Патент на изобретение №2305762

(54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖИ ВЯЗКОЙ НЕФТИ ИЛИ БИТУМА

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области разработки нефтяных или битумных месторождений, а именно к способам добычи вязкой нефти или битума добывающими горизонтальными скважинами при тепловом воздействии на пласт через паронагнетательные горизонтальные скважины. Обеспечивает повышение эффективности вытеснения вязких нефтей или битумов, увеличение извлекаемых запасов за счет стабильного и непрерывного теплового воздействия на продуктивный пласт, эффективного использования теплоносителя, повышения охвата выработкой запасов вязкой нефти или битума по площади и разрезу, а также за счет снижения попутно добываемой воды и доли конденсата в объеме отбираемой продукции. Сущность изобретения: осуществляют бурение непрерывной горизонтальной скважины с размещением входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, условно-горизонтального участка скважины – по простиранию продуктивного пласта, выходного участка – вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, установку обсадной колонны, цементирование затрубного пространства, установку насосно-компрессорных труб с центраторами, закачку теплоносителя и отбор вязкой нефти или битума. Согласно изобретению уточняют распространение продуктивных толщин пласта по площади залежи, бурят, по крайней мере, одну пару непрерывных горизонтальных скважин, горизонтальный участок которых размещают параллельно один над другим в вертикальной плоскости на расстоянии, предотвращающем преждевременный прорыв конденсата к добывающей скважине. Устанавливают обсадные колонны с фильтром в интервале продуктивного пласта. Осуществляют цементирование затрубного пространства колонн до кровли продуктивного пласта, а закачку теплоносителя – через верхнюю горизонтальную нагнетательную скважину с устья и забоя скважины. Одновременно осуществляют отбор вязкой нефти или битума через нижнюю горизонтальную добывающую скважину с устья и забоя скважины при помощи сваба, причем траекторию ствола добывающей горизонтальной скважины размещают не ниже минимального расстояния до подошвы пласта вязкой нефти или битума или водобитумного контакта, увеличивающего безводный период эксплуатации скважин. 1 ил.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к области разработки нефтяных или битумных залежей, а именно к способам разработки вязкой нефти или битума добывающими горизонтальными скважинами при тепловом воздействии на пласт через нагнетательные горизонтальные скважины.

Известен способ добычи высоковязкой нефти и природного битума горизонтальными скважинами, пробуренными из вертикальных шахтных стволов, с применением теплового воздействия на продуктивный пласт (патент РФ №2029077, Е21В 43/24, опубл. 20.02.1995 г.).

Недостатком этого способа является низкая эффективность извлечения вязкой нефти и битума. Кроме того, способ является сложным и энергоемким в исполнении.

Известен также способ добычи нефти, включающий бурение и размещение в продуктивном пласте горизонтальных скважин, закачку рабочего агента через верхние горизонтальные скважины, а отбор нефти осуществляют из нижней горизонтальной скважины (патент США 5273111, Е21В 43/24, опубл. 28.12.1993 г.). Каждая добывающая горизонтальная скважина размещается вертикально ниже и горизонтально между двумя соответствующими верхними нагнетательными горизонтальными скважинами, и они параллельны друг другу. Верхние горизонтальные скважины располагаются около верхней границы пласта, а нижние добывающие – около нижней границы пласта. Расстояние между ними по вертикали должно быть достаточным для поддержания перепадов давления в потоке жидкости. Способ недостаточно эффективен при разработке и эксплуатации залежи вязкой нефти или битума. Отсутствует возможность циркуляции рабочего агента, например пара. Возможен преждевременный прорыв конденсата и подошвенных пластовых вод к добывающей скважине.

Наиболее близким по технической сущности является способ добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт, включающий бурение непрерывной горизонтальной скважины с размещением входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, условно-горизонтального участка скважины по простиранию продуктивного пласта, выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, установку обсадной колонны, цементирование затрубного пространства, установку насосно-компрессорных труб с центраторами, закачку теплоносителя и отбор вязкой нефти или битума (патент РФ №2211318, Е21В 43/24, опубл. 27.08.2003 г.). Закачивают теплоноситель с входного и выходного участков скважины, затем осуществляют отбор нефти по выходному участку при продолжении закачки теплоносителя по входному участку. Однако эффективность извлечения остается низкой из-за снижения стабильного прогрева всего объема продуктивного пласта, отбора с добываемой продукцией сконденсированного пара с начала разработки. При размещении горизонтального участка добывающей скважины не учитывается расположение границы водобитумного контакта (ВБК). Кроме того, процесс сложен и энергоемок в силу использования скважины для одновременной закачки теплоносителя и отбора вязкой нефти или битума при осуществлении отбора нефти по выходному участку и продолжении закачки теплоносителя по входному участку.

