способ разработки углеводородной залежи

Формула изобретения

1. Способ разработки углеводородной залежи, включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор углеводородов через добывающие скважины и вибросейсмическое воздействие, отличающийся тем, что вибросейсмическое воздействие проводят одновременно с отбором углеводородов при ступенчато увеличивающейся во времени амплитуде и/или частоте колебаний, при этом амплитуду и частоту колебаний определяют по формуле

П_ij n_ij П_0i t_ij,

где i 1 для амплитуды;

i 2 для частоты колебания;

j порядковый номер ступени;

П_0i начальные значения амплитуды, мкм, частоты, Гц, колебаний, Гц;

n_ij коэффициент увеличения амплитуды частоты для j-й ступени;

t_ij относительный временной интервал для ступени.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вибросейсмическое воздействие проводят при увеличивающейся во времени амплитуде колебаний и уменьшающейся во времени частоте колебаний.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в пласте формируют волну с формой фронта, соответствующей форме залежи.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность излучения увеличивают соответственно уменьшению проницаемости пропластков и уменьшают соответственно увеличению проницаемости пропластков.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что распространение фронта волны направляют параллельно напластованию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при разработке углеводородных залежей.

Известен способ разработки углеводородной залежи, включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор углеводородов через добывающие скважины и вибросейсмическое воздействие на пласт /1/.

Недостаток способа заключается в его низкой конечной нефтеотдаче, так как вибросейсмическое воздействие производят с постоянной амплитудой и частотой колебаний, что не позволяет вовлечь в разработку трудноизвлекаемую нефть, заключенную в зонах нефтенасыщенной породы (целики остаточной нефти).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ разработки обводненной углеводородной залежи, включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор углеводородов через добывающие скважины и вибросейсмическое воздействие на пласт.

Вибросейсмическое воздействие на пласт осуществляют в диапазоне частот от 1 Гц до 150 Гц по площади поэтапно снизу вверх по восстанию пласта. При этом упругое поле направлено поперечно по отношению к направлению гравитационного перемещения жидкости в пласте /2/.

Влияние упругого поля связано с ускорением гравитационной сегрегации остаточной нефти, находящейся в форме капель, ганглий и т.д. Недостатками этого способа являются конечная нефтеотдача, значительное время разработки, т. к. вибросейсмтическое воздействие проводят без изменения частоты и амплитуды во времени и без учета направления непластования залежи. Кроме того, вибросейсмическое воздействие осуществлено при отсутствии фильтрации в пласте (раздельно с добычей углеводородов). При этом стоячие целики нефти не вовлекаются в разработку. В связи с плохим вовлечением целиков остаточной нефти в разработку обводненной залежи время разработки достигает десятков лет.

Целью изобретения является увеличение конечной нефтеотдачи углеводородной залежи и сокращение времени ее разработки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки углеводородной залежи, включающем закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор углеводородов через добывающие скважины в вибросейсмическое воздействие, согласно изобретению вибросейсмическое воздействие проводят одновременно с отбором углеводородов при ступенчато увеличивающейся во времени амплитуде и/или частоте колебаний, при этом амплитуду и частоту колебаний определяют по формуле:

П_ij П_oi t_ij,

где i 1 для амплитуды,

i 2 для частоты колебаний,

j порядковый номер ступени,

П_o начальные значения амплитуды мкм, частоты Гц,

П_ij коэффициент увеличения амплитуды частоты доли j-й ступени,

t_ij относительный временной интервал для степени.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что вибросейсмическое воздействие проводят при увеличивающейся во времени амплитуде колебаний и уменьшающейся во времени частоте колебаний, в пласте формируют волну с формой фронта, соответствующей форме залежи, интенсивность излучения увеличивают соответственно уменьшению проницаемости пропластков и уменьшают соответственно увеличению проницаемости пропластика, распространение фронта волны направляют параллельно напластованию.

