способ извлечения нефти из отработанных нефтяных месторождений

Формула изобретения

Способ извлечения нефти из отработанных нефтяных месторождений, основанный на создании давления в нефтеносных слоях за счет закладки взрывных зарядов и одновременного их подрыва в нефтеносных эксплуатационных скважинах, отличающийся тем, что закладку зарядов и одновременный их подрыв производят в скважинах, образующих ряды от границы месторождения до его противоположной границы, в следующей последовательности: сначала производят закладку зарядов и одновременный их подрыв в 2-х рядах, между которыми оставляют ряд не задействованных для взрыва скважин, через которые производят выкачивание образовавшейся свободной нефти, далее производят закладку зарядов и одновременный их подрыв в ряду скважин, расположенных через ряд незадействованных скважин, из которых также выкачивают образовавшуюся нефть, причем такое чередование производят до конечной границы месторождения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано на нефтепромыслах для возобновления нефтеотдачи отработанных месторождений.

Независимо от способа генерации нефть под влиянием вулканических и тектонических процессов мигрировала по земной коре до тех пор, пока не нашла пласты осадочных пород, обладающих высокой пористостью и трещиноватостью. Такими породами могли оказаться кальцит, аргонит, катерит, магнезит, несквогенит, песчаник и другие породы, которые по условиям генезиса и залегания оказались высокопористыми. Эти высокопористые породы оказались нефтяными ловушками и, будучи пропитаны нефтью, затем в течение десятков и сотен миллионов лет сформировали нефтяные месторождения, современные нашей эпохе. Глубина их залегания весьма различна. Иногда они выходят на поверхность земли, но чаще залегают на глубине 1-2 километров, т.е. в тех местах, где залегали указанные осадочные пористые породы.

Для серьезной промышленной добычи нефти приходится бурить скважины, обсаживать их стальными трубами, а также снабжать запорной арматурой и транспортными трубопроводами. В зависимости от размеров пор нефть более или менее прочно удерживается в ловушке. Ясно, что чем мельче поры, тем больше их удельная внутренняя поверхность и тем большая часть содержащейся в ловушке нефти адсорбируется и удерживается на этой поверхности, тем меньшую ее часть удается извлечь в виде нефтяных фонтанов и с помощью насосов (качалок или «богомолок»). Мировой опыт нефтедобычи (добывается сейчас в мире ~3 миллиарда тонн нефти ежегодно) показывает, что известными и экономичными методами извлечь удается из нефтяных месторождений не более 60% содержащейся там нефти, а в среднем нефтеотдача составляет 50-55%. Таким образом, от 45 до 50% нефти, содержащейся в нефтяных месторождениях после их исчерпания известными методами, остается в нефтяных ловушках и пока извлечь не удается.

Если бы удалось извлекать не 55, а 65% нефти, содержащейся в нефтяных ловушках (т.е. всего на 10% больше, чем сейчас), то это составило бы 300 миллионов тонн ежегодно, а стоимость извлеченной нефти при современных ценах составит 120 миллиардов долларов.

Известен способ извлечения нефти из отработанных нефтяных месторождений (Приходько Н.К. и др. Применение химических взрывчатых веществ для интенсификации разработки нефтяных и газовых месторождений. Обзорная информация. Серия «Нефтепромысловое дело», Москва, ВНИИОЭНГ, 1981, с.12, 25) путем взрыва непосредственно в нефтеносных слоях, что создает дополнительное давление на глубине залегания нефти и вызывает выдавливание нефти из пор.

Однако указанный способ применяется в отдельных нефтяных скважинах, что не дает возможности значительного увеличения нефтеотдачи месторождения.

Кроме того, известен способ извлечения нефти из отработанных месторождений (патент РФ № 2066741 от 20.09.1996), являющийся прототипом предлагаемого изобретения, основанный на создании давления в нефтеносных слоях, за счет одновременного взрыва зарядов в специальных взрывных скважинах (проходка до середины водонепроницаемого слоя, находящегося непосредственно над нефтеносным пористым слоем). Эти взрывные скважины создают равномерно между эксплуатационными скважинами по всему месторождению нефти. В них закладываются малые, а затем многотонные взрывные заряды. Их одновременно подрывают в два приема (малые, затем многотонные) во всех взрывных скважинах одного месторождения нефти. После взрывов через период времени во взрывные скважины производят подачу топливной смеси из природного газа и воздуха с последующим одновременным воспламенением топливной смеси. На последнем этапе производят закачку воды под большим давлением для поддержания пластового давления. На каждом этапе производится откачка нефти. Последующий этап начинается при снижении нефтеотдачи.

