способ разработки нефтяного месторождения

Формула изобретения

Способ разработки нефтяного месторождения, включающий подачу через нагнетательные скважины веществ, воздействующих на нефтяной пласт ионизирующей радиацией, отличающийся тем, что в качестве веществ, воздействующих на нефтяной пласт ионизирующей радиацией, используют капсулы с источниками радиации на основе кобальта-60, или цезия-137, европия-154, европия-152, обеспечивающими дозу облучения не менее 4 кГр, при этом капсулы с источниками радиации подают в нагнетательные и эксплуатационные скважины в зону продуктовых пластов на глубину не менее 0,1 км.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам интенсификации добычи нефти средней и повышенной вязкости, и может быть использовано для обработки призабойной зоны пласта и нефтяного пласта в целом.

Известен способ разработки нефтяного месторождения, содержащего нефть средней и повышенной вязкости, заключающийся в нагнетании в пласт через нагнетательные скважины оторочек двуокиси углерода и минерализованной воды с концентрацией солей не менее 350 кг/м³. Способ обеспечивает повышение коэффициента нефтеотдачи скважины (RU, патент №1469940, 27.11.99, Е 21 В 43/22). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ разработки нефтяного месторождения (патент РФ №2127359, 10.03.1999), который заключается в подаче через нагнетательные скважины веществ, воздействующих на нефтяной пласт ионизирующей радиацией.

Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего интенсификацию извлечения нефти с одновременной деструкцией тяжелых фракций углеводородов, уменьшение содержания серы, повышение нефтеотдачи из скважин.

Технический результат заключается в повышении эффективности процесса извлечения нефти за счет уменьшения вязкости, снижения пенообразования.

Сущность изобретения заключается в том, что способ разработки нефтяного месторождения включает подачу через нагнетательные скважины веществ, воздействующих на нефтяной пласт ионизирующей радиацией, в качестве которых используют капсулы с источниками радиации на основе кобальта-60, или цезия-137, или европия-154, или европия-152, обеспечивающими дозу облучения не менее 4 кГр, при этом капсулы с источниками радиации подают в нагнетательные и эксплуатационные скважины на глубину не менее 0,1 км в зону продуктивного пласта.

При действии ионизирующего излучения на органические вещества биогенного происхождения(нефть) проходят деструктивные процессы, выделяются низкомолекулярные газообразные продукты (водород, метан, этан, оксид углерода и т.д.). Вязкие нефти, обогащенные асфальто-смолистыми отложениями и ароматическими углеводородами, в результате радиационного крекинга будут переходить в более легкие фракции с содержанием углеводородов С₄-С ₇.

В качестве капсул с источниками радиации используют:

- источник типа ГИК-5-ГИК-9 (Со-60) представляет собой металлические стержни диаметром 8-10 мм и длиной 90 мм, заключенные в герметичные капсулы из нержавеющей стали с активностью от 80-100 Ки/г;

- источник на основе цезия-137 типа ИГИ-Ц-11-ИГИ-Ц-14, удельная активность 20 Ки/г;

- альфа и бета-излучение (Европий-152, европий-154) ИРУС-1,2.

Источник типа РИТ, удельная активность менее 0,1 Ки/г;

Тепловыделение источников:

- Со-60 удельное энерговыделение 175 Вт/г;

- Цезий-137 - удельное энерговыделение 0,38 Вт/г;

- Европий-152, Европий-154 удельное энерговыделение 141 Вт/г.

Под действием ионизирующего излучения на газоводные материалы в качестве продуктов радиолиза образуются активные кислородосодержащие частицы ОН, НО₂, О ^-, О^-, H₂О₂, а радиолиз органических веществ нефти (50-75% насыщенные и 16-27% ароматические углеводороды) сопровождается выделением низкомолекулярных газообразных продуктов (метан, этан, водород) и радиационной деструкцией парафино-асфальтено-смолистых отложений.

Величина дозы облучения насыщенной кислородом водонефтяной эмульсии определяется количеством содержащихся в ней органических веществ, сульфидной серы и временем ее нахождения в зоне облучения, т.е. эффективностью фильтрации газонефтяных потоков через поры продуктового горизонта к эксплуатационной скважине

Осуществление способа проиллюстрировано следующими примерами, проведенными на лабораторной установке на воднонефтяной эмульсии в соотношении 30:1.

Эксперимент проводили на лабораторной установке с мощностью дозы облучения до 40 кГр/час.

Как видно из таблицы 1, в результате воздействия излучения при дозах 4-20 кГр общее содержание сульфидов в нефти уменьшается от 1000 до 790 мг/л, т.е. примерно на 20% при максимальной дозе облучения. При этом соответственно возрастает содержание сернистых соединений S₂O^-2₃ от 170 до 240 мг/л, т.е. на 40%.

Сернистые соединения являются более растворимыми в водных фракциях, что приведет к уменьшению общего содержания в углеводородной фракции. В этом же диапазоне облучения, как видно из таблицы 1, уменьшается содержание тяжелых углеводородов (парафины) от 1800 до 1690 мг/л, т.е., примерно, на 6%. Контрольный опыт без облучения в этих же условиях существенного эффекта в изменении содержания сернистых соединений и парафина не дает.

Кроме того, процесс окисления по предлагаемому способу идет практически без образования пены, высота пены при продолжительности процесса 180 минут в 6 раз меньше.

Использование предлагаемого способа подготовки нефтегазовой эмульсии обеспечивает по сравнению с известными термическими способами меньший расход на окисление и снижение вязкости нефти, что, в свою очередь, снижает невозвратные потери при добыче нефти, упрощает технологическое и аппаратурное оформление способа. Ионизирующая радиация радионуклидов не требует подвода энергии извне и может использоваться десятки и сотни лет в продуктовых нефтесодержащих горизонтах (в зависимости от периода полураспада используемых изотопов).

При загрузке месторождения, содержащего порядка 10⁵ т запасов нефти на глубину 2 км капсулами с источниками радиации на основе кобальта-60 с суммарной активностью 10⁶ Ки до полного распада 30 лет выделяет 10⁶ кВт·ч лучевой энергии. За этот период каждая тонна месторождения поглощает в среднем 10 кВт·ч лучевой энергии 10⁶ Вт·ч/10⁵ т, или будет облучено до поглощенной дозы в среднем 3,6 Мрад, или 36 кГр.

В таблице 2 приведены значения вязкости нефти в зависимости от дозы облучения.

Применение капсул с указанными источниками радиации не только позволяет реализовать радиационно-химический крекинг нефти и уменьшить в ней содержание сульфидов, но и приводит к образованию органических кислот, альдегидов и кетонов, которые способствуют устранению биобрастания и биокоррозии насосов, запорной арматуры, трубопроводов, емкостей и т.д., т.к. эти продукты реакции наряду с ионизирующей радиацией угнетающе действуют на развитие микроорганизмов и водорослей.

В нагнетательных скважинах ионизирующее излучение активирует ПАВ. Например, разрушая полимерные оболочки мелкодисперсного диоксида кремния и стимулируя гелеобразование с водой в больших объемах парового пространства пласта, применение ионизирующего излучения приводит в конечном итоге к повышению дебита нефтегазового сырья в скважинах. Кроме того, разработанный способ обеспечит захоронение радионуклидов на глубине пласта 2-5 км для более интенсивной разработки нефтяных месторождений с последующим замораживанием неработающих истощенных скважин.