Способ подземной добычи вязкой нефти из пласта. Способы добычи вязкой нефти


Способ подземной добычи вязкой нефти из пласта

Изобретение относится к горной и нефтегазовой промышленности, а именно к подземной добыче высоковязкой нефти. Обеспечивает максимальное извлечение металлов из пустых пород, составляющих внутреннюю структуру коллектора, при подземной добыче нефти, а также защиту боковых пород коллектора от проникновения в них кислотных растворителей металла. Сущность изобретения: способ включает бурение рядов электродных и добывающих восстающих скважин из полевых штреков, расположенных под пластом, подачу в коллектор через верхние электродные скважины одновременно тока и слабого соляного раствора электролита и вытеснение нефти по всему фронту простирания пласта в сторону нижних добывающих скважин. Полевые буровые штреки горизонта проходят между вентиляционными стволами в кровле и почве коллектора и бурят из них по падению залежи ряды параллельных скважин по всей площади горизонта на расстоянии друг от друга 5 м и от коллектора 5-10 м, в которые подают подпорную воду под давлением на 1-2 атм больше давления растворителя металлов, который подают в коллектор одновременно с электрическим током в виде разбавленной кислоты HCl или h3SO4 с концентрацией 1,5-5%. На границе между отрабатываемым и подготавливаемым горизонтами на флангах поля из граничных полевых выработок проходят вертикально вверх гезенки и соединяют их в кровле и почве коллектора буровыми штреками нижележащего горизонта, а выход исходящих струй воздуха из буровых штреков нижележащих горизонтов осуществляют с помощью вентиляционных стволов, подачу воздуха к которым производят по граничным вентиляционным сбойкам вышележащих горизонтов. 3 ил.

 

Изобретение относится к горной и нефтегазовой промышленности, а именно к подземной добыче высоковязкой нефти (ВВН).

Известен способ подземной добычи вязкой нефти из пласта путем нагрева коллектора из подземных выработок электротоком [1]. Недостатком аналога является потеря металла, имеющегося в пустых породах внутренней структуры коллектора, в выработанном пространстве залежи нефти.

Наиболее близким техническим решением является способ подземной добычи ВВН, при котором подача электрического тока и слабого раствора электролита для вытеснения разжиженной нефти осуществляются с помощью рядов восстающих скважин, пробуренных из полевых штреков, расположенных под нефтяным пластом. Давление электролита 1,5-5 атм обеспечивает движение вытесняемой нефти по всему фронту простирания коллектора от электродных до добывающих скважин [2]. К недостаткам прототипа относится, наряду с вышеуказанным в предыдущем аналоге, отсутствие при электроразжижении вязкой нефти подпора электролита, подаваемого вместе с током, что создает условия для его растекания в кровлю и почву коллектора.

Техническим результатом изобретения является максимальное извлечение металлов из пустых пород, составляющих внутреннюю структуру коллектора, при подземной добыче ВВН, а также защита боковых пород коллектора от проникновения в них кислотных растворителей металла.

Технический результат достигается тем, что в способе подземной добычи вязкой нефти из пласта, включающем бурение рядов электродных и добывающих восстающих скважин из полевых штреков, расположенных под пластом, подачу в коллектор через верхние электродные скважины одновременно тока и слабого соляного раствора электролита и вытеснение нефти по всему фронту простирания пласта в сторону нижних добывающих скважин, полевые буровые штреки горизонта проходят между вентиляционными стволами в кровле и почве коллектора и бурят из них по падению залежи ряды параллельных скважин по всей площади горизонта на расстоянии друг от друга 5 м и от коллектора 5-10 м, в которые подают подпорную воду под давлением на 1-2 атм больше давления растворителя металлов, который подают в коллектор одновременно с электрическим током в виде разбавленной кислоты HCl или h3SO4 с концентрацией 1,5-5%, при этом на границе между отрабатываемым и подготавливаемым горизонтами на флангах поля из граничных полевых выработок проходят вертикально вверх гезенки и соединяют их в кровле и почве коллектора буровыми штреками нижележащего горизонта, а выход исходящих струй воздуха из буровых штреков нижележащих горизонтов осуществляют с помощью вентиляционных стволов, подачу воздуха к которым производят по граничным вентиляционным сбойкам вышележащих горизонтов.

В результате за счет проведения буровых полевых штреков между вентиляционными стволами на верхнем горизонте и между гезенками на нижележащих горизонтах обеспечивается создание из подпорных параллельных скважин защиты пород кровли и почвы коллектора от проникновения в них кислотного растворителя металлов. Создание электрического поля между электродными нагнетательными и добывающими скважинами и подача в коллектор кислотного растворителя обеспечивают не только разогрев ВВН и приведение его в жидкое состояние, но и эффективное растворение металлов, находящихся в пустых породах внутренней структуры коллектора. Создание в скважинах давления подпорной воды на 1-2 атм больше давления растворителя металлов обеспечивает высокую надежность защиты от проникновения растворителя в боковые породы коллектора. Проведение на флангах коллектора между отрабатываемым и нижележащим горизонтом вертикальных гезенков позволяет обеспечить проходку полевых буровых штреков нижележащего горизонта и защиту боковых пород от проникновения в них растворителя металлов на всей длине месторождения по падению. Подсоединение гезенков и буровых штреков к граничным вентиляционным сбойкам вышележащих горизонтов обеспечивает их проветривание общешахтной струей воздуха. В целом предлагаемое изобретение позволяет одновременно с электрическим разогревом ВВН растворять металл в пустых породах внутренней структуры коллектора, а также обеспечивает в пределах всего месторождения защиту боковых пород залежи от проникновения в них кислотного растворителя за счет создания в скважинах кровли и почвы давления подпорных вод, что значительно повышает эффективность подземной добычи ВВН.

Предложение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен вид коллектора из плоскости сечения через два фланговых вентиляционных ствола, С-С с фиг.3; фиг.2 - расположение скважин в кровле, А-А с фиг.1; фиг.3 - разрез коллектора по падению, Б-Б с фиг.1.

На фиг.1 и 2 показаны вентиляционные стволы и буровые выработки с подпорными скважинами верхнего горизонта: коллектор 1, левый и правый вентиляционные стволы 2 и 3, буровые штреки 4 и 5 в кровле 6 и почве 7, граничные вентиляционные сбойки 8 и 9, а также план расположения скважин 10 в кровле коллектора на верхнем горизонте шахтного поля. План расположения скважин в почве коллектора аналогичен плану скважин 10 в кровле коллектора, поэтому в самостоятельный рисунок не выделен.

На фиг.3 в сечении коллектора по падению находятся: верхний отрабатываемый горизонт 11, второй горизонт - 12, бремсберг 13 верхнего горизонта, этажный нагнетательный штрек 14, этажный добычной штрек 15, нагнетательная скважина-электрод 16, добывающая электродная скважина 17, линии электрического тока 18, скважина в почве 19, междугоризонтный штрек 20, гезенки 21, полевой буровой штрек 22 нижележащего горизонта в кровле коллектора, полевой буровой штрек 23 в почве нижележащего горизонта, скважины 24 и 25 в кровле и почве коллектора нижележащего горизонта, уклон 26 и нагнетательный штрек 27 верхнего этажа нижележащего горизонта.

Способ осуществляется следующим образом.