Технической задачей является повышение эффективности вытеснения вязкой нефти или битума, увеличение объема добычи за счет стабильного и непрерывного теплового воздействия, повышения охвата пласта воздействием на весь объем дренирования нагнетательной скважины, повышения К.П.Д. теплоносителя, повышения охвата выработкой запасов вязкой нефти или битума по площади и разрезу, а также за счет снижения попутно добываемой воды и доли конденсата в объеме отбираемой продукции.

Техническая задача решается способом разработки залежи вязкой нефти или битума, включающим бурение непрерывной горизонтальной скважины с размещением входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, условно-горизонтального участка скважины по простиранию продуктивного пласта, выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, установку обсадной колонны, цементирование затрубного пространства, установку насосно-компрессорных труб с центраторами, закачку теплоносителя и отбор вязкой нефти или битума.

Новым является то, что уточняют распространение продуктивных толщин пласта по площади залежи, бурят, по крайней мере, одну пару непрерывных горизонтальных скважин, горизонтальные участки которых размещают параллельно один над другим в вертикальной плоскости на расстоянии, предотвращающем преждевременный прорыв конденсата к добывающей скважине, устанавливают обсадные колонны с фильтром в интервале продуктивного пласта, цементирование затрубного пространства колонн осуществляют до кровли продуктивного пласта, закачку теплоносителя осуществляют через верхнюю горизонтальную нагнетательную скважину с устья и забоя скважины, одновременно осуществляют отбор вязкой нефти или битума через нижнюю горизонтальную добывающую скважину с устья и забоя скважины при помощи сваба, причем траекторию ствола добывающей горизонтальной скважины размещают не ниже минимального расстояния до подошвы пласта вязкой нефти или битума или ВБК, увеличивающего безводный период эксплуатации скважин.

Проведенные предварительные патентные исследования по патентному фонду и фонду научно-технической библиотеки института “ТатНИПИнефть” показали отсутствие идентичных или эквивалентных технических решений в сравнении с заявляемым способом. Это позволяет сделать вывод о соответствии решения критерию “новизна” и “изобретательский уровень”.

На чертеже представлена схема разработки залежи вязкой нефти или битума.

Залежь разбуривают скважинами по редкой сетке. Уточняют геологическое строение залежи, строят структурные карты, карты общих и эффективных нефтенасыщенных толщин, проводят лабораторные исследования керна, определяют вязкость нефти, проницаемость пласта, распространение продуктивных толщин пласта по площади залежи. Определяют фильтрационно-емкостные свойства и степень сцементированности нефте- или битумовмещающей породы, гидродинамические исследования с обязательным определением пластового давления и осуществляют моделирование процесса разработки. Выбирают участок с битумонасыщенными толщинами, равными сумме расстояний от нижней точки траектории добывающей горизонтальной скважины (ГС) до ВЕК или подошвы пласта вязкой нефти или битума, расстояния между параллельными траекториями добывающей и нагнетательной ГС и расстояния по вертикали от точки входа в продуктивный пласт, необходимого на искривление в продуктивном пласте для выхода на максимальную проектную глубину, бурят, по крайней мере, одну пару непрерывных горизонтальных скважин с выходом забоев на дневную поверхность (чертеж). Траекторию ствола добывающей ГС (1) размещают в интервале наиболее проницаемого прослоя, при этом своей самой нижней точкой она располагается выше подошвы пласта вязкой нефти или битума или ВБК (2) на минимальном расстоянии, увеличивающем безводный период эксплуатации скважины, определяемом в каждом конкретном случае на основе геогидродинамического моделирования. Нагнетательную ГС (3) размещают параллельно добывающей ГС, выше нее в вертикальной плоскости, на оптимальном расстоянии, предотвращающем преждевременный прорыв конденсата к добывающей скважине, определяемом в каждом конкретном случае по гидродинамическому моделированию. Скважины бурят, устанавливают обсадные колонны (4) с фильтром в интервале продуктивного пласта, цементирование затрубного пространства колонн осуществляют до кровли продуктивного пласта. Затем внутри обсадной колонны устанавливают насосно-компрессорные трубы (5), снабженные центраторами. Закачку теплоносителя осуществляют через верхнюю горизонтальную нагнетательную скважину с устья и забоя скважины, одновременно осуществляют отбор вязкой нефти или битума через нижнюю добывающую ГС (1) с устья и забоя скважины. Механизм вытеснения вязкой нефти или битума теплоносителем заключается в распространении зоны воздействия по всей площади. Нагнетаемый теплоноситель стремится в верхнюю часть пласта. При передаче тепла образуется конденсат, а прогретая вязкая нефть или битум вытесняется под действием собственного веса к добывающей скважине. Режим закачки выбирают в зависимости от проницаемости пласта, распространения продуктивных толщин пласта по площади залежи, вязкости нефти или битума. С целью максимального использования эффекта гравитации давление на забое нагнетательной скважины поддерживают близким к гидростатическому. В результате обеспечивается увеличение охвата пласта воздействием, стабильное и непрерывное тепловое воздействие на продуктивный пласт по всей длине нагнетательной горизонтальной скважины, расположенной над добывающей скважиной в вертикальной плоскости, эффективное использование теплоносителя, увеличение дебита и объемов добываемой продукции.

