RU2044874C1

RU2044874C1 - Method for thermal mine recovery of high-viscosity oil from formation

Info

Publication number: RU2044874C1
Application number: RU93014967A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Бакулин; А.Н. Кушнер; В.Л. Брохман; Г.И. Вахмин; А.В. Бакулин; А.Г. Протосеня
Original assignee: Бакулин Виктор Николаевич
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1995-09-27

Abstract

FIELD: gas and oil production. SUBSTANCE: method for thermal mine recovery of high-viscosity oil from formation includes reinforcement of well with perforated casing. Part of casing every 7-10 m is made of piezoceramic material having magnetostriction properties. Connected to radiator are electrodes to which exciting voltage is applied from pulse generator and powerful vibrations are excited in formation with amplitude of sign-alternating wave equalling 0.5 of value of distractible stresses of rocks comprising the producing formation in combination with injection into formation of solutions weakening the rock strength. Solutions are used in form of surfactants, sodium hydroxide, or sodium hydroxide with methanol. EFFECT: increased permeability of formation rocks from 80 to 300% and over, and increased additional recovery of oil from formation from 10 to 40% as compared with the known methods which do not employ vibration stimulation of formation within the selected range of frequencies. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефте- и газодобыче и может быть использовано при извлечении высоковязкой нефти из пласта, добываемой подземным способом. The invention relates to oil and gas production and can be used to extract highly viscous oil from a reservoir produced by underground mining.

Известен способ извлечения нефти из скважин, при котором в скважину нагнетают под давлением ПАВ с полимерами, специально разработанными для высоких температур с концентрациями солей 100-200 г/л [1]
Известный способ трудоемок, нетехнологичен, длителен по времени воздействия на пласт, не использует структурных и физико-механических и химических свойств пород пласта и флюидов, содержащихся в порах и трещинах пласта.A known method of extracting oil from wells, in which surfactants are injected into a well under pressure with polymers specially designed for high temperatures with salt concentrations of 100-200 g / l [1]
The known method is time-consuming, low-tech, time-consuming for the formation, does not use the structural and physico-mechanical and chemical properties of the formation rocks and fluids contained in the pores and fractures of the formation.

Известен также способ термошахтного извлечения высоковязкой нефти из пласта, при котором ведут двухгоризонтную разработку с надпластового горизонта через вертикальные и наклонные нагнетательные скважины, оборудованные обсадными трубами, через которые нагнетают в продуктивный пласт теплоноситель, например пар, а отбор нефти осуществляют из добывающих скважин, пробуренных и расположенных в пласте добывающей галереи, при этом сбор нефти производят в горной выработке, откуда ее насосами подают на поверхность [2]
Известный способ трудоемок, нетехнологичен, не использует в своем арсенале упругих миграционных гелэффектов и кавитации для управления состоянием и свойствами пород пласта и флюидов.There is also known a method of thermoshaft extraction of highly viscous oil from a formation, in which two-horizon development is carried out from the over-horizon through vertical and inclined injection wells equipped with casing pipes, through which coolant, for example, steam, is pumped into the reservoir, and oil is extracted from production wells drilled and located in the reservoir of the producing gallery, while the oil is collected in the mine, from where it is pumped to the surface [2]
The known method is time-consuming, low-tech, does not use in its arsenal of elastic migration gel effects and cavitation to control the state and properties of the formation rocks and fluids.

Цель изобретения повышение технологичности, проницаемости пород пласта. The purpose of the invention is the improvement of manufacturability, permeability of formation rocks.

Цель достигается тем, что согласно способу через каждые 7-10 м часть обсадной трубы размером 3-5 м выполняют из пьезокерамики, обладающей магнитострикционными свойствами, подводят посредством электродов импульсное возбуждающее напряжение, осуществляя в пласте и окружающем его пространстве вибрационное воздействие, которое проводят поэтапно: вначале нагнетают в скважины разупрочняющие вещества с возбуждением в пласте упругих колебаний в диапазоне от 1 до 20 кГц, вибровоздействие осуществляют в течение времени, при котором проницаемость пласта увеличится от 80 до 300% и выше, и затем вибровоздействие прекращают, в скважину подают теплоноситель с температурой не выше 60^оС в совокупности с вибровоздействием на частоте собственных колебаний горного массива в течение времени, при котором достигают положительного эффекта.The goal is achieved in that according to the method, every 7-10 m a part of the casing pipe 3-5 m in size is made of piezoceramics with magnetostrictive properties, a pulsed exciting voltage is applied by means of electrodes, vibrating in the reservoir and its surrounding space, which is carried out in stages: first, softening substances are injected into the wells with excitation of elastic vibrations in the formation in the range from 1 to 20 kHz, vibration exposure is carried out for a time at which the permeability asta increase from 80 to 300% and above, and then a vibration is stopped in a well supplied with the coolant temperature not higher than 60 ° ^C in conjunction with a vibration at the natural frequency of rock mass during the time at which a positive effect is achieved.