При вскрытии месторождения ВВН и подготовке шахтного поля предусматривается проходка выработок, необходимых как для бурения нагнетательных 16 и добывающих 17 электродных скважин для разогрева коллектора 1, так и для бурения рядов параллельных подпорных скважин 10 и 19 в кровле и почве коллектора для подачи подпорной воды, предотвращающей проникновение растворителя металлов из коллектора в боковые породы. Ряды скважин 10 и 19 в кровле и почве находятся на расстоянии 5-10 м от коллектора и 5 м друг от друга, создавая плотный заслон. Между вертикальными нагнетательными 16 и добывающими 17 электродными скважинами пропускают электрический ток, который разогревает коллектор 1 до превращения вязкой нефти в текучее состояние, а также способствует растворению металлов во всем объеме пустых пород внутренней структуры коллектора. Кислотный растворитель металла с концентрацией 1,5-5% подают в приэлектродное пространство одновременно с электрическим током под давлением на 1-2 атм больше давления коллекторной воды. Для защиты боковых пород 6 и 7 бурят из полевых штреков 4 и 5 верхнего горизонта в кровле и почве параллельные скважины 10 и 19 по падению залежи и по всей площади горизонта, в которые подают подпорную воду под давлением на 1-2 атм больше давления растворителя металлов. Жидкая нефть с растворенным в ней металлом вытесняется по падению коллектора к добывающим электродным скважинам 17 и затем выдается на поверхность шахты, где из нее производят отделение металла. При отработке нижней части месторождения с защитой боковых пород между вышележащим отрабатываемым горизонтом 11 и нижележащим подготавливаемым горизонтом 12 на флангах поля, из граничных полевых выработок проходят вертикально вверх гезенки 21, которые в кровле и почве соединяют полевыми буровыми штреками 22 и 23 нижележащего горизонта и из которых затем бурят по падению скважины 24 и 25 нижележащего горизонта. После проходки уклона 26 подготавливают штреки 27 для бурения нагнетательных и добывающих электродных скважин нижележащего горизонта. Проветривание буровых выработок подпорных скважин нижележащего горизонта производят по эффективной и экономически выгодной параллельной вентиляционной схеме с помощью общешахтной струи воздуха, для чего гезенки на входе и выходе соединяют с граничными вентиляционными сбойками 8 и 9 вышележащего горизонта. Получаемые технические и экономические показатели добычи ВВН значительно возрастают в связи с дополнительным к нефти извлечением металлов из пород внутренней структуры коллектора.

Источники информации

1. Сургучев Л.М. Применение методов повышения нефтеотдачи пластов за рубежом и перспективы их развития. - М.: Нефтяное хозяйство, №5, 1997. - С.144-145.

2. Патент РФ №2275499. Способ добычи вязкой нефти из пласта / Балыхин Г.А., Перов Н.В., Машковцев И.Л., Марко Антонио, Деб Саумитра Нараян. - М.: Бюл. изобр., №12, 2006.

Способ подземной добычи вязкой нефти из пласта, включающий бурение рядов электродных и добывающих восстающих скважин из полевых штреков, расположенных под пластом, подачу в коллектор через верхние электродные скважины одновременно тока и слабого соляного раствора электролита и вытеснение нефти по всему фронту простирания пласта в сторону нижних добывающих скважин, отличающийся тем, что полевые буровые штреки горизонта проходят между вентиляционными стволами в кровле и почве коллектора и бурят из них по падению залежи ряды параллельных скважин по всей площади горизонта на расстоянии друг от друга 5 м и от коллектора 5-10 м, в которые подают подпорную воду под давлением на 1-2 атм больше давления растворителя металлов, который подают в коллектор одновременно с электрическим током в виде разбавленной кислоты HCl или h3SO4 с концентрацией 1,5-5%, при этом на границе между отрабатываемым и подготавливаемым горизонтами на флангах поля из граничных полевых выработок проходят вертикально вверх гезенки и соединяют их в кровле и почве коллектора буровыми штреками нижележащего горизонта, а выход исходящих струй воздуха из буровых штреков нижележащих горизонтов осуществляют с помощью вентиляционных стволов, подачу воздуха к которым производят по граничным вентиляционным сбойкам вышележащих горизонтов.

www.findpatent.ru

Способ добычи вязкой нефти из пласта

Изобретение относится к области к нефтегазовой промышленности, а именно к нагреву вязкой нефти и ее извлечению из недр. Обеспечивает создание способа добычи вязкой нефти из пласта, позволяющего снизить затраты и увеличить объем добычи. Сущность изобретения: бурение в нефтяной пласт рядов восстающих электродных скважин, между которыми проходит электроток. Бурение добывающих скважин впереди электродных скважин для выдачи нефти в сборный коллектор. Ряды восстающих скважин бурят из полевых штреков, расположенных под нефтяным пластом. В электродные скважины верхнего полевого штрека подают водный раствор электролита под давлением 1,5-5 атм одновременно с подачей тока, обеспечивая движение вытесняемой нефти по всему фронту простирания пласта в сторону добывающих скважин. Электролит представляет собой водный раствор солей NaCl, или HCl, или h3SO4. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к нагреву вязкой нефти и ее извлечению из недр.

Известен способ добычи вязкой нефти путем нагрева теплоносителем, при котором теплоноситель подают в скважины разных ступеней, причем каждую ступень любой скважины используют поочередно, то как нагнетающую, то как добывающую [1]. Недостатком аналога является расположение скважин без учета элементов залегания нефтяного пласта.

Известен способ добычи вязкой нефти путем нагрева и извлечения ее из пласта с помощью пара. Паротепловое воздействие с целью нагрева пласта состоит в закачке расчетного объема теплоносителя через нагнетательные скважины, создании тепловой оторочки и продвижении ее к добывающим скважинам, в том числе и не нагретой водой, с целью охлаждения призабойного пространства нагнетательных скважин [2]. Недостатками аналога являются большие ненужные потери тепла через боковые породы и большой ущербный расход топлива на изготовление пара.

Наиболее близким техническим решением является способ добычи вязкой нефти путем нагрева и извлечения ее из пласта с помощью электротока. Способ включает в себя бурение в нефтяной пласт рядов восстающих электродных скважин по сетке 50 на 50 м, между которыми проходит в вертикальной плоскости ток, нагнетательной восстающей скважины сзади электродных скважин для подачи горячей воды и добывающей скважины впереди электродных скважин для выдачи нефти в сборный коллектор на поверхности земли [3]. Недостатком способа является недостаточно эффективное выдавливание разогретой нефти из пласта с помощью задней подачи горячей воды из-за несовпадения направления движения теплоносителя с направлением протекания электротока между электродными скважинами.

В основу изобретения положена задача создания способа добычи вязкой нефти из пласта, позволяющего снизить затраты и увеличить объем добычи.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе добычи вязкой нефти из пласта, включающем бурение в нефтяной пласт рядов восстающих электродных скважин, между которыми проходит электроток, и добывающих скважин впереди электродных скважин для выдачи нефти в сборный коллектор, ряды восстающих скважин бурят из полевых штреков, расположенных под нефтяным пластом, а в электродные скважины верхнего полевого штрека подают водный раствор электролита под давлением 1,5-5 атм одновременно с подачей тока, обеспечивая движение вытесняемой нефти по всему фронту простирания пласта в сторону добывающих скважин. Электролит представляет собой водный раствор солей NaCl, или HCl, или Н2SO4.

В результате обеспечивается выдавливание нефти из пласта электролитом по направлению формаций залегания нефти параллельно линиям тока. Подача электролита из электродных скважин под большим давлением обеспечивает значительное повышение эффективности вытеснения нефти из пористой формации пласта, обеспечивая при этом большую электропроводность жидкости. Активное движение нефти и электролита от скважин обеспечивает расширение поверхности электродов и снижение темпов нагрева приэлектродных зон, в том числе и за счет снижения падения напряжения тока при большой электропроводности электролита. В целом предлагаемое изобретение делает эффективным нагрев пласта и извлечение нефти со значительным снижением затрат на добычу.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показана схема вскрытия и расположение бремсберга и уклона в почве пласта нефти; фиг.2 - вид на этажную подготовку пласта нефти со стороны почвы пласта; фиг.3 - схема полевых выработок и восстающих электродных скважин бремсбергового поля, узел В на фиг.1; фиг.4 - схема линий электротока между рядами электродных скважин, сечение нефтяной формации С-С на фиг.3; фиг.5 - поперечное сечение верхнего полевого штрека с электродной скважиной, сечение Д-Д на фиг.2.

