способ добычи из подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов

Формула изобретения

Способ добычи из подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов, содержащий бурение по определенной сетке и подготовку к эксплуатации добывающих скважин, которые заканчивают горизонтальными участками в залежи, и нагнетательных скважин, горизонтальные участки которых заканчивают в залежи выше уровня добывающих скважин, создание проницаемой зоны между нагнетательными и добывающими скважинами, закачку теплоносителя в нагнетательные скважины и одновременный отбор углеводородов из добывающих скважин, отличающийся тем, что в нагнетательных скважинах формируют ряд из нескольких горизонтальных участков, сориентированных в стороны добывающих скважин на 95-99% длины до каждой из добывающих скважин, затем эти горизонтальные участки расширяют водяной фрезой по всей долине, а в каждой из добывающих скважин формируют ряд из нескольких горизонтальных участков, сориентированных в стороны нагнетательных скважин, на 95-99% длины до каждой из этих скважин и также расширенных водяной фрезой по всей длине, при этом горизонтальные участки нагнетательных скважин заканчивают в залежи выше уровня добывающих скважин не менее чем на 5 м из условия исключения прорыва теплоносителя из горизонтальных участков нагнетательных скважин в горизонтальные участки добывающих скважин, после чего до начала эксплуатации последовательно для каждого ряда скважин производят гидроразрывы с закачкой слоя проппанта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу добычи углеводородов из подземной залежи гудронового песка или залежи тяжелой нефти, имеющих высокую вязкость. Для получения углеводородов из таких залежей необходимо их нагревание.

Известен способ разработки нефтяного месторождения (патент RU №22113857, МПК 7 Е21В 43/24, опубл. в бюл. №28 от 10.10.2003 г.), включающий бурение вертикальных скважин с боковыми стволами, закачку теплоносителя в пласт через боковые стволы и отбор через них нефти, причем вертикальные скважины бурят до подошвы нижнего объекта с размещением их по одной из площадных систем, при этом до начала площадной закачки рабочего агента, например воды, в пласт бурят боковые стволы в каждой вертикальной скважине в каждом эксплуатационном объекте пласта, затем осуществляют последовательную обработку боковых стволов путем подачи в них теплоносителя с последующим отбором через боковые стволы нефти до снижения дебита скважины до минимально рентабельного уровня, причем циклы закачки пара и отбора нефти повторяют до предельно допустимого обводнения добывающей нефти.

Недостатком данного способа является то, что отбор продукции из скважины ведут циклически, сочетая его с закачкой пара до предельно допустимого обводнения добываемой продукции, что снижает объем добываемой нефти и ведет к значительным затратам тепловой энергии на прогревание пласта.

Известен также способ добычи углеводородов из подземной залежи гудронного песка или залежи тяжелой нефти (патент RU №2098613, МКИ 6 Е21В 43/24, опубл. в бюл. № 34 от 10.12.1997 г.), содержащий бурение и подготовку к эксплуатации нагнетательной скважины, которая заканчивается в залежи, и добывающей скважины, которая заканчивается в залежи ниже уровня нагнетательной скважины, создание проницаемой зоны между нагнетательной и добывающей скважинами, при этом бурение и подготовку к эксплуатации осуществляют, по меньшей мере, двумя парами скважин, где каждая пара включает нагнетательную скважину, заканчивающуюся в залежи, и добывающую скважину, заканчивающуюся в залежи ниже уровня нагнетательной скважины, причем вторая пара скважин обращена к первой паре скважин, создают проницаемую зону между нагнетательной скважиной и добывающей скважиной каждой пары скважин, нагнетание водяного пара осуществляют по нагнетательным скважинам, одновременное извлечение углеводородов осуществляют по добывающим скважинам, при этом давление нагнетания в нагнетательной скважине первой пары превышает давление нагнетания в нагнетательной скважине второй пары скважины, причем каждая нагнетательная и добывающая скважины имеют горизонтальные концевые участки, проходящие внутри залежи.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки месторождений высоковязких нефтей и битумов наклонно-горизонтальными скважинами (патент RU №2237804, МПК 7 Е21В 43/24, опубл. в бюл. №28 от 10.10.2004 г.), включающий бурение скважин по определенной сетке, нагнетание вытесняющего агента через нагнетательные скважины и отбор пластовых флюидов через добывающие скважины, при этом бурение скважин ведут по радиальной сетке так, что нагнетательные скважины располагают по продуктивному пласту ближе к верхней границе пласта по наиболее проницаемым пропласткам, а добывающие - ближе к нижней границе пласта, причем на начальной стадии разработки во всех скважинах проводят термоциклическую обработку пласта с паровой стимуляцией с последующим переходом на отбор пластовых флюидов через добывающие скважины с площадным воздействием на пласт через нагнетательные скважины.

Как аналогам, так и прототипу в той или иной степени присущи общие недостатки:

во-первых, сложный технологический процесс осуществления способа;

во-вторых, малая площадь охвата залежи горизонтальными участками и, как следствие, низкая эффективность разработки залежи;

в-третьих, сложность ориентации горизонтальных участков нагнетательных и добывающих скважин в залежи.