В качестве разупрочняющих растворов закачивают ПАВ, гидроокись натрия с метанолом или гидроокись натрия. Surfactants, sodium hydroxide with methanol or sodium hydroxide are injected as softening solutions.

Параметрами упругих колебаний управляют путем изменения величины возбуждающего напряжения и его частоты, подаваемых на электроды. Амплитуду давления в знакопеременной упругой волне поддерживают на уровне 0,5 от разрушающих напряжений на разрыв пород, слагающих продуктивный пласт. The elastic vibration parameters are controlled by changing the magnitude of the exciting voltage and its frequency supplied to the electrodes. The pressure amplitude in the alternating elastic wave is maintained at a level of 0.5 from the destructive stresses on the fracture of the rocks that make up the reservoir.

Для повышения проницаемости пород пласта при нагнетании в него разупрочняющих растворов добавляют в них 1,2-1,9% расклинивающих агентов с размерами частиц 0,03-1,0 мм и плотностью 2,8-3,6 г/см³, например кварцевый песок.To increase the permeability of the formation rocks during injection of softening solutions, 1.2-1.9% of proppants with a particle size of 0.03-1.0 mm and a density of 2.8-3.6 g / cm ³ are added to them. quartz sand.

Перед нагнетанием теплоносителя в пласт производят импульсный гидроразрыв путем вибровоздействия на частоте, равной частоте собственных колебаний флюидов, содержащихся в порах и трещинах пласта. Before pumping the coolant into the formation, a pulsed hydraulic fracturing is performed by vibration exposure at a frequency equal to the frequency of natural vibrations of the fluids contained in the pores and fractures of the formation.

На фиг.1 приведена схема реализации предлагаемого способа; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows a diagram of the implementation of the proposed method; figure 2 section aa in figure 1.

На чертежах обозначено: 1 горный массив, 2 продуктивный пласт, 3 скважина, 4 обсадная труба, 5 пакер, 6 генератор импульсов, 7 усилитель мощности, 8 блок согласования, 9 микропроцессор 10, электроды, 11 излучатель упругих колебаний. The drawings indicate: 1 rock mass, 2 reservoir, 3 well, 4 casing, 5 packer, 6 pulse generator, 7 power amplifier, 8 matching unit, 9 microprocessor 10, electrodes, 11 emitter of elastic vibrations.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

В горном массиве 1, включающем продуктивный пласт 2, бурят скважины 3, армируют их обсадными трубами 4. Часть обсадной трубы 4 через каждые 7-10 м выполняют из пьезокерамического материала с размерами (длиной) 3-5 м, то есть часть обсадной трубы, выполненная из пьезокерамического материала, обладающего магнитострикционными свойствами, служит излучателем упругих колебаний, параметрами которых управляют путем изменения возбуждающего напряжения и его частоты, подаваемых на электроды 10 от генератора 6 и усиливаемых усилителем 7 мощности. Коррекция вибровоздействия на пласт осуществляется посредством блока 8 согласования и микропроцессора 9 с заранее заданной программой воздействия на пласт на различных стадиях воздействия на пласт. Wells 3 are drilled in the massif 1, including producing formation 2, reinforced with casing 4. A part of the casing 4 is made of piezoceramic material with dimensions (length) of 3-5 m every 7-10 m, i.e. a part of the casing, made of a piezoceramic material with magnetostrictive properties, it serves as an emitter of elastic vibrations, the parameters of which are controlled by changing the exciting voltage and its frequency, supplied to the electrodes 10 from the generator 6 and amplified by the power amplifier 7. Vibration correction to the formation is carried out by means of the coordination unit 8 and microprocessor 9 with a predetermined program of stimulation of the formation at various stages of stimulation.

