способ термической разработки месторождений твердых углеводородов

Формула изобретения

1. Способ термической разработки месторождений твердых углеводородов, преимущественно газогидратных с нижележащим пластом горячей воды, включающий разбуривание залежи пересекающей пласты скважиной с системой горизонтальных боковых секций, формирование теплового поля в одном из пластов и отбор углеводородов из другого пласта, отличающийся тем, что бурение вышеупомянутой скважины производят с двумя горизонтальными ступенями, соответственно в верхнем продуктивном и нижнем пластах, из которых осуществляют бурение по меньшей мере двух боковых горизонтальных стволов в каждом пласте, замыкающихся друг с другом на проектной стыковочной траектории с образованием замкнутых каналов циркуляции между пластами, герметизируют околоскважинное пространство путем установки на концах горизонтальных стволов заколонных пакеров и производят дискретную перфорацию упомянутых стволов с образованием двух секций перфорации в начале и конце каждого ствола, затем осуществляют подачу под действием перепада давления между пластами горячей воды из нижнего пласта в верхний и принудительную подачу охлажденной воды из верхнего пласта в нижний до восстановления коллекторских свойств продуктивного пласта, после чего перекрывают участки боковых стволов между секциями перфорации внутриколонными пакерами для сообщения разобщенных секций перфорации с околоскважинными пространствами, при этом в процессе эксплуатации поддерживают непрерывную циркуляцию по образованным замкнутым каналам горячей воды из нижнего пласта и охлажденной из верхнего, а полученные продукты разложения гидратов - газ и воду - направляют для разделения в сепаратор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывную принудительную циркуляцию охлажденной воды осуществляют посредством насоса, установленного между горизонтальными ступенями скважины.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сепаратор устанавливают на верхней горизонтальной ступени пересекающей пласты скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области разработки месторождений углеводородов, в частности газогидратных месторождений.

Известен способ добычи газа из твердых газогидратов, согласно которому в газогидратной залежи создаются неравновесные термобарические условия путем снижения давления и подвода тепла, при этом теплоподвод осуществляют введением твердого сорбента в зону залегания газогидрата для поглощения воды с удельным тепловыделением, превышающем теплоту диссоциации твердого газогидрата (см. патент RU 2159323, Е 21 В 43/00, 1999).

Недостатком этого способа является необходимость создания наземных сооружений для подачи в зону залегания газогидрата через скважину твердого сорбента и последующей регенерации сорбента, а также малая площадь контакта сорбента в вертикальном стволе скважины с породой, содержащей газогидрат.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки месторождений твердых углеводородов, включающий разбуривание залежи системой сгруппированных по площади залежи скважин с горизонтальными участками, в каждой группе которой через один ряд скважин производят закачку теплоносителя в одни продуктивные пласты, а из другого осуществляют отбор углеводородов из других продуктивных пластов, причем в смежных группах скважин попеременно чередуют продуктивные пласты, в которые производят закачку теплоносителя и из которых отбирают углеводороды (см. патент US №5016709, Е 21 В 43/24, 1991).

Известный способ позволяет повысить эффективность процесса теплового воздействия за счет реализации принципа многоуровнего воздействия на пласты и, как следствие, увеличить степень нефтеизвлечения углеводородов.

К недостаткам способа относятся большой расход теплоносителя, а также сложность реализации многоуровневой схемы теплового воздействия, что в итоге снижает экономичность процесса разработки, повышая удельные затраты на единицу добываемой продукции.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа разработки месторождений твердых углеводородов с нижележащим пластом горячей воды, обеспечивающего интенсификацию процессов теплопередачи между пластами, а также исключение затрат на производство и закачку теплоносителя за счет реализации схемы циркуляции естественного теплового поля из нижнего пласта горячей воды в верхний продуктивный пласт.

Поставленная задача достигается тем, что в способе термической разработки месторождений твердых углеводородов, преимущественно газогидратных с нижележащим пластом горячей воды, включающем разбуривание залежи пересекающей пласты скважиной с системой горизонтальных боковых секций, формирование теплового поля в одном из пластов и отбор углеводородов из другого пласта, согласно изобретению бурение вышеупомянутой скважины производят с двумя горизонтальными ступенями, соответственно в верхнем продуктивном и нижнем пластах, из которых осуществляют бурение по меньшей мере двух боковых горизонтальных стволов в каждом пласте, замыкающихся друг с другом на проектной стыковочной траектории с образованием замкнутых каналов циркуляции между пластами, герметизируют околоскважинное пространство путем установки на концах горизонтальных стволов заколонных пакеров и производят дискретную перфорацию упомянутых стволов с образованием двух секций перфорации в начале и конце каждого ствола, затем осуществляют подачу под действием перепада давления между пластами горячей воды из нижнего пласта в верхний и принудительную подачу охлажденной воды из верхнего пласта в нижний до восстановления коллекторских свойств продуктивного пласта, после чего перекрывают участки боковых стволов между секциями перфорации внутриколонными пакерами для сообщения разобщенных секций перфорации с околоскважинными пространствами, при этом в процессе эксплуатации поддерживают непрерывную циркуляцию по образованным замкнутым каналам горячей воды из нижнего пласта и охлажденной из верхнего, а полученные продукты разложения гидратов - газ и воду направляют для разделения в сепаратор.