На фиг.1-3 показано расположение выработок, необходимых для нагрева нефти, ее извлечения, подхода к пласту и проветривания шахты: пласт нефти 1, электродные 2 и добывающие 3 скважины первого этажа 4, нижележащие 5-8 этажи бремсбергового поля, полевые этажные штреки 9-14 бремсбергового поля, центральный ствол 15, капитальный квершлаг 16, бремсберговое поле 17, уклонное поле 18, бремсберг с ходком 19, левый и правый вентиляционные стволы 20 и 21, уклон 22.

На фиг.3-5 показаны ряды электродных и добывающих скважин, пробуренных из полевых этажных штреков, их оборудование, расположение электролита при его движении и линий электротока: движение электролита 23, пористые формации 24 в пласте с вязкой нефтью, линии электротока 25, обсадная колонна 26 скважин, пакер 27, кабель 28 и трубопровод 29 с электролитом, крепь 30 полевого штрека, водоотливная канавка 31.

На фиг.2 - вид на залежь со стороны почвы, показаны граничные вентиляционные сбойки 32-33 бремсбергового поля 17.

Способ осуществляется следующим образом.

После вскрытия и этажной подготовки пласта нефти для нагрева и извлечения нефти производят бурение восстающих электродных 2 и добывающих 3 скважин верхнего этажа 4 из полевых штреков 9 и 10. В скважинах устанавливают обсадные колонны 26, навешивают кабели 28, прокладывается трубопровод 29 для электролита и монтируются пакеры 27 для герметизации устья электродных скважин. Подачу в скважины электролита, воды с добавками солей NaCl, ил HCl или h3SO4 в количестве 1,5-5% по весу производят с верхнего полевого штрека 9 в этаж 4. Электролит подается под давлением 1,5-5 атм, что обеспечивает его движение 23 по пористой формации 24 нефтяного пласта 1 в сторону нижележащего полевого штрека 10 и вытеснение разогретой нефти. Разогрев нефти производится электротоком по линиям 25. Вытеснение нефти в сторону нижележащих добывающих скважин 3 расширяет эффективную поверхность электродов и обсадных колонн, что приводит к снижению темпов нагрева приэлектродных зон электродных скважин 2 за счет снижения падения напряжения при большой электропроводности электролита. Процесс вытеснения вязкой нефти в нижележащем этаже 5 производится в той же последовательности: подача тока и электролита через верхние электродные скважины 3 (уже нижнего этажа 5) и выдача нефти на поверхность в коллектор через нижние электродные скважины 34 второго этажа 5.

Система проветривания шахты всасывающая с помощью вентиляторов, установленных на вентиляционных стволах 20 и 21. Воздух, войдя в ствол 15 и пройдя квершлаг 16, бремсберг с ходком 19, попадает в полевые штреки 9 и 10 и далее вытягивается вентиляторами через граничные вентиляционные сбойки 32 и 33. Струи воздуха могут проходить и по скважинам 2, попадая затем в скважины 3 через свободные поровые формации в структуре нефтяного пласта. Для направления струй воздуха сверху вниз со штрека 9 в штрек 10 в выработках устанавливаются двери с окном. Всасывающее проветривание тем самым способствует и выходу нефти из порового пространства 24 в скважины 3.

Источники информации

1. Патент РФ №2070284. Способ разработки нефтяных месторождений. МПК Е 21 В 43/24, 43/40.

2. Алиев А.Г. Математическое моделирование технологических процессов при термошахтной разработке нефтяных месторождений. - Ухта, 1998. - С.10-18.

3. Сургучев Л.М. Применение методов повышения нефтеотдачи пластов за рубежом и перспективы их развития. - М.: Нефтяное хозяйство, №5, 1987. - С.144-145.

1. Способ добычи вязкой нефти из пласта, включающий бурение в нефтяной пласт рядов восстающих электродных скважин, между которыми проходит электроток, и добывающих скважин впереди электродных скважин для выдачи нефти в сборный коллектор, отличающийся тем, что ряды восстающих скважин бурят из полевых штреков, расположенных под нефтяным пластом, а в электродные скважины верхнего полевого штрека подают водный раствор электролита под давлением 1,5-5 атм одновременно с подачей тока, обеспечивая движение вытесняемой нефти по всему фронту простирания пласта в сторону добывающих скважин.

2. Способ добычи вязкой нефти по п.1, отличающийся тем, что электролит представляет собой водный раствор солей NaCl, или HCl, или h3SO4.

www.findpatent.ru

Способ добычи высоковязкой нефти | Банк патентов

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для добычи тяжелой вязкой нефти.

Известен способ добычи высоковязкой нефти (патент РФ №2098613, Е 21 В 43/24, опубл. 10.12.97 г.) путем нагнетания водяного пара в нагнетательную скважину, создание проницаемой зоны между нагнетательной и добывающей скважинами и одновременное извлечение нефти из добывающей скважины. Данный способ трудоемок и энергоемок.

Известен способ добычи вязкой нефти (патент РФ №2088749, Е 21 В 43/00, опубл. 27.08.97 г.), включающий подъем нефти штанговым насосом по затрубному пространству насосно-компрессорных труб (НКТ) над установленным на них пакером и подачу по НКТ маловязкой жидкости с дозированием ее в затрубное пространство, с образованием пристеночных слоев на наружной поверхности НКТ и внутренней поверхности эксплуатационной колонны, тем самым, снижая гидродинамическое сопротивление при подъеме вязкой нефти по затрубному пространству.

Этот способ более экономичен, однако происходит дополнительное обводнение нефти при использовании воды в качестве маловязкой жидкости, а при использовании специальной эмульсии возможно ее расслоение и даже увеличение вязкости добываемой нефти.

Наиболее близким, взятым за прототип, является способ добычи нефти (патент РФ №2162516, Е 21 В 43/16, опубл. 21.01.2001 г.), включающий вскрытие нефтяного пласта системой добывающих и нагнетательных скважин, воздействие на продуктивный пласт акустическими погружными устройствами через нагнетательные скважины и извлечение нефти из добывающих скважин.

Данный способ экономичен, дает возможность регулировать дебит, однако не достаточно эффективен для добычи высоковязкой нефти.

Задачей предлагаемого способа является устранение обводненности добываемой нефти, а техническим результатом - повышение эффективности добычи высоковязкой нефти путем снижения себестоимости, повышения дебита и нефтеотдачи.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе добычи нефти, включающем бурение системы добывающих и нагнетательных скважин, вскрытие добывающих скважин перфорацией, воздействие на пласт акустическими колебаниями давления, возбуждаемыми акустическими скважинными устройствами, погруженными в нагнетательные скважины и непрерывный подъем нефти из добывающих скважин, трубы нагнетательных скважин не вскрывают перфорацией и заполняют их рабочей жидкостью, а воздействие акустическими колебаниями давления осуществляют на двух частотах основной 1 и дополнительной f2, начинают воздействие на частоте f1, которую выбирают из условия создания амплитуды давления, обеспечивающей градиент давления для притока нефти к добывающей скважине и подъем нефти, и измеряют при этом значения температуры Тo и вязкости μo, а частоту f2 выбирают в 2-8 раз выше частоты f1, фиксируя при этом максимальное увеличение температуры нефти и минимальное значение ее вязкости относительно измеренных значений Тo и μo, соответственно, а по мере выработки пласта перемещают скважинное устройство сверху вниз.

В качестве рабочей жидкости используют воду, глицерин и пр., а акустические скважинные устройства погружают в нагнетательные скважины на 70-80% уровня мощности пласта, при этом добывающие скважины вскрывают перфорацией также на величину 70-80% уровня мощности продуктивного пласта.

Воздействуя на нефтяной пласт месторождения с высоковязкой нефтью акустическими колебаниями давления, согласно предлагаемому способу, возникают два явления: первое - это передача упругой энергии или переход возмущенного состояния среды от одних частиц на другие за счет акустического воздействия на основной частоте и второе - движение частиц как материальных точек на дополнительной частоте. В результате первого образуется градиент давления, являющийся основой протекания процесса добычи, в результате второго - уменьшается показатель вязкости нефти за счет высоких значений ускорений частиц в волне. Возникающая при этом деформация пор матрицы породы создает условие увеличения проницаемости пласта, которая увеличивает скорость фильтрации, тем самым повышая дебит нефти.