Однако указанный способ очень экономически затратный (создание огромного количества взрывных скважин), а также очень сложный в исполнении (после взрывов малых зарядов в эти же взрывные скважины закладываются многотонные взрывчатые заряды, что требует их восстановления). Кроме того, создаваемое давление в нефтеносных слоях создается опосредованно через водонепроницаемый слой над нефтеносным. Следовательно, выдавливание нефти из пор пород нефтеносного слоя будет значительно ниже, чем при взрыве в нефтеносном слое. Все это указывает на низкую эффективность данного способа. А закачка на предпоследнем этапе топливной смеси из природного газа и воздуха с последующим одновременным воспламенением вызывает сомнение о возможности такой операции, так как после мощного взрыва взрывные скважины будут уничтожены. К тому же это может вызвать последствия в виде землетрясений.

Задачей изобретения является создание способа извлечения нефти из отработанных нефтяных месторождений более экономичного, менее сложного в осуществлении и более эффективного.

Поставленная задача достигается тем, что в способе извлечения нефти из отработанных нефтяных месторождений, основанном на создании давления в нефтяных слоях за счет закладки зарядов и одновременного их подрыва в нефтяных эксплуатационных скважинах, образующих ряды от границы месторождения до его противоположной границы, обеспечивают следующую последовательность - сначала производят закладку зарядов и одновременный их подрыв в двух рядах, между которыми оставляют ряд незадействованных скважин, через которые производят выкачивание образовавшейся свободной нефти, далее производят закладку зарядов и одновременный их подрыв в ряду скважин, расположенных через ряд незадействованных скважин, из которых также выкачивают образовавшуюся нефть, причем такое чередование производят до конечной границы месторождения.

Предложенный способ поясняется чертежом, где 1 - нефтяные эксплуатационные скважины, 2, 4 - ряды эксплуатационных скважин, в которые закладываются взрывчатые заряды, 3, 5 - ряды незадействованных скважин, из которых выкачивается освободившаяся нефть после взрыва.

Способ осуществляется следующим образом. Сначала производят закладку взрывных зарядов в двух рядах нефтяных эксплуатационных скважин, например 2 исчерпанного месторождения, одновременный их подрыв и выкачивание образовавшейся свободной нефти через незадействованные эксплуатационные скважины ряда 3, расположенные между рядами скважин 2. Затем в скважинах рядов 4 производят закладку взрывных зарядов и одновременный подрыв зарядов. Выкачивание нефти производят через эксплуатационные скважины из незадействованных рядов скважин 5. В дальнейшем производят повторение этих операций до конечной границы месторождения. Такая система закладки взрывных зарядов и одновременность взрывов создает направленное движение освободившейся нефти к скважинам, находящимся между рядами взрываемых скважин, что позволит выкачать всю освободившуюся из пор нефть.

С помощью подземного взрыва зарядов большой мощности как раз на глубинах залегания нефтяных ловушек извлекается связанная нефть из пор и трещин путем резкого уменьшения их объема (разрушения ловушек). В качестве действующего заряда может быть использовано любое взрывчатое вещество. Главными критериями выбора будут служить дешевизна и доступность этого вещества; максимальные мощности взрыва и объем выделяемого при взрыве газа; максимальная безопасность доставки взрывчатого вещества на месторождения и непосредственно к месту взрыва. Наиболее подходящими по этим критериям являются тротил и гексоген. Примерно 1,2 тонны любого из этих веществ может выдавить из пор и трещин нефтяной ловушки порядка 1000 тонн нефти.

Наиболее вероятный механизм действия взрывного заряда - это резкое уменьшение объема пор и трещин вмещающих пород и выдавливание нефти в образовавшиеся (или имеющиеся там) пустоты. Поскольку выработанное нефтяное месторождение обустроено всей необходимой арматурой, себестоимость полученных предлагаемым методом 1000 тонн нефти будет не на много превышать стоимость 1,2 тонны заряда.

Предлагаемый способ менее затратный, так как предусматривает использование уже готовых эксплуатационных скважин, причем не всех, а только 0,5 части. При этом снижается в несколько раз мощность одновременных взрывов, а соответственно и количество взрывчатых веществ.

Использование готовых эксплуатационных скважин для закладки взрывных зарядов в нефтеносных слоях упрощает осуществление способа. Способ значительно эффективен из-за создания большего давления в результате огромного объема выделяемого газа при взрыве в нефтеносном слое, что приводит к значительному выдавливанию нефти из пористой породы, как из губки, а также создания направленного движения освобождаемой нефти к скважинам, не подвергнутым взрывам.

Кроме того, снижение мощности одновременных взрывов снижает вероятность сдвигов земной коры, а соответственно землетрясений.