способ разработки месторождения высоковязкой нефти

Формула изобретения

1. Способ разработки месторождения высоковязкой нефти, включающий закачку окислителя через нагнетательные скважины, организацию внутрипластового горения и отбор продукции через добывающие скважины, отличающийся тем, что в качестве добывающих используют горизонтальные скважины с горизонтальным стволом в подошвенной части пласта, а вертикальные нагнетательные скважины размещают в створе и концевой части горизонтального ствола, осуществляют закачку через ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива, а через удаленные - воздуха, при этом забойное давление закачки воздуха в скважине устанавливают выше забойного давления закачки топлива.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закачку в ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива, а в удаленные закачку воздуха чередуют с закачкой воды в объемах, допускающих поддержание пластового горения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке месторождения высоковязкой нефти.

Известен способ разработки нефтебитумной залежи, включающий проводку в пласте двух горизонтальных стволов параллельно между собой и закачку пара в верхнюю нагнетательную скважину, и отбор продукции из нижней добывающей скважины (патент РФ № 2287677, кл. Е21В 43/24, опубл. 2006.11.20).

Основным недостатком известного способа является низкая эффективность процесса, особенно в тонких пластах из-за больших тепловых потерь.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ разработки залежи высоковязкой нефти или битума, включающий закачку окислителя через нагнетательную скважину, создание прямоточного фронта горения, контроль за его продвижением и добычу пластовых флюидов через добывающие скважины. После создания фронта горения определяют границу влияния движущейся по пласту высокотемпературной зоны, после чего выбирают не охваченную тепловым воздействием добывающую скважину, через межтрубное пространство которой производят откачку газов горения из пласта, при этом откачку газа производят до увеличения пластовой температуры на забое добывающей скважины на 10-15°C (заявка на изобретение РФ № 97107687/03, опубл. 1999.04.27 - прототип).

Основным недостатком известного способа является низкая эффективность нерегулируемого процесса прогрева. Кроме того, при отсутствии высокопроницаемого пласта и слабой гидродинамической связи между скважинами прогрев пласта не представляется возможным. Нефтеотдача снижается.

В изобретении решается задача повышения нефтеотдачи, т.е. эффективности процесса вытеснения высоковязкой нефти путем увеличения охвата пласта агентом воздействия за счет последовательной отработки всего пласта.

Поставленная задача решается тем, что в способе разработки месторождения высоковязкой нефти, включающем закачку окислителя через нагнетательные скважины, организацию внутрипластового горения и отбор продукции через добывающие скважины, согласно изобретению в качестве добывающих используют горизонтальные скважины с горизонтальным стволом в подошвенной части пласта, а вертикальные нагнетательные скважины размещают в створе и концевой части горизонтального ствола, осуществляют закачку через ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива, а через удаленные - воздуха, при этом забойное давление закачки воздуха в скважине устанавливают выше забойного давления закачки топлива.

Закачку в ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива, а в удаленные закачку воздуха чередуют с закачкой воды в объемах, допускающих поддержание пластового горения.

Признаками изобретения являются:

1) закачка окислителя через нагнетательные скважины;

2) организация внутрипластового горения;

3) отбор продукции через добывающие скважины;

4) использование в качестве добывающих скважин горизонтальных скважин с горизонтальным стволом в подошвенной части пласта;

5) размещение вертикальных нагнетательных скважин в створе и концевой части горизонтального ствола;

6) закачка через ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива;

7) закачка через удаленные вертикальные скважины воздуха;

8) забойное давление закачки воздуха в скважине выше забойного давления закачки топлива;

9) чередование закачки в ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива, а в удаленные закачку воздуха с закачкой воды в объемах, допускающих поддержание пластового горения.

Признаки 1-3 являются общими с прототипом, признаки 4-8 являются существенными отличительными признаками изобретения, признак 9 является частным признаком изобретения.

Сущность изобретения

Разработка месторождений высоковязкой нефти внутрипластовым горением сопровождается низкой эффективностью нерегулируемого процесса прогрева, а при малой проницаемости пласта и слабой гидродинамической связи между скважинами прогрев пласта становится практически не возможным. В этом случае нефтеотдача существенно снижается. В предложенном способе решается задача повышения эффективности процесса вытеснения высоковязкой нефти, т.е. повышение нефтеотдачи путем увеличения охвата пласта агентом воздействия за счет последовательной отработки всего пласта.

На фиг.1 и 2 представлена схема реализации предлагаемого способа: фиг.1 - вид сверху, фиг.2 - вид в разрезе. Условные обозначения: 1 - горизонтальная скважина; 2 - вертикальная скважина для закачки топлива; 3 - вертикальная скважина для закачки воздуха; 4 - зона продвижения горячей воды; 5 - паровая камера; 6 - зона горения; 7 - нефтеносный пласт.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

На месторождении с высоковязкой нефтью бурят скважину с горизонтальным стволом. Бурение горизонтального участка осуществляют в подошвенной части продуктивного пласта 1 (фиг.1, 2). В оконечной части горизонтального ствола бурят вертикальную скважину 2 для закачки в пласт топлива, например углеводородного газа, попутного газа, печного топлива и т.п. На расстоянии от пробуренной вертикальной бурят еще одну вертикальную скважину для нагнетания воздуха 3 в продуктивный пласт 7.