Отсутствие вскрытия нагнетательной скважины перфорацией не дает возможности рабочей жидкости уйти в пласт, рабочая жидкость передает всем своим объемом акустическое давление от акустических излучателей акустического скважинного устройства через стенку колонны и цементный камень в пласт, флюиду и жидкости его заполняющему. Это давление является избыточным по отношению к пластовому давлению, и поэтому создаются условия для течения нефти, при этом резко сокращается объем рабочей жидкости по сравнению с традиционными способами добычи нефти, использующими большие объемы воды для выдавливания нефти. Способ эффективен и в тех случаях, когда нет возможности прямого воздействия на остаточные запасы нефти, удаленные от скважин более чем на 100 м или расположенные в виде отдельных скоплений "целиков", т.о. повышается нефтеотдача пласта.

В отличие от аналога, в котором добычу вязкой нефти ведут на основе приема уменьшения гидросопротивления при ее подъеме по НКТ за счет закачки в скважину менее вязкой жидкости, предлагаемый способ изменяет состояние нефти: уменьшает ее вязкость. Это достигается воздействием на пласт акустическими колебаниями давления одновременно на двух разных частотах, в том числе на второй более высокой частоте. Диапазон значений частоты f2 подобран из условия создания при работе акустического излучателя режима кавитации в пласте, приводящего к изменению физического состояния нефти: повышение температуры и уменьшение вязкости.

Способ осуществляют следующим образом.

В залежи устраивают систему добывающих и нагнетательных скважин в виде равностороннего треугольника, в вершинах которого располагают нагнетательные скважины (НС), а в центре добывающую скважину (ДС). ДС вскрывают перфорацией на величину 70-80% мощности продуктивного пласта. После того, как в скважинах установится естественное пластовое давление, НС заполняют водой и опускают в них акустические скважинные устройства на уровень 70-80% мощности пласта и производят акустическое воздействие на пласт мощностью 12 кВт на основной рабочей частоте f1=2-4 кГц и фиксируют отклик в ДС. После 3-4 часов работы измеряют значение вязкости μo и температуры нефти Тo, после чего добавляют акустическое воздействие на более высокой частоте f2=10-30 кГц, выбирая частоту из этого интервала, на которой зафиксировано максимальное повышение температуры на 10-15°С от значения Тo и уменьшение вязкости нефти до значения μ=(10-40)% μo. Процесс добычи ведут при непрерывном отборе нефти из ДС и по мере выработки пласта перемещают скважинное устройство сверху вниз.

При прохождении акустической волны из одной среды в другую, а именно из рабочей жидкости через колонну НС, цементный камень в пласт изменяется длина волны, расчетное значения которой в пласте при частоте акустического воздействия, равной f1=3 кГц, составит λ=(1.35-1.50) м.

Колонна НС, заполненная водой, представляет собой "линейный волновой источник" и создает в пласте цилиндрическую механическую волну. Значение максимальной амплитуды акустического давления, передаваемого цилиндрической волной уменьшается асимптотически по мере распространения в

раз, где R - расстояние от акустической нагнетательной скважины НС до эксплуатационной добывающей скважины ДС. Избыточный по отношению к пластовому градиент давления

- создаваемый воздействием на пласт акустическими колебаниями давления на частоте f1=3 кГц определяется по формуле

где Рпл=2,256 атм - амплитуда акустического давления в пласте;

R=500 м - расстояние от акустической нагнетательной скважины НС до эксплуатационной добывающей скважины ДС;

λ/2=1,35/2=0,675 м - часть длины волны в пласте, на которой происходит максимальное изменение давления в среде.

При традиционном способе добычи нефти нагнетанием воды градиент давления

составит

где Рнагнет=250 атм - давление нагнетания в НС;

Рзаб=190 атм - давление в забое ДС;

L=500 м - расстояние между НС и ДС.

Сравнение градиентов давления при акустическом воздействии

и при заводнении

показывает, что при акустическом воздействии на пласт на выбранной частоте f1=3 кГц обеспечивается градиент давления, достаточный для подъема нефти, т.к. он выше в 1.24 раза градиента давления при традиционном способе добычи нефти нагнетанием воды.

Воздействие на более высокой частоте уменьшает показатель вязкости μ, и главным образом повышается показатель проницаемости k, который является степенной функцией пористости, как части объемной деформации, т.к. в звуковой волне при увеличении частоты силы упругости доминируют над силами вязкости. Основным действующим фактором при повышении частоты воздействия становится ускорение частиц в волне и, возникающая при этом деформация пор матрицы породы. Напряжения и деформации, возникающие в матрице породы, а также скорости и ускорения частиц матрицы и флюида создают условия увеличения проницаемости пласта за счет приращений деформации сдвига, приводя к изменению конфигурации, размеров, увеличению объема и просвета пор. Скорости и объемы течения флюида к стоку значительно увеличиваются, что позволяет значительно повысить дебит и нефтеотдачу.

Освобождение пор породы от флюида в процессе нефтедобычи приводит к образованию свободного объема пор, не заполненных водой, в котором повышается хаотичное движение остатков флюида как под действием акустических колебаний давления на основной частоте, так и в основном под действием колебаний на второй повышенной частоте, за счет высоких ускорений частиц и возникающего явления кавитации. Многократное отражение микрочастиц флюида от внутренних стенок пор породы приводит к разогреву породы и флюида и к снижению вязкой плотности нефти. Таким образом, и по характеристике вязкости - μ, которая может составить от 10 до 40% ее естественного значения, увеличивается скорость фильтрации флюида в процессе добычи.

Об эффективности предлагаемого способа можно судить по величине скорости фильтрационного потока W

где кo(1.5) - увеличенная на 50% проницаемость;

μo(0,6) - уменьшенная на 40% вязкость;

h - мощность пласта;

- градиент давления.

Использование данного способа позволяет увеличить скорость фильтрационного потока в 2,5 раз и более, а значит, и продуктивность скважин.

Таким образом, предлагаемый способ добычи высоковязкой нефти с меньшими энергетическими затратами позволит увеличить дебит нефти, увеличить нефтеотдачу пласта и снизить обводнение продуктов извлечения. Уменьшение сетки скважин и выбор их оптимальной схемы размещения даст возможность дополнительного увеличения фильтрационного потока в 2-3 раза.

Кроме того, этот способ может быть использован для добычи воды в засушливых районах, не имеющих крупных наземных и подземных источников воды, учитывая, что в виде отдельных скоплений "целиков" вода присутствует повсеместно в недрах земного шара.

bankpatentov.ru

Способ добычи вязкой нефти из пласта

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к нагреву вязкой нефти и ее извлечению из недр.

Известен способ добычи вязкой нефти путем нагрева теплоносителем, при котором теплоноситель подают в скважины разных ступеней, причем каждую ступень любой скважины используют поочередно, то как нагнетающую, то как добывающую [1]. Недостатком аналога является расположение скважин без учета элементов залегания нефтяного пласта.

Известен способ добычи вязкой нефти путем нагрева и извлечения ее из пласта с помощью пара. Паротепловое воздействие с целью нагрева пласта состоит в закачке расчетного объема теплоносителя через нагнетательные скважины, создании тепловой оторочки и продвижении ее к добывающим скважинам, в том числе и не нагретой водой, с целью охлаждения призабойного пространства нагнетательных скважин [2]. Недостатками аналога являются большие ненужные потери тепла через боковые породы и большой ущербный расход топлива на изготовление пара.

Наиболее близким техническим решением является способ добычи вязкой нефти путем нагрева и извлечения ее из пласта с помощью электротока. Способ включает в себя бурение в нефтяной пласт рядов восстающих электродных скважин по сетке 50 на 50 м, между которыми проходит в вертикальной плоскости ток, нагнетательной восстающей скважины сзади электродных скважин для подачи горячей воды и добывающей скважины впереди электродных скважин для выдачи нефти в сборный коллектор на поверхности земли [3]. Недостатком способа является недостаточно эффективное выдавливание разогретой нефти из пласта с помощью задней подачи горячей воды из-за несовпадения направления движения теплоносителя с направлением протекания электротока между электродными скважинами.