На фиг. 2 приведен разрез части обсадной трубы 4, выполненной из пьезокерамики ТБК-5, где толщина стенки обсадной трубы 20 мм определяет заранее выбранный диапазон частот, находящихся в зависимости от контактных условий излучателя с продуктивным пластом в интервале от 1 до 20 кГц. Возбуждая мощные вибрационные колебания в пласте и приводя пласт в колебательное состояние с амплитудой давления в упругой волне, равной 0,5 от величины разрушающих напряжений на разрыв для пород, слагающих продуктивный пласт, достигают повышения проницаемости пласта за счет нагнетания в него разупрочняющих веществ (ПАВ), гидроокиси натрия с метанолом или гидроокиси натрия, нагретых до 60^оС, повышают проницаемость пласта от 80 до 300% и выше, повышая нефтеотдачу пласта от 10 до 40% по сравнению с классическими способами воздействия на пласт без учета вибровоздействий. ПАВ и другие разупрочняющие вещества, проникая в поры и трещины пород пласта, "съедают" перегородки между порами и трещинами и делают их сообщающимися, что с одной стороны повышает проницаемость пласта, а с другой увеличивает его нефтеотдачу. Для снижения вязкости флюидов, содержащихся в порах и трещинах пласта, возбуждают в пласте ультразвуковые колебания в диапазоне 1-10 кГц и тем самым достигают снижения вязкости флюидов от 10 до 80% по сравнению с первоначальной. Для повышения проницаемости пород пласта и увеличения гидро- и аэродинамических связей производят: добавку в разупрочняющие растворы 1,2-1,9% расклинивающих агентов, которые попадая в поры и трещины пласта при вибровоздействиях, не дают им закрыться и служат новыми концентраторами пор и трещин в породах пласта, и способствуют повышению проницаемости пород пласта; либо при низкой проницаемости пласта производят в нем импульсный гидроразрыв путем вибровоздействия на частоте, равной собственной частоте флюидов, содержащихся в порах и трещинах пласта, что увеличивает площадь гидроразрыва на 2-6 раз и снижает энергоемкость процесса и время его проведения.In FIG. Figure 2 shows a section through a portion of the casing 4 made of TBK-5 piezoceramics, where the wall thickness of the casing 20 mm determines a pre-selected frequency range depending on the contact conditions of the emitter with the reservoir in the range from 1 to 20 kHz. By exciting powerful vibrational vibrations in the formation and bringing the formation into an oscillatory state with a pressure amplitude in the elastic wave equal to 0.5 of the value of breaking tensile stresses for the rocks that make up the productive formation, they increase the permeability of the formation due to injection of softening substances (surfactants) into it sodium hydroxide with methanol or sodium hydroxide, heated to 60 ^° C, increase the permeability of the formation from 80 to 300% and higher, increasing oil recovery from 10 to 40% compared with the classical methods of stimulating the formation without accounting for vibrations. Surfactants and other softening substances, penetrating into the pores and cracks of the formation rocks, “eat” the partitions between the pores and cracks and make them communicating, which on the one hand increases the permeability of the formation, and on the other hand increases its oil recovery. To reduce the viscosity of the fluids contained in the pores and fractures of the formation, ultrasonic vibrations in the range of 1-10 kHz are excited in the formation and thereby reduce the viscosity of the fluids from 10 to 80% compared to the original. To increase the permeability of the formation rocks and increase the hydro- and aerodynamic bonds, they produce: 1.2-1.9% proppants are added to softening solutions, which get into the pores and cracks of the formation during vibration, prevent them from closing and serve as new pore and crack concentrators in the rocks of the reservoir, and contribute to increasing the permeability of the rocks of the reservoir; or at low permeability of the formation, they produce pulsed hydraulic fracturing in it by vibration exposure at a frequency equal to the natural frequency of the fluids contained in the pores and fractures of the formation, which increases the hydraulic fracturing area by 2-6 times and reduces the energy consumption of the process and its duration.

Таким образом, обрабатывая пласт в широком диапазоне знакопеременных вибрационных нагрузок, способствуют повышению нефтеотдачи пласта на 10-40% по сравнению с обычными методами воздействия на пласт. Преимущества предлагаемого способа состоят в следующем: возможность возбуждать в пласте широкий спектр вибрационных колебаний с возможностью управлять состоянием и свойствами пород плаcта и флюидов во время воздействия на пласт; возможность закачать в пласт упругую энергию, сопоставимую с прочностью пород пласта на разрыв; снижение энергоемкости процесса и увеличение коэффициента нефтеотдачаи от 10 до 40%
Использование предлагаемого изобретения позволит значительно повысить коэффициент нефтеотдачи и снизить энергоемкость процесса в совокупности с возможностью управления состоянием пород пласта и флюидов, содержащихся в порах и трещинах пласта, по сравнению c классическими способами воздействия на пласт.Thus, treating the formation in a wide range of alternating vibrational loads, contribute to an increase in oil recovery by 10-40% compared to conventional methods of stimulating the formation. The advantages of the proposed method are as follows: the ability to excite a wide range of vibrational vibrations in the formation with the ability to control the state and properties of the reservoir rocks and fluids during stimulation; the ability to pump elastic energy into the formation comparable to the tensile strength of the formation rocks; reduction in the energy intensity of the process and an increase in the oil recovery coefficient from 10 to 40%
Using the present invention will significantly increase the oil recovery coefficient and reduce the energy intensity of the process in conjunction with the ability to control the state of the formation rocks and fluids contained in the pores and fractures of the formation, compared with the classical methods of stimulating the formation.