На залежи, состоящей из пластов и пропластков, на расстоянии от скважины имеется много целиков (разных размеров), не вошедших в разработку. Для страгивания целика с места и вовлечения его в разработку необходимо, чтобы действующее на него суммарное давление было больше или равно некоторой критической величине P_н:

P_н < P_в - P₁₂ + P_в -G₁ (1),

где P_в разность давлений в промытой зоне в пласте около неподвижного целика;

P₁₂ гистерезис капиллярных сил;

P_в давление на целик при вибросейсмическом воздействии;

P_н разность давлений на концах целика;

G₁ начальный градиент сдвига.

Для неравенства (1) при P_в = 0 существует критический размер целика L^*_o Все целики, имеющие размер до критического вовлечения в разработку, а меньше

нет. При вибровоздействии P_в не равно 0 соотношение (1) изменяется, и критический размер целика уменьшается или относительная длина критического целика К=1/ L^*_o становится < 1.

При этом часть целиков, которая имела размеры L^*_o, при вибровоздействии начнет вовлекаться в разработку, что снижает количество "застрявшей" в пласте и увеличивает нефтеотдачу пласта.

Таким образом, количество целиков, которые вовлекаются в разработку, зависит от амплитуды и частоты вибрационного воздействия, а также от физико-геологических свойств земли. При ступенчатом изменении частоты и амплитуды колебаний происходит последовательное вовлечение целиков всех длин.

Для повышения энергии вибросейсмического воздействия в пласте в нем формируют волну с формой фронта, соответствующей форме залежи. Амплитуда колебаний в данной точке пласта зависит от формы фронта волны. При сферической форме фронта энергия, поступаемая в дальние точки, находящиеся у кровли или подошвы пласта, может быть недостаточной для страгивания значительной части целиков, а при цилиндрической форме фронта на том же расстоянии от скважины энергия может быть достаточной. Для достижения в определенных точках пласта необходимого уровня вибросейсмической энергии в зависимости от расположения скважины по отношению к дальним точкам пласта выбирают форму фронта волны, соответствующей форме залежи. В противном случае часть пласта останется неохваченной воздействием. При вибросейсмическом воздействии из скважины целесообразно создать волны с цилиндрической формой фронта, т.к. в этом случае увеличивается охват пласта воздействием. Причем для лучшего вовлечения целиков в разработку создают движение углеводородов (отбор) одновременно с вибросейсмическим воздействием на пласт. При этом распространение волны происходит в направлении фильтрации, т.е. по напластованию пласта, что способствует более интенсивному страгиванию целиков нефти.

Таким образом, распространение волн направляют параллельно напластованию. По толщине пласта пропластки имеют разную проницаемость, поэтому для более полного вовлечения целиков в разработку (страгивания) на них следует воздействовать колебаниями разной (соответственно проницаемости) и интенсивности. Интенсивность излучения увеличивают соответственно уменьшению проницаемости пропластков и уменьшают соответственно увеличению проницаемости пропластков.

В пласт через нагнетательные скважины закачивают рабочий агент и осуществляют отбор углеводородов через добывающие скважины. Одновременно с отбором углеводородов производят вибросейсмическое воздействие на пласт. Предварительно на основании геологических данных залежи определяют начальную амплитуду и частоту колебаний, время обработки, выбирают форму фронта волн вибросейсмического воздействия (в соответствии с формой залежи). Выбирают режим вибровоздействия, т.е. увеличения или уменьшение амплитуды и/или частоты колебаний в зависимости от конкретных условий нахождения целиков в пласте.

Конкретно вибросейсмическое воздействие проводят при ступенчатой увеличивающейся во времени амплитуде и/или частоте колебаний, при этом амплитуду и частоту колебаний определяют по формуле:

П_ij=П_ij П_oi t_ij,

где i 1 для амплитуды,

i 2 для частоты колебаний,

j порядковый номер ступени,

П₀ начальные значения амплитуды мкм, частоты Гц,

n_ij коэффициент увеличения амплитуды частоты для j ступени,

t_ij относительный временной интервал для ступени.

Кроме того, вибросейсмическое воздействие проводят при увеличивающейся во времени амплитуде колебаний и уменьшающейся во времени частоте колебаний.