В основу изобретения положена задача создания способа добычи вязкой нефти из пласта, позволяющего снизить затраты и увеличить объем добычи.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе добычи вязкой нефти из пласта, включающем бурение в нефтяной пласт рядов восстающих электродных скважин, между которыми проходит электроток, и добывающих скважин впереди электродных скважин для выдачи нефти в сборный коллектор, ряды восстающих скважин бурят из полевых штреков, расположенных под нефтяным пластом, а в электродные скважины верхнего полевого штрека подают водный раствор электролита под давлением 1,5-5 атм одновременно с подачей тока, обеспечивая движение вытесняемой нефти по всему фронту простирания пласта в сторону добывающих скважин. Электролит представляет собой водный раствор солей NaCl, или HCl, или Н2SO4.

В результате обеспечивается выдавливание нефти из пласта электролитом по направлению формаций залегания нефти параллельно линиям тока. Подача электролита из электродных скважин под большим давлением обеспечивает значительное повышение эффективности вытеснения нефти из пористой формации пласта, обеспечивая при этом большую электропроводность жидкости. Активное движение нефти и электролита от скважин обеспечивает расширение поверхности электродов и снижение темпов нагрева приэлектродных зон, в том числе и за счет снижения падения напряжения тока при большой электропроводности электролита. В целом предлагаемое изобретение делает эффективным нагрев пласта и извлечение нефти со значительным снижением затрат на добычу.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показана схема вскрытия и расположение бремсберга и уклона в почве пласта нефти; фиг.2 - вид на этажную подготовку пласта нефти со стороны почвы пласта; фиг.3 - схема полевых выработок и восстающих электродных скважин бремсбергового поля, узел В на фиг.1; фиг.4 - схема линий электротока между рядами электродных скважин, сечение нефтяной формации С-С на фиг.3; фиг.5 - поперечное сечение верхнего полевого штрека с электродной скважиной, сечение Д-Д на фиг.2.

На фиг.1-3 показано расположение выработок, необходимых для нагрева нефти, ее извлечения, подхода к пласту и проветривания шахты: пласт нефти 1, электродные 2 и добывающие 3 скважины первого этажа 4, нижележащие 5-8 этажи бремсбергового поля, полевые этажные штреки 9-14 бремсбергового поля, центральный ствол 15, капитальный квершлаг 16, бремсберговое поле 17, уклонное поле 18, бремсберг с ходком 19, левый и правый вентиляционные стволы 20 и 21, уклон 22.

На фиг.3-5 показаны ряды электродных и добывающих скважин, пробуренных из полевых этажных штреков, их оборудование, расположение электролита при его движении и линий электротока: движение электролита 23, пористые формации 24 в пласте с вязкой нефтью, линии электротока 25, обсадная колонна 26 скважин, пакер 27, кабель 28 и трубопровод 29 с электролитом, крепь 30 полевого штрека, водоотливная канавка 31.

На фиг.2 - вид на залежь со стороны почвы, показаны граничные вентиляционные сбойки 32-33 бремсбергового поля 17.

Способ осуществляется следующим образом.

После вскрытия и этажной подготовки пласта нефти для нагрева и извлечения нефти производят бурение восстающих электродных 2 и добывающих 3 скважин верхнего этажа 4 из полевых штреков 9 и 10. В скважинах устанавливают обсадные колонны 26, навешивают кабели 28, прокладывается трубопровод 29 для электролита и монтируются пакеры 27 для герметизации устья электродных скважин. Подачу в скважины электролита, воды с добавками солей NaCl, ил HCl или h3SO4 в количестве 1,5-5% по весу производят с верхнего полевого штрека 9 в этаж 4. Электролит подается под давлением 1,5-5 атм, что обеспечивает его движение 23 по пористой формации 24 нефтяного пласта 1 в сторону нижележащего полевого штрека 10 и вытеснение разогретой нефти. Разогрев нефти производится электротоком по линиям 25. Вытеснение нефти в сторону нижележащих добывающих скважин 3 расширяет эффективную поверхность электродов и обсадных колонн, что приводит к снижению темпов нагрева приэлектродных зон электродных скважин 2 за счет снижения падения напряжения при большой электропроводности электролита. Процесс вытеснения вязкой нефти в нижележащем этаже 5 производится в той же последовательности: подача тока и электролита через верхние электродные скважины 3 (уже нижнего этажа 5) и выдача нефти на поверхность в коллектор через нижние электродные скважины 34 второго этажа 5.

Система проветривания шахты всасывающая с помощью вентиляторов, установленных на вентиляционных стволах 20 и 21. Воздух, войдя в ствол 15 и пройдя квершлаг 16, бремсберг с ходком 19, попадает в полевые штреки 9 и 10 и далее вытягивается вентиляторами через граничные вентиляционные сбойки 32 и 33. Струи воздуха могут проходить и по скважинам 2, попадая затем в скважины 3 через свободные поровые формации в структуре нефтяного пласта. Для направления струй воздуха сверху вниз со штрека 9 в штрек 10 в выработках устанавливаются двери с окном. Всасывающее проветривание тем самым способствует и выходу нефти из порового пространства 24 в скважины 3.

Источники информации

1. Патент РФ №2070284. Способ разработки нефтяных месторождений. МПК Е 21 В 43/24, 43/40.

2. Алиев А.Г. Математическое моделирование технологических процессов при термошахтной разработке нефтяных месторождений. - Ухта, 1998. - С.10-18.

3. Сургучев Л.М. Применение методов повышения нефтеотдачи пластов за рубежом и перспективы их развития. - М.: Нефтяное хозяйство, №5, 1987. - С.144-145.

