мм. Кернодержатель снабжен по оси термопарным карманом. Реактор загружается нефтенасы- щенным коллектором, Давление воздуха в .еонодегжзтеле 1,0 МПа. Кернодержатель помещают з термостат для прэдвармтельно- го прогрева нефтенасыщенного коллектора до заданной температуры. Точность поддержания температуры в модели пласта ± 1°С. После прогрева кернодержателя в него подают газ-окислитель, в качестве которого используют кислород воздухе. Температуру тепловой волны и скорость ее распространения фиксируют с помощью трех стационарно расположенных термопар. Расстояние между термопарами 10см.

Пример 1. Кернодержатель набивается материалом коллектора, помещается s термостат и прогревается до 260 С. После Прогрева кернодержателя в него подавает- ся воздух с расходом 0.12 . После образования устойчивого фронта горения в модель подается вода. Водовоздушное отношение составляет 3,50 .Термопарами зафиксировано образование тепловой волны со средней температурой ЗЮ Ч:. Уровень температуры указывает на протекание процесса сверхвлажного внут- рипластового горения нефти. Скорость распространения фронта горения 2,40 см/мин, коэффициент использования киЬлорода 65%, достигнутый коэффициент нефтеотдачи 38%. Анализ кернового материала из выжженной зоны на содержание.в нем неизвлеченного углерода показывает; что 48 8 мас.% от исходного количества углеро- да остается в материале коллектора в виде неподвижного коксоподобного остатка. Кроме того, в добытой нефти наблюдается образование суспензии твердых продуктов жидкофазного окисления, которые по истечению 10-15 сут выпадают в осадок.

Затем после прохождения процесса сверхвлажного вкутрипластового горения нефти в модель прекращают закачку воздуха и воды. После равномерного прогрева кернодержателя до в модель вновь подают воздух с тем же расходом. Термопарами зафиксировано образование устойчивого высокотемпературного фронта с температурой 490°С. Скорость распространения тепловой волны 0,77 см/мин. В ходе эксперимента из модели извлечено дополнительное количество нефти, и суммарный коэффициент нефтеотдачи после прохождения двух фронтов внутрипластового горения составил 50%.

Пример 2. Эксперимент проводят аналогично примеру 1. Водовоздушное отношение при осуществлении процесса сверхвлажного внутрипаастового горения

нефти составляет 3.43 Ю . Температура тепловой волны 350°С, скорость ее распространения 2,10 см/мин, коэффициент использования кислорода 80%, коэффи- циент нефтеотдачи 35,3%.

Затем в модели организовано прохождение повторного высокотемпературного фронта горения с водовоздушным отношением 1,88 10 Скорость распрост- 0 ранения тепловой волны 1,10 см/мин. Температура фронта горения, зафиксированная термопарами, 410°С, коэффициент использования кислорода 95%. Суммарный коэффициент нефтеотдачи 47%. 5 Таким образом, лабораторные эксперименты свидетельствуют о возможности создания и распространения второго фронта - внутрмпластового горения в пластах, ранее эксплуатировавшихся в режиме сверхвлаж0 него горения.

Таким образом, предлагаемый спосоо обесЬечивает увеличение коэффициента нефтеотдачи пластов до 47-50% по сравнению с 35-38% при осуществлении процесса

25 сверхвлажного внутрипластового горения

нефти.

ф о р м у л а и 3 о v р е т е н и я Способ разработки нефт)жого месторождения методом внутрипластового горе30 ния, включающий инициирование горения в призабойной зоне нагнетательной скважины, закачку воздуха и воды в соотношениях, обеспечивающих реализацию свархвлажно- го внутрипластового горения, перемещение

35 по пласту пароаого плато и отбор нефти через добывающие скважины, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью увеличения нефтеотдачи, после прорыва- парового плато в добывающие скважины, в нагнетательной

40 скважине проводят повторное инициирова-. ние горения, з воздух и воду закачивают в соотношениях, обеспечивающих существо- вание в пласте фронта горения с температурой, превышающей температуру парового 45 плато при сверхБлажном горении.

Изобретение относится к добыче нефти и может быть использовано при разработке месторождений методом внутрипластового горения. Цель - увеличение конечного коэффициента нефтеотдачи пластов, ранее эксплуатировавшихся в режиме сверхвлажного горения. Для этого в нагнетательной скважине производят инициирование внутрипластового горения. Воздух и воду закачивают в соотношениях, обеспечивающих реализацию сверхвлажного внутрипластового горения. После прорыва теплового фронта в добывающие скважины в нагнетательной скважине производят повторное инициирование горения, а воздух и воду закачивают в соотношениях, обеспечивающих существование в пласте высокотемпературного горения. Это позволяет увеличить нефтеотдачу пласта за счет вытеснения части нефти, остающейся в пласте за паровым плато при сверхвлажном горении.