После прогрева паропередвижной установкой призабойной части пласта скважины 2 проводят закачку топлива необходимого объема, далее осуществляют закачку воздуха в оконечную часть горизонтального ствола под расчетным давлением производят поджиг пласта и создают очаг горения.

В воздухе содержится азот, химически не участвующий в реакциях горения, но присутствующий в зоне горения. Поскольку в воздухе содержится 21% об. кислорода и 79% об. азота, при горении воздуха на один объем кислорода приходится 79:21=3,76 объема азота.

Например, уравнение реакции горения природного газа (метана) в воздухе можно записать так:

СН ₄+2O₂+2·3,76N₂=CO₂ +Н₂O+2·3,76N₂

Организуют процесс горения по этому уравнению так, что в зоне горения на 1 м³ горючего газа приходится 9,5 м³ воздуха, который и содержит требуемые 2 м³ кислорода. Горючей смеси (или ее части) сообщают тепловой импульс достаточной мощности для начала реакции горения. В результате полного сгорания 1 м ³ метана выделяется 36000 кДж тепла и образуется более 10,5 м³ продуктов горения (смеси двуокиси углерода, паров воды и азота). Температура воспламенения метана в воздухе составляет от 545 до 850°C. Так как в пласте содержится пластовая вода, то в процессе горения вода превращается в пар. Азотом воздуха созданный пар продвигается по пласту. По мере продвижения по пласту образуются различные зоны: горячей воды, пара и горения. Так как пар и азот имеют удельный вес меньше, чем нефть, то в кровельной части пласта образуется паровая камера. За счет сил гравитации нефть стекает в подошвенную часть пласта и отбирается на поверхность через горизонтальную скважину.

Созданная локализованная зона горения позволяет генерировать пар в продуктивном пласте, что позволяет осуществлять вытеснение как по разрезу, так и по площади; последовательность отработки пласта происходит сверху вниз и по пласту путем подачи вытесняющего агента в оконечную часть ствола с последующим отбором.

Закачку в ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива, а в удаленные закачку воздуха возможно чередовать с закачкой воды в объемах, допускающих поддержание пластового горения. Это способствует удешевлению разработки без снижения нефтеотдачи.

Пример конкретного выполнения.

Разрабатывают участок Ашальчинском месторождения республики Татарстан. На Ашальчинского месторождении с высоковязкой нефтью на глубине 90 м находятся неоднородные пласты толщиной 8-15 м с температурой 8°C, давлением 0,5 МПа, водонасыщенностью 0,34 д.ед., пористостью 30%, проницаемостью 0,365 мкм², насыщенные нефтью, имеющей плотность 956 кг/м³и вязкость 10206 мПа·с. Бурят горизонтальную скважину. Бурение горизонтального участка длиной 75 м осуществляют в подошвенной части продуктивного пласта (фиг.1-2). На расстоянии 10 м и 20 м от оконечной части в створе горизонтального ствола бурят две вертикальные скважины.

Для розжига пласта осуществляют закачку пара с температурой 320°C в скважину 2. Затем в скважину закачивают метан с созданием забойного давления 1,2 МПа. Через скважину 3 закачивают воздух с созданием забойного давления 1,6 МПа.

Закачку метана производят с темпом 10 тыс. м³ в сутки, а воздуха 95 тыс. м ³ в сутки.

Эксплуатация участка рассчитана до достижения проектной нефтеотдачи пласта 65%.

Благодаря последовательной отработке всего интервала увеличивается охват пласта воздействием и равномерно вырабатываются все участки пласта вокруг скважины и как результат - существенно повышается нефтеотдача. Сравнение эффективности применения предлагаемого способа приведено в таблице.

Сравнение технико-экономической эффективности предлагаемого способа

Таблица
Показатели	Прототип	Предлагаемый способ
Балансовые запасы, тыс. т	9	9
Средний дебит по нефти, т/сут	1	30
Коэффициент охвата пласта воздействием, д.ед.	0,10	0,90
Коэффициент охвата пласта заводнением, д.ед.	0,60	0,90
Коэффициент вытеснения, д.ед.	0,50	0,80
Коэффициент извлечения нефти, д.ед.	0,03	0,65
Извлекаемые запасы нефти, тыс.т.	0,30	5.8
Дополнительная добыча нефти, тыс. т	-	162,5
Ценность дополнительной добычи нефти, млн. руб.	-	94
Затраты, млн. руб.	-	50,0
Народно-хозяйственный эффект, млн. руб.	-	44

Из таблицы следует, что применение предложенного способа приводит к дополнительной добыче нефти, т.е. к увеличению нефтеотдачи месторождения.

Применение предложенного способа позволит повысить нефтеотдачу месторождения высоковязкой нефти.