Отбор продукции производят при помощи сваба (6) с двух концов нижней добывающей горизонтальной скважины (5). Периодически замеряют дебит скважины, пластовое давление, температуру пласта по длине горизонтального участка скважины, обводненность продукции и регулируют режимы работы скважины. Разработка залежи вязкой нефти или битума предлагаемым способом позволяет повысить эффективность вытеснения вязкой нефти или битума, увеличить дебит и объем добычи вязкой нефти или битума за счет повышения охвата выработкой запасов по площади и разрезу, а также за счет снижения попутно добываемой воды, в том числе конденсата.

Пример конкретного выполнения.

Залежь природных битумов, представленная битумонасыщенными песчаниками, разбуривают редкой сеткой скважин. Выбирают участок с максимальными значениями эффективных нефтенасыщенных толщин от 18 до 40 м в сводовых частях куполов поднятий, контролирующих залежь. Залежь, приуроченная к уфимским отложениям, относится к массивному типу. Нижней границей для битумонасыщенного пласта являются ВБК. Он имеет ступенчатый характер. Устанавливают зоны развития максимальных и минимальных толщин битумонасыщенного коллектора по залежи. К периферии залежи толщины уменьшаются. Вязкость битума составляет в среднем 12206 мПа·с. Бурят две непрерывные ГС с размещением входных участков до залегания продуктивного пласта (чертеж), условно-горизонтальные участки скважин по простиранию продуктивного пласта, выходные участки вверх с наклоном от продуктивного пласта с выходом их забоев на дневную поверхность. Расстояние между точками входа в продуктивный пласт нагнетательной и добывающей ГС составляет 25 метров. Горизонтальные участки скважин размещают параллельно один над другим в вертикальной плоскости. Расстояние по вертикали между ними определяют по геогидродинамическому моделированию, оно составляет 5 метров. Траекторию ствола добывающей ГС своей самой нижней точкой располагают выше ВБК на 6-7 метров – минимальном расстоянии, увеличивающем безводный период эксплуатации скважин. Определяют данное расстояние путем геогидромоделирования. Уменьшение расстояния до ВБК приведет к прорыву подошвенной воды к стволу добывающей скважины в результате резкого различия вязкостей нефти и пластовой воды. Устанавливают обсадные колонны с фильтром в интервале продуктивного пласта. Цементирование затрубного пространства колонн осуществляют до кровли продуктивного пласта. Затем внутри обсадной колонны устанавливают насосно-компрессорные трубы (НКТ), снабженные центраторами. Закачку пара осуществляют через верхнюю нагнетательную ГС с устья и забоя скважины при давлении нагнетания 1,7 МПа. Одновременно осуществляют отбор битума через нижнюю добывающую ГС путем свабирования с устья и забоя скважины. Периодически определяют объемы нагнетаемого пара и добываемого битума, обводненность продукции, давление на устье и забое скважин. При необходимости изменяют режимы закачки пара и выбирают оптимальные режимы отбора битума.

Дополнительная добыча битума составила 4,6 тыс. т в год.

Способ разработки залежи вязкой нефти или битума позволяет повысить эффективность использования теплоносителя за счет увеличения коэффициента охвата пласта воздействием по площади и разрезу, увеличить дебит вязкой нефти или битума, объем добываемой продукции, снизить отбор попутно добываемой воды, предотвратить преждевременный прорыв конденсата к добывающей скважине, обеспечивает возможность регулирования процессом закачки и отбора продукции скважин и снижение энергозатрат.

Формула изобретения

Способ разработки залежи вязкой нефти или битума, включающий бурение непрерывной горизонтальной скважины с размещением входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, условно горизонтального участка скважины по простиранию продуктивного пласта, выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, установку обсадной колонны, цементирование затрубного пространства, установку насосно-компрессорных труб с центраторами, закачку теплоносителя и отбор вязкой нефти или битума, отличающийся тем, что уточняют распространение продуктивных толщин пласта по площади залежи, бурят, по крайней мере, одну пару непрерывных горизонтальных скважин, горизонтальные участки которых размещают параллельно один над другим в вертикальной плоскости на расстоянии, предотвращающем преждевременный прорыв конденсата к добывающей скважине, устанавливают обсадные колонны с фильтром в интервале продуктивного пласта, цементирование затрубного пространства колонн осуществляют до кровли продуктивного пласта, закачку теплоносителя осуществляют через верхнюю горизонтальную нагнетательную скважину с устья и забоя скважины, одновременно осуществляют отбор вязкой нефти или битума через нижнюю горизонтальную добывающую скважину с устья и забоя скважины при помощи сваба, причем траекторию ствола добывающей горизонтальной скважины размещают не ниже минимального расстояния до подошвы пласта вязкой нефти, или битума, или водобитумного контакта, увеличивающего безводный период эксплуатации скважин.

РИСУНКИ