bankpatentov.ru

Способ добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, а именно к способам добычи вязкой нефти с применением тепла в комплексе с бурением горизонтальных скважин. Обеспечивает снижение энергозатрат за счет снижения энергоемкости и повышения эффективности использования теплоносителя. Сущность изобретения: по способу осуществляют бурение скважины с расположением ее входа на дневной поверхности. Затем бурят наклонный входной участок скважины до залегания продуктивного пласта. Осуществляют бурение условно горизонтального участка скважины с размещением его ствола по простиранию продуктивного пласта. Закачивают теплоноситель и добывают нефть. Согласно изобретению бурят непрерывную скважину с образованием ее выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности. На ней располагают ее выход. В пробуренную скважину устанавливают обсадную колонну. Цементируют затрубное пространство по всей длине. Перфорируют обсадную колонну в интервале горизонтального участка. Устанавливают внутри обсадной колонны насосно-компрессорные трубы с центраторами. С входного и выходного участков скважины подают теплоноситель. Его подают под давлением выше внутрипластового давления продуктивного пласта и до разжижения нефти вокруг ствола скважины по всей длине горизонтального участка. Затем по выходному участку скважины осуществляют отбор нефти при продолжении закачки теплоносителя по входному участку скважины. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, а именно к способам добычи вязкой нефти с применением тепла в комплексе с бурением горизонтальных скважин. Известен способ извлечения вязкой смеси углеводородов из отдельных участков подземного нефтяного пласта [см. патент США 4535845, Е 21 В 43/24, 1986 г. ] , в котором вертикальный участок нефтяного пласта ограничивают первой и второй боковыми скважинами, пробуренными по вертикали, и третьей скважиной. По меньшей мере участок третьей скважины, ориентированный в горизонтальном направлении, проходит вблизи нижних участков первой и второй скважин. Стенки всех скважин, контактирующие с нефтяным пластом, выполнены перфорированными. Ограниченный скважинами участок пласта предварительно нагревают закачкой в этот участок нагретой текучей среды. Струи текучей среды, поступающие одновременно в нескольких направлениях через первую и третью скважины, образуют объединенный тепловой фронт, который перемещается по направлению второй скважины. Извлечение углеводородной смеси из второй скважины производят после нагревания участка пласта и прежде, чем нагретая текучая среда достигнет второй скважины. Недостатком способа является то, что время, необходимое для прогрева пласта, является продолжительным и обусловлено необходимостью прогрева значительного объема между нагнетательными и добывающей скважиной, т.к. предусматривается бурение нескольких скважин. Известен также способ использования горизонтальной скважины для откачивания тяжелой нефти из тонких пластов, которая имеет в нижней части изолированный трубопровод для подачи пара в пласт, [см. заявку РСТ 96-32566, Е 21 В 43/24, 1997 г.]. Способ осуществляется в следующей последовательности. В начале пар при низком давлении циркулирует вдоль скважины для прогревания зоны пласта вокруг скважины радиусом 1-2 м. Нефть и другие продукты поступают из пласта в кольцевое пространство между изолированной трубной колонной и перфорированной обсадной. После определенного периода циркуляции пара при низком давлении перекрывают отсасывающую трубу и при дальнейшей подаче пара вдоль скважины начинает образовываться активная паровая камера. Затем возобновляют откачку с одновременным регулированием уровня жидкости в кольцевой полости вертикальной секции скважины для поддерживания постоянного давления на выходе Подача пара высокого давления в пласт происходит со скоростью, равной начальной подаче или превышающей ее. При этом прогреваемый паром объем распространяется к верхней части пласта и вдоль скважины. Пар поступает в пласт под давлением, превышающим гравитационное противодавление, в результате чего нефть, конденсат и пластовые флюиды прогреваются за счет теплопроводности и конвективного теплообмена, дренируются через перфорированную обсадную колонку в кольцевую полость и откачиваются. Недостатком способа является значительная энергоемкость, особенно в первый период эксплуатации скважины, недостаточная эффективность подъема скважинного флюида по затрубному пространству, оказывающего при этом отрицательное воздействие на скважины вследствие его высокой температуры. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ паронагнетания для повышения степени полноты вытесненных вязких углеводородов через одиночную горизонтальную скважину [см. патент США 5215149, Е 21 В 43/24, 1995 г.]. В способе паровытеснения вязкой нефти из продуктивного пласта с ограниченной естественной проницаемостью, подстилаемого водоносным горизонтом, предусматривается строительство обсаженной горизонтальной скважины эффективной протяженности. На двух раздельных участках продуктивного интервала скважины перфорируют отверстия в верхней части ее стенки. Внутрь скважины вставляют изолированную трубу, достигающую забоя скважины и образующую кольцевую полость со стенкой обсадной колонны. Через эту кольцевую полость нагнетают пар под давлением, превышающим внутрипластовое давление. Паронагнетание производят в течение времени, достаточного для разжижения вязкой нефти вокруг ствола скважины. Затем давление нагнетаемого пара снижают и производят откачку нефти вместе с паром и водой на дневную поверхность по внутренней трубе. Технологические циклы паронагнетания и откачки повторяют до установления постоянного теплового переноса между перфорированными участками скважины. После этого внутреннюю трубу извлекают из скважины, оборудуют ее термопакером и вновь устанавливают в горизонтальной скважине, разделяя ее указанным пакером на два изолированных перфорационных участка. Первый участок служит для инжектирования пара, а следующий для забора нефти, пара и воды. Способ является энергоемким за счет прокачки теплоносителя по стволу скважины и отбора его по внутренней трубе, оказывая при этом отрицательное воздействие на крепь скважины. Кроме того, способ предусматривает остановку технологического процесса на подъем и спуск внутренней трубы, которая является сложной операцией при насыщенном теплоносителем продуктивном пласте. Решаемая техническая задача состоит в том, чтобы создать такой способ добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт, при использовании которого стало возможным получение максимального нефтеизвлечения при минимальных материальных затратах. Целью предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат за счет снижения энергоемкости и повышение эффективности использования теплоносителя. Указанная цель достигается описываемым способом добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт, включающим бурение скважины с расположением ее входа на дневной поверхности, бурение наклонного входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, последующее бурение условно горизонтального участка скважины с размещением его ствола по простиранию продуктивного пласта, закачку теплоносителя и добычу нефти. Новым является то, что бурят непрерывную скважину с образованием ее выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, где располагают ее выход, в пробуренную скважину устанавливают обсадную колонну, цементируют затрубное пространство по всей длине, перфорируют обсадную колонну в интервале условно горизонтального участка, устанавливают внутри обсадной колонны насосно-компрессорные трубы с центраторами, по которым с входного и выходного участка скважины подают теплоноситель под давлением выше внутрипластового давления продуктивного пласта, и до разжижения вязкой нефти вокруг ствола скважины по всей длине горизонтального участка, после чего по выходному участку скважины осуществляют отбор нефти при продолжении закачки теплоносителя по входному участку скважины. Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию "существенные отличия". На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа. Способ осуществляют в следующей последовательности (совмещен с примером конкретного выполнения). На Мордово-Кармальском месторождении вязких нефтей и битумов представленном неоднородными пластами толщиной 8-10 м с температурой 7,5-8,2oС, давлением 0,44-0,52 мПа, пористостью 27-35%, проницаемостью 5-6 мкм2, вязкостью нефти 3000 мПа с бурят непрерывную горизонтальную скважину 1 на глубину 90 м специальной буровой установкой, например, типа 60/300 R. Осуществляют последующее бурение условно горизонтального участва 4 по простиранию продуктивного пласта длиной 200 м, дальнейшее бурение скважины с образованием ее выходного участка 5 вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности 6, где располагают ее выход, т.е. вход и выход скважины 1 расположены на одной поверхности. В пробуренную скважину устанавливают обсадную колонну 7, цементируют затрубное пространство 8 по всей длине, перфорируют отверстиями 9 обсадную колонну в интервале условно горизонтального участка продуктивного пласта. Затем внутри обсадной колонны устанавливают насосно-компрессорные трубы (НКТ) 10, снабженные центраторами 11, и по НКТ с входного и выходного участков 2 и 5 скважины, соответственно скважины 1, подают теплоноситель (перегретый пар) 12 под давлением 2,5 МПа, что выше внутрипластового давления продуктивного пласта 3. Подачу пара осуществляют до разжижения вязкой до текучего состояния нефти вокруг ствола 4 скважины 1 по всей длине горизонтального участка, что для данного примера составило 3000 т. После чего по входному участку 2 скважины 1 продолжали закачку перегретого пара, а по выходному участку 5 осуществляли отбор нефти. После закачки перегретого пара в суммарном объеме 1,0-1,5 порового объема вытеснение нефти продолжали закачкой воды. Проведенные промысловые испытания показали, что подача перегретого пара для разогрева пласта одновременно с двух противоположных сторон обеспечивает стабильный прогрев порового пространства продуктивного пласта. При этом наибольшая зона прогрева имеет место в интервале начала и конца перфорации, которые при последующей закачке теплоносителя имеют тенденцию к сближению. Продолжение закачки теплоносителя с входного участка после обеспечения достаточного прогрева пласта вдоль всего перфорированного интервала обсадной колонны производили для наиболее продолжительного поддержания ранее полученного эффекта по прогреву продуктивного пласта и достижения максимально возможного нефтеизвлечения. Преимуществами предлагаемого способа по сравнению с прототипом являются:- существенное снижение времени первоначальной стадии прогрева пласта за счет подачи теплоносителя в него с двух противоположных сторон;- обеспечение дальнейшего прогрева пласта и отбора нефти одной скважиной;- снижение энергозатрат, за счет снижения энергоемкости и повышение эффективности использования теплоносителя;- обеспечение стабильности процесса нефтеизвлечения и исключение трудоемких операций.

Формула изобретения

Способ добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт, включающий бурение скважины с расположением ее входа на дневной поверхности, бурение наклонного входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, последующее бурение условно горизонтального участка скважины с размещением его ствола по простиранию продуктивного пласта, закачку теплоносителя и добычу нефти, отличающийся тем, что бурят непрерывную скважину с образованием ее выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, где располагают ее выход, в пробуренную скважину устанавливают обсадную колонну, цементируют затрубное пространство по всей длине, перфорируют обсадную колонну в интервале горизонтального участка, устанавливают внутри обсадной колонны насосно-компрессорные трубы с центраторами, по которым с входного и выходного участков скважины подают теплоноситель под давлением выше внутрипластового давления продуктивного пласта и до разжижения нефти вокруг ствола скважины по всей длине горизонтального участка, после чего по выходному участку скважины осуществляют отбор нефти при продолжении закачки теплоносителя по входному участку скважины.