Осуществляют первое вибровоздействие на пласт (1 ступень) согласно выбранному режиму с заданной частотой, амплитудой колебаний и временем воздействия. При этом распространение волн ориентируют параллельно напластованию.

Последующее вибровоздействие (2 ступень) проводят аналогично, но с другой амплитудой и/или частотой (согласно режиму). Таким образом осуществляют все последующие ступени вибровоздействия.

Пример. Способ реализован на Абдрахмановской площади Ромашкинского месторождения, пласт Б, имеющем следующие характеристики:

_в 0,3 МПас вязкость воды;

_н 1,65 сПас вязкость нефти;

P 0,01 МПа перепад давления;

G₁ 0,001 МПа/м начальный градиент давления;

G₂ 0 начальный градиент давления;

L 350 м расстояние между скважинами;

S₀ 0,2 нефтенасыщенность пласта;

h 4,4 толщина пласта;

Q_k 10 м³/сут дебит скважины;

k 0,075 мкм² коэффициент проницаемости пласта;

m 0,21 пористость пласта.

Залежь по форме близка к цилиндрической. Месторождение эксплуатируют (ППД) путем закачивания воды в нагнетательные скважины в объеме 26 млн. м³/год (общий объем) и добычи углеводородов из эксплуатационных скважин с общим объемом добычи 1,4 млн. т/год.

Коэффициент нефтеотдачи до вибросейсмического воздействия равен 0,341 (34,1%).

Пример 1. На основании геолого-физических данных пласта выбирают начальные параметры вибросейсмического воздействия равными: время отработки - 5 сут (t₁ 5 безразм). Амплитуда колебаний 1,7 мкм, частота колебаний 10 Гц. Вибросейсмическое воздействие проводят одновременно с добычей углеводородов. При этом источники колебаний распределяют по мощности пласта и устанавливают параллельно напластованию в соседней остановленной скважине. Используемые источники колебаний создают волну цилиндрической формы фронта. Напротив пропластков с проницаемостью 75 мД интенсивность источников колебаний составляет 0,5 Вт/см² (или мощность источников 1 кВт на 1 м пласта), а пропластков с проницаемостью 750 мД источники имеют интенсивность 0,05 Вт/см² (или 0,1 кВт на 1 м). Первую ступень вибросейсмического воздействия проводят в течение 5 сут с выбранными начальной частотой и амплитудой колебаний. На второй ступени вибросейсмического воздействия амплитуду колебаний увеличивают до 17 мкм, а частоту колебаний оставляют прежней, равной 10 Гц. Вибросейсмическое воздействие в течение 7 сут. На третьей ступени амплитуду колебаний увеличивают до 26 мкм, а частоту колебаний оставляют прежней и проводят воздействие в течение 15 сут. Результаты вибросейсмического воздействия сведены в табл. 1.

Пример 2. Проводят вибросейсмическое воздействие аналогично примеру 1, но при постоянной амплитуде 16 мкм и увеличивающихся во времени частотах колебаний 10 Гц (в течение 1 сут) и 100 Гц (в течение 5 сут). Результаты изменения коэффициента нефтеотдачи даны в табл. 2.

Пример 3. Проводят вибросейсмическое воздействие аналогично примеру 1, но при увеличении амплитуды от 1,7 мкм до 2,6 мкм и соответственном увеличении частоты от 10 Гц до 100 Гц. Изменения коэффициента нефтеотдачи даны в табл. 3.

Пример 4. Проводят вибросейсмическое воздействие аналогично примеру 1, но при увеличении амплитуды от 2,6 мкм до 26 мкм и соответственно уменьшении частоты от 100 Гц до 10 Гц. Результаты изменения коэффициента нефтеотдачи даны в табл. 4.

Пример 5. Проводят вибросейсмическое воздействие аналогично примеру 1, но волной, имеющей сферическую форму фронта. Результаты изменения коэффициентов нефтеотдачи представлены в табл. 5, которая показывает уменьшение коэффициента нефтеотдачи.

Таким образом, проведение вибросейсмического воздействия согласно изобретению позволяет увеличить конечную нефтеотдачу на 5-7% и сократить срок разработки на 10 лет.