Claims

1. СПОСОБ ТЕРМОШАХТНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ИЗ ПЛАСТА, при котором ведут двухгоризонтную разработку с надпластового горизонта через вертикальные и наклонные нагнетательные скважины, оборудованные обсадными трубами, через которые нагнетают в продуктивный пласт теплоноситель, например пар, а отбор нефти осуществляют из добывающих скважин, пробуренных из расположенной в пласте добывающей галереи, при этом сбор нефти производят в горной выработке, откуда ее насосами подают на поверхность, отличающийся тем, что через каждые 7 10 м часть обсадной трубы размером 3 5 м выполняют из пьезокерамики, обладающей магнитострикционными свойствами, подводят посредством электродов импульсное возбуждающее напряжение, осуществляя в пласте и окружающем его пространстве вибрационное воздействие, которое проводят поэтапно: вначале нагнетают в скважины разупрочняющие вещества одновременно с возбуждением в пласте упругих колебаний в диапазоне 1 27,0 кГц, вибровоздействие осуществляют в течение времени, при котором проницаемость пласта увеличится от 80 до 300% и выше, и затем вибровоздействия прекращают и в скважину подают теплоноситель с температурой не выше 60^oС в совокупности с вибровоздействием на частоте собственных колебаний горного массива в течение времени, при котором достигают положительного эффекта.1. METHOD FOR THERMAL SHAFT EXTRACTION OF HIGH-VISCOUS OIL FROM THE RESERVOIR, in which two-horizon development is conducted from the over-the-horizon through vertical and deviated injection wells equipped with casing pipes, through which coolant, for example steam, is pumped into the reservoir, and oil is extracted from production wells located in the reservoir of the producing gallery, while the oil is collected in the mine, from where it is pumped to the surface, characterized in that every 7 10 m Part of the casing pipe with a size of 3 5 m is made of piezoceramics with magnetostrictive properties, a pulsed exciting voltage is applied by means of electrodes, vibrating in the formation and surrounding space, which is carried out in stages: first, softening substances are injected into the wells simultaneously with the excitation of elastic vibrations in the formation into in the range of 1 27.0 kHz, vibration exposure is carried out for a time at which the permeability of the formation will increase from 80 to 300% and higher, and then the vibration ystviya stopped and coolant is fed into the well at a temperature not higher than 60 ^o C in conjunction with a vibration at the natural frequency of rock mass during the time at which a positive effect is achieved.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве разупрочняющих веществ закачивают ПАВ, гидроокись натрия с метанолом или гидроокись натрия. 2. The method according to claim 1, characterized in that surfactants, sodium hydroxide with methanol or sodium hydroxide are pumped as softening agents.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что параметрами упругих колебаний управляют путем изменения величины возбуждающего напряжения и его частоты, подаваемых на электроды. 3. The method according to claim 1, characterized in that the parameters of the elastic vibrations are controlled by changing the magnitude of the exciting voltage and its frequency supplied to the electrodes.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что амплитуду давления в знакопеременной упругой волне поддерживают на уровне 0,5 разрушающих напряжений на разрыв для пород, слагающих продуктивный пласт. 4. The method according to claim 1, characterized in that the pressure amplitude in the alternating elastic wave is maintained at the level of 0.5 breaking stress at break for the rocks that make up the reservoir.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для повышения пронициаемости пород пласта при нагнетании в него разупрочняющих растворов добавляют в них 1,2 1,9% расклинивающих агентов с размерами частиц 0,03 1,0 мм и плотностью 2,8 3,6 г/см³, например кварцевый песок.5. The method according to p. 1, characterized in that to increase the permeability of the formation rocks when injecting softening solutions, 1.2 1.9% of proppants with a particle size of 0.03 1.0 mm and a density of 2.8 are added to them 3.6 g / cm ³ , for example silica sand.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нагнетанием теплоносителя в пласт производят импульсный гидроразрыв путем вибровоздействия на частоте, равной частоте собственных колебаний флюидов, содержащихся в порах и трещинах пласта. 6. The method according to claim 1, characterized in that before pumping the coolant into the formation, a pulsed hydraulic fracturing is carried out by vibration at a frequency equal to the frequency of natural vibrations of the fluids contained in the pores and fractures of the formation.