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата и номер государственной регистрации договора: 29.02.2012 № РД0095513

Лицо(а), передающее(ие) исключительное право:

Открытое акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова (ОАО "ВНИИнефть") (RU)

Приобретатель исключительного права: Общество с ограниченной ответственностью "Региональный научно-технологический центр Урало-Поволжья" (ООО "РНТЦ Урало-Поволжья") (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью "Региональный научно-технологический центр Урало-Поволжья" (ООО "РНТЦ Урало-Поволжья") (RU)

Дата публикации: 10.04.2012

bankpatentov.ru

способ добычи вязких и битумных нефтей в пластах с малыми толщинами - патент РФ 2082875

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Способ добычи месторождений вязких и битумных нефтей в пластах с малыми толщинами включает вскрытие пластов добывающими и нагнетательными скважинами с вертикальными и горизонтальными стволами. При вскрытии пластов с газовой шапкой осуществляют создание нефтяного затвора и контроль за давлением в газовой шапке путем увеличения глубины выхода ствола добывающей скважины из-под продуктивного пласта. Обсадная колонна перфорируется в вертикальном стволе в районе кровли пласта. Насосно-компрессорные трубы с насосом опускают до нижней точки обсадной колонны. Нагнетательные скважины располагают параллельно добывающим, проводя горизонтальный ствол в кровельной зоне пласта. 2 ил. Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче битумных вязких нефтей в тонких пластах. Известен способ разработки вязких и битумных нефтей с помощью горизонтальной скважины. При бурении горизонтальных скважин на пласты особенно с малыми толщинами существующая технология проводки предусматривает углубление ствола скважины ниже продуктивного пласта с последующим возвратом в него. Это связано с жесткостью бурильного инструмента. Недостатком данного способа является то, что не предотвращается прорыв газа или пара в поперечном направлении в скважину, не контролируется давление в газовой шапке [1] Известен также способ добычи нефти с помощью разветвленных скважин, у которых стволы могут ответвляться на различной высоте от подошвы продуктивного пласта или на различных расстояниях друг от друга и иметь различные радиусы искривления, оканчиваться вертикально, наклонно, полого или горизонтально вдоль пласта. Недостатком данного способа является то, что не предотвращается прорыв газа и пара в скважину, не контролируется давление в газовой шапке [2] Цель изобретения повышение нефтеотдачи пластов, в частности в тонких пластах, предотвращение прорывов пара и газа в добывающую горизонтальную скважину. Поставленная цель достигается тем, что месторождение вязких и битумных нефтей с пластами малой толщиной вскрывается добывающими и нагнетательными скважинами с вертикальными и горизонтальными стволами. При вскрытии пластов с газовой шапкой осуществляются создание нефтяного затвора и контроль за давлением в газовой шапке за счет увеличения глубины выхода ствола добывающей скважины из-под продуктивного пласта, при этом обсадная колонна перфорируется в вертикальном стволе в районе кровли пласта, насосно-компрессорные трубы с насосом спускаются до нижней точки обсадной колонны, а нагнетательные скважины располагаются параллельно добывающим, проводя горизонтальный ствол в кровельной зоне пласта. На фиг. 1 представлена добывающая скважина; на фиг. 2 нагнетательные. Способ осуществляется следующим образом. Нефтяное месторождение содержит нефть с вязкостью в пластовых условиях 600-1000 МПа С, мощностью пласта 5-10 м, проницаемость 0,42-1,40 мкм2. Вначале месторождение с целью разведки разбуривается вертикальными скважинами. После определения размера продуктивного пласта (мощности, нефтенасыщенности и т.д.) производится заканчивание вертикальных скважин горизонтальными хвостовиками. Нефтяная скважина имеет обсадную колонну 1, внутреннюю обсадную колонну 2 с горизонтальным хвостовиком. Межтрубное пространство между колоннами 1 и 2 изолируется с помощью пакера 3. Для контроля за пластовым давлением в газовой зоне колонна 1 перфорируется на вертикальном участке в районе кровли пласта. Отверстие 4 служит для соединения межтрубного пространства с пластом и контроля давления с помощью устьевого манометра 5. Обсадная колонна имеет увеличенную глубину выхода из-под продуктивного пласта с целью создания своеобразного нефтяного (жидкостного) затвора или ловушки для сбора нефти и последующей откачки насосом, спущенным на насосно-компрессорных трубах 6. Насосно-компрессорные трубы с насосом 6 спускаются до самого нижнего участка обсадной колонны 2. Нагнетательные горизонтальные скважины 7 (рис. 2) расположены в кровельной части пласта параллельно добывающим. Такое пространственное размещение также способствует более полному вытеснению вязкой и битумной нефти. Глубина жидкостного затвора зависит от свойств нефти (плотности, вязкости и т.д.), ожидаемого дебита скважины, пластового давления. Если, например, по условиям эксплуатации нефтяного месторождения минимальный перепад давления, при котором происходит прорыв вытесняющего агента, составляет между зоной отбора и насыщения 0,5 кг/см2, то увеличение глубины до 10 м и более устраняет прорыв газа (при тех же условиях отбора нефти). Способствует стабильной работе насосного оборудования и более полное извлечение нефти из пласта. В случае вязких нефтей при применении тепловых методов воздействия на пласт (закачка горячего газа, пара, растворителя) нефть приобретает текучесть и стекает в наиболее пониженные участки пласта. Как известно, при нагреве вязких нефтей выше 80oC релаксационные свойства нефтей ослабляются и перестают оказывать влияние на фильтрацию. В качестве растворителей для вязких и битумных нефтей могут служить дистиллат, получаемый на объектах добычи нефти, реагенты, для предотвращения парафинотложений и т.д. Температура нагрева в пласте должна быть не менее 80oС. Пониженным участком пласта в предложенном способе является искусственно созданный профиль проводки горизонтальной скважины. Добыча вязкой и битумной нефти данным способом в тонких пластах с газовой шапкой и с закачкой пара или газа для поддержания пластового давления позволит более полно использовать энергию вытесняющего агента и газа, предотвратить попадание пара и газа в добывающую скважину, повысить нефтеотдачу пласта всех типов нефтей (легких, средних, тяжелых, вязких, битумных и т.д. ).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ добычи вязких и битумных нефтей в пластах с малыми толщинами, включающий вскрытие пластов добывающими и нагнетательными скважинами с вертикальными и горизонтальными стволами, отличающийся тем, что при вскрытии пластов с газовой шапкой осуществляют создание нефтяного затвора и контроль за давлением в газовой шапке путем увеличения глубины выхода ствола добывающей скважины из-под продуктивного пласта, при этом обсадную колонну перфорируют в вертикальном стволе в районе кровли пласта, насосно-компрессорные трубы с насосом спускают до нижней точки обсадной колонны, а нагнетательные скважины располагают параллельно добывающим, проводя горизонтальный ствол в кровельной зоне пласта.

www.freepatent.ru

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти. Обеспечивает исключение контакта теплоносителя с продуктами скважины, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя. Сущность изобретения: устройство для добычи тяжелой вязкой нефти содержит эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод. При этом трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен нагнетательным и всасывающим клапанами. Рабочие отверстия эксплуатационной колонны состоят из двух рядов - верхнего и нижнего, расположенных соответственно напротив водоносного пропластка и нефтеносного пласта. Пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше водоносного пропластка и нефтеносного пласта соответственно верхним и нижним пакерами. Внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с нефтеносным пластом через нижний ряд рабочих отверстий посредством всасывающего клапана, а с водоносным пропластком - через верхний ряд рабочих отверстий посредством нагнетательного клапана. Трубопровод выше нагнетательного клапана оснащен седлом. Последнее выполнено с возможностью герметичной фиксации цилиндра плунжерного насоса и его извлечения после преодоления усилия фиксации. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти.