В предпочтительных вариантах реализации способа:

- непрерывную принудительную циркуляцию охлажденной воды осуществляют посредством насоса, установленного между горизонтальными ступенями скважины;

- сепаратор устанавливают на верхней горизонтальной ступени пересекающей пласты скважины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 приведена схема расположения основного ступенчатого горизонтального ствола и замкнутых боковых стволов для разработки месторождений газовых гидратов;

фиг.2 изображена схема бурения из основного ступенчатого ствола горизонтальных боковых стволов с восходящим пассивным и нисходящим активным участками;

на фиг.3 показана схема освоения скважины; на фиг.4 приведен пример разработки месторождения газовых гидратов.

На чертежах приняты следующие обозначения: пласт газовых гидратов 1; пласт горячей воды 2; горизонтальная скважина 3; верхняя 4 и нижняя 5 ступени горизонтального ствола; горизонтальные участки замкнутых боковых стволов 6 в пласте газовых гидратов; горизонтальные участки замкнутых боковых стволов 7 в пласте горячей воды; пассивный восходящий 8 и активный нисходящий 9 участки замкнутых боковых стволов; расширенное окончание восходящего участка замкнутого бокового ствола 10; хвостовик восходящего участка замкнутого бокового ствола 11; хвостовик нисходящего участка замкнутого бокового ствола 12; система наведения в башмаке хвостовика восходящего участка замкнутого бокового ствола 13; долото 14; двигатель-отклонитель 15; телеметрическая система 16; колонна бурильных труб 17; заколонные пакеры 18; тампонажный материал 19; внутриколонный пакер горизонтального участка замкнутого бокового ствола в пласте газовых гидратов 20; внутриколонный пакер горизонтального участка замкнутого бокового ствола в пласте горячей воды 21; межколонный пакер 22; интервал перфорации 23; насос для нагнетания охлажденной воды в пласт с горячей водой 24; сепаратор 25; направление движения охлажденной воды 26; направление движения горячей воды 27; линия выхода природного газа 28.

Способ разработки месторождения осуществляют следующим образом. Выбирают залежь газовых гидратов 1 с нижележащим пластом горячей воды 2. Бурят горизонтальную скважину 3 с верхней ступенью 4, проходящей в газогидратном пласте 1, и нижней ступенью 5 в пласте 2 с горячей водой на длину, обеспечивающую эффективную эксплуатацию залежи газовых гидратов 1. Цементируют тампонажным материалом 19 заколонное пространство горизонтальной скважины 3. Из нижней ступени 5 пласта 2 бурят горизонтальный боковой ствол с восходящим пассивным участком 8 и расширенным окончанием 10, причем спускают на бурильных трубах до расширенного окончания 10 хвостовик 11 с системой наведения 13 на башмаке и заколонными пакерами 18 и тампонируют. Из верхней ступени 4 бурят горизонтальный участок бокового ствола 6 с нисходящим активным участком 9. Активный нисходящий участок 9 выводят на заданную траекторию двигателем-отклонителем 15, управляемым телеметрической системой 16. Телеметрическая система 16 обменивается с системой наведения 13 информацией о процессе сопряжения траекторий бурящегося активного 9 и восходящего пассивного 8 участков. В результате маневров двигателя-отклонителя 15 нисходящий активный участок 9 выводится на общую стыковочную траекторию, и долото 14 сближается с расширенным окончанием 10 пассивного участка 8. Сближение завершается вхождением долота 14 в расширенное окончание 10, уменьшением подачи бурового раствора для отключения двигателя-отклонителя 15 и входом в башмак хвостовика 11. Далее на колонне бурильных труб 17 поднимают долото 14 и спускают хвостовик 12 в хвостовик 11, заколонными пакерами 18 герметизируют околоскважинное пространство, пакером 22 - межколонное пространство хвостовиков 11 и 12. Хвостовик 12 цементируют до подошвы газогидратного пласта 1. Противоположные горизонтальные участки боковых стволов 6 и 7 перфорируют в интервалах 23 с образованием двух секций перфорации в начале и конце бокового ствола 6 и 7. Между верхней 4 и нижней 5 ступенями устанавливают насос 24 для нагнетания охлажденной воды в боковые стволы 7, в верхней ступени 4 - сепаратор 25 для разделения газа и воды.

Процесс освоения скважины и вывода ее на стационарный режим работы начинают с непрерывной подачи горячей воды 27 из нижнего пласта 2 в верхний 1, осуществляют естественным путем за счет перепада давления между пластами 1 и 2, и принудительного нагнетания охлажденной воды 26 из верхнего 1 в нижний пласт 2. После восстановления коллекторских свойств в околоскважинном пространстве газогидратной залежи 1, контролируемого по выходу газа на линии 28, перекрывают хвостовики 11, 12 горизонтальных участков боковых стволов 6 и 7 внутриколонными пакерами соответственно 20 и 21 между интервалами перфорации. Затем в процессе эксплуатации залежи поддерживают непрерывную циркуляцию горячей воды 27 из нижнего пласта 2 через перфорационные отверстия 23 в газогидратный пласт 1 и нагнетение охлажденной воды 26 из верхнего 1 пласта в нижний 2, а полученные продукты разложения гидратов под действием горячей воды 27 - газ и воду разделяют в сепараторе 25, установленном в верхней ступени 4, причем охлажденную воду нагнетают в пласт 2 насосом 24, установленным между горизонтальными ступенями 4 и 5, а газ подают на устье скважины 3 и далее к потребителю.

Таким образом, предложенный способ разработки позволяет использовать постоянно возобновляемый источник тепла Земли - горячую пластовую воду, способствующую разложению газовых гидратов на газ и воду с одновременной утилизацией последней, используемой для поддержания пластового давления без подъема ее на земную поверхность, что обеспечивает значительный экономический эффект и поддержание экологического равновесия.