Технической задачей изобретения является упрощение технологического процесса осуществления способа и увеличение точности ориентации горизонтальных участков скважин в залежи, а также повышение эффективности разработки залежи за счет увеличения площади охвата залежи тяжелых и высоковязких углеводородов горизонтальными участками и снижение теплового воздействия на стенки скважины в процессе эксплуатации.

Поставленная техническая задача решается способом добычи из подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов, содержащим бурение по определенной сетке и подготовку к эксплуатации добывающих скважин, которые заканчиваются горизонтальными участками в залежи, и нагнетательных скважин, горизонтальные участки которых заканчиваются в залежи выше уровня нагнетательных скважин, создание проницаемой зоны между нагнетательной и добывающей скважинами, закачку теплоносителя в нагнетательные скважины и одновременный отбор углеводородов из добывающих скважин.

Новым является то, что в нагнетательных скважинах формируют ряд из нескольких горизонтальных участков, сориентированных в стороны добывающих скважин на 95-99% длины до каждой из добывающих скважин, затем эти горизонтальные участки расширяют водяной фрезой по всей длине, а в каждой из добывающих скважин формируют ряд из нескольких горизонтальных участков, сориентированных в стороны нагнетательных скважин на 95-99% длины до каждой из этих скважин и также расширенных водяной фрезой по всей длине, при этом горизонтальные участки нагнетательных скважин заканчивают в залежи выше уровня добывающих скважин не менее чем на 5 м из условий исключения прорыва теплоносителя из горизонтальных участков нагнетательных скважин в горизонтальные участки добывающих скважин, после чего до начала эксплуатации последовательно для каждого ряда скважин производят гидроразрывы с закачкой слоя проппанта.

На фигуре 1 в продольном разрезе схематично представлено изображение подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов.

На фигуре 2 представлена схема размещения добывающих и нагнетательных скважин в залежи.

Суть способа заключается в следующем.

В подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов, например, в шахматном порядке в пределах одной площадной системы производят строительство пар скважин (см. фиг.1), состоящих из добывающих 1; 1'...1ⁿ и нагнетательных 2; 2'...2 ⁿ скважин, которые после бурения обсаживают и цементируют.

Далее каждую из добывающих скважин 1; 1'...1 ⁿ, например добывающую скважину 1, оснащают несколькими (например, четырьмя) разветвленными горизонтальными участками 3; 3'; 3''; 3''', расположенными на одном уровне 4 и равномерно распределенными по всему периметру добывающей скважины 1, а также сориентированными в сторону нагнетательных скважин 2; 2'...2ⁿ длиной, составляющей 95-99% расстояния L между скважинами. После этого каждый из разветвленных горизонтальных участков 3; 3'; 3''; 3''' расширяют водяной фрезой по всей длине с получением расширений 5; 5'; 5''; 5'''.

Затем аналогичным образом каждую из нагнетательных скважин 2; 2'...2 ⁿ, например нагнетательную скважину 2, оснащают несколькими (например, четырьмя) разветвленными горизонтальными участками 6; 6'; 6''; 6''', расположенными на одном уровне 7, но выше уровня 4 добывающей скважины 1 и равномерно распределенными по всему периметру нагнетательной скважины 2, а также сориентированными в сторону добывающих скважин 1; 1'...1 ⁿ длиной, составляющей 95-99% расстояния L между скважинами. После этого каждый из разветвленных горизонтальных участков 6; 6'; 6''; 6''' расширяют водяной фрезой по всей длине с получением расширений 8; 8'; 8''; 8'''.

Высота - Н (см. фиг.1) между уровнем 4 в добывающей скважине 1 и уровнем 6 в нагнетательной скважине 2 определяется расчетным путем, но должно быть не менее 5 метров для исключения прорывания теплоносителя в процессе его нагнетания из разветвленных горизонтальных участков 6; 6'; 6''; 6''' нагнетательной скважины 2 в разветвленные горизонтальные участки 3; 3'; 3''; 3''' добывающей скважины 1.

После этого, то есть до начала эксплуатации скважин, в каждом из горизонтальных участков 3; 3'; 3''; 3''' и 6; 6'; 6''; 6''' соответственно, добывающей 1 и нагнетательной 2 скважин, последовательно производят гидроразрывы с закачкой слоя проппанта, при этом создается проницаемая зона между добывающей 1 и нагнетательной 2 скважинами.

Аналогичные работы в вышеописанной последовательности проводят в оставшихся добывающих скважинах 1'...1ⁿ и нагнетательных скважинах 2'...2ⁿ.

Далее добывающие 1; 1'.1ⁿ и нагнетательные 2; 2'...2 ⁿ скважины запускают в эксплуатацию. Закачку теплоносителя производят в нагнетательные скважины 2; 2'...2 ⁿ и одновременно с этим производят отбор углеводородов из добывающей скважины 1; 1'...1ⁿ.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность ориентации горизонтальных участков скважин в залежи, а также эффективность разработки залежи за счет увеличения площади охвата залежи тяжелых и высоковязких углеводородов горизонтальными участками за счет создания проницаемой зоной путем гидроразрыва с закачкой слоя проппанта, при этом упрощение технологического процесса осуществления способа позволяет сэкономить материальные и финансовые затраты.