Известен способ добычи вязкой нефти или битума из пласта (авторское свидетельство №834339, Е21В 43/24, опубл. БИ №20 от 30.05.1981 г.), осуществляемый устройством, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями напротив продуктивного пласта.

Недостатками конструкции данного устройства являются:

- во-первых, закачку теплоносителя производят непосредственно в продуктивный пласт, который распространяется глубоко в пласт, разогревая последний, а по мере последующей добычи пласт остывает, снижая проницаемость по нефти отдаленных зон продуктивного пласта;

- во-вторых, область применения устройства ограничена и осуществима только в скважинах с высоким пластовым давлением, поскольку добыча осуществляется без применения насоса;

- в-третьих, закачка теплоносителя в неразогретый нефтебитумнонасыщенный пласт может быть существенно затруднена.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (патент RU №2098615, Е21В 43/24, опубл. БИ №34 от 10.12.1997 г.), содержащее нагнетательные и эксплуатационные колонны с рабочими отверстиями на нижних концах, при этом нагнетательные и эксплуатационные колонны охвачены жестко соединенными с ним трубопроводами, каждый из которых выполнен с возможностью прокачки по нему теплоносителя с обеспечением циркуляции последнего с поверхности земли - нефтяной пласт - на поверхность земли.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

- во-первых, требуется как минимум две скважины (нагнетательная и эксплуатационная), и в случае отсутствия рядом стоящей нагнетательной скважины невозможна работа устройства, а при отдаленном нахождении нагнетательной скважины от эксплуатационной возрастает длина трубопровода, связывающего их, в связи с чем увеличивается металлоемкость конструкции;

- во-вторых, теплоноситель (горячий водяной пар) закачивается непосредственно в пласт, при этом максимальный прогрев приходится на нагнетательную скважину, где затрачивается большая часть тепла;

в-третьих, продукция отбирается только за счет пластового давления в продуктивном пласте, поддерживаемого усилием нагнетания теплоносителя, что увеличивает затраты на его подготовку.

Технической задачей изобретения является исключение контакта теплоносителя с продуктами скважины путем отбора продукция посредством штангового насоса, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя.

Указанная задача решается устройством для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод.

Новым является то, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен нагнетательным и всасывающим клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух рядов - верхнего и нижнего, которые расположены соответственно напротив водоносного пропластка и нефтеносного пласта, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше водоносного пропластка и нефтеносного пласта соответственно верхним и нижним пакерами, причем внутренняя полость трубопровода сообщается с нефтеносным пластом через нижний ряд рабочих отверстий посредством всасывающего клапана, а с водоносным пропластком - через верхний ряд рабочих отверстий посредством нагнетательного клапана, причем трубопровод выше нагнетательного клапана оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной фиксации цилиндра плунжерного насоса и его извлечения после преодоления усилия фиксации.

На фиг.1 схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процессе закачки теплоносителя.

На фиг.2 схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процесс добычи продукции из пласта.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (см. фиг.1) состоит из эксплуатационной колонны 1 с двумя рядами рабочих отверстий - верхним 2 и нижним 3, которые расположены соответственно напротив водоносного пропластка 4 и нефтеносного пласта 5, а также трубопровода 6, представляющего собой колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), расположенного внутри эксплуатационной колонны 1.

Трубопровод 6 оснащен нагнетательным 7 и всасывающим 8 клапанами. Пространство между эксплуатационной колонной 1 и трубопроводом 6 разобщено выше водоносного пропластка 4 и нефтеносного пласта 5, соответственно верхним 9 и нижним 10 пакерами.

Внутренняя полость трубопровода 6 сообщается с нефтеносным пластом 5 через нижний ряд рабочих отверстий 3 посредством всасывающего клапана 8, а с водоносным пропластком 4 - через верхний ряд рабочих отверстий 2 посредством нагнетательного клапана 7. Трубопровод 6 выше нагнетательного клапана 7 оснащен седлом 11, выполненным с возможностью герметичной фиксации цилиндра 12 плунжерного насоса 13, спущенного в эксплуатационную колонну 1 посредством колонны насосных штанг 14, и его извлечения после преодоления усилия фиксации. Трубопровод 6 под нижним пакером 10 оснащен радиальными отверстиями 15 (см. фиг.2) и опирается на забой 16.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти работает следующим образом.

Перед началом добычи тяжелой вязкой нефти из нефтеносного пласта 5 (см. фиг.1) приподнимают с устья скважины с помощью подъемного агрегата (не показано) посредством колонны насосных штанг 14 вставной плунжерный насос 13 на 1-2 метра выше седла 11, преодолев усилие фиксации цилиндра 12 плунжерного насоса 13 относительно замкового элемента (не показано), установленного в седле 11.

Затем по трубопроводу 6 через нагнетательный клапан 7 и верхний ряд рабочих отверстий 2 нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в водоносный пропласток 4, при этом водоносный пропласток 4 разогревается и передает тепло сверху вниз сначала на кровлю нефтеносного пласта 5, далее прогревает сверху вниз весь нефтеносный пласт 5 по его высоте (мощности), причем основная зона прогрева приходится на приствольную зону эксплуатационной колонны 1, то есть на районы расположения верхних 2 и нижних 3 рядов рабочих отверстий эксплуатационной колонны 1.

Нагнетание теплоносителя продолжают определенное время, которое задается опытным путем и зависит от таких показателей, как глубина расположения нефтеносного пласта, расстояния между нефтеносным и водоносным пластами, степени вязкости нефти и т.п. Проникновение теплоносителя в нефтеносный пласт 5 исключается с помощью пакеров 9 и 10, установленных соответственно выше водоносного пропластка 4 и нефтеносного пласта 5.

По прошествии определенного времени на нагнетание теплоносителя приспускают вниз с устья скважины посредством подъемного агрегата и колонны штанг 14 вставной плунжерный насос 13, который, преодолев усилие фиксации замкового элемента своим цилиндром 12, герметично садится в седло 11.

Далее посредством привода (не показано), расположенного на устье скважины, запускают плунжерный насос 13 в работу (см. фиг.2), при этом разогретая тяжелая вязкая нефть из продуктивного пласта 5 через радиальные отверстия 15 трубопровода 6 и всасывающий клапан 8 поступает на прием плунжерного насоса 13, который перекачивает разогретую тяжелую вязкую нефть на дневную поверхность. По мере извлечения разогретой тяжелой вязкой нефти она остывает, и в определенный момент прекращается ее подъем на поверхность, на что реагирует датчик (не показано), установленный на устье скважины, который отключает привод плунжерного насоса 13. Далее необходимо закачивать теплоноситель и весь вышеописанный цикл повторяется.

Предлагаемое устройство исключает снижение фазовой проницаемости по нефти связанные с проникновением теплоносителя в нефтеносный пласт, поскольку закачка теплоносителя производится в водоносный пропласток, передающего тепло ниже в нефтеносный пласт, при этом отбор продукции скважин производится посредством штангового насоса. Кроме того, повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине связано с прогревом продуктов нефтеносного пласта в основном в приствольной зоне эксплуатационной колонны. Все вышеотмеченные факторы повышают технико-экономические показатели и сокращают затраты на подготовку теплоносителя.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащее эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод, отличающееся тем, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен нагнетательным и всасывающим клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух рядов - верхнего и нижнего, которые расположены соответственно напротив водоносного пропластка и нефтеносного пласта, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше водоносного пропластка и нефтеносного пласта соответственно верхним и нижним пакерами, причем внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с нефтеносным пластом через нижний ряд рабочих отверстий посредством всасывающего клапана, а с водоносным пропластком - через верхний ряд рабочих отверстий посредством нагнетательного клапана, причем трубопровод выше нагнетательного клапана оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной фиксации цилиндра плунжерного насоса и его извлечения после преодоления усилия фиксации.

www.findpatent.ru