RU2433257C1

RU2433257C1 - Method of high-viscosity oil development

Info

Publication number: RU2433257C1
Application number: RU2010115519/03A
Authority: RU
Inventors: Раис Салихович Хисамов (RU); Раис Салихович Хисамов; Равиль Рустамович Ибатуллин (RU); Равиль Рустамович Ибатуллин; Рашит Газнавиевич Рамазанов (RU); Рашит Газнавиевич Рамазанов; Азат Тимерьянович Зарипов (RU); Азат Тимерьянович Зарипов; Руслан Ильич Филин (RU); Руслан Ильич Филин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2011-11-10

Abstract

FIELD: oil and gas production. ^ SUBSTANCE: method involves horizontal and vertical producer construction at a bottomhole of a horizontal oxidiser injector, burning initiation through the vertical well and production selection through the horizontal well. From both sides from the centre of the horizontal portion, a vertical evaluation well is drilled; thereafter in the vertical well arranged in the centre of the horizontal hole of the horizontal producer, burning is initiated, and products are selected from the horizontal well. The other evaluation wells are transformed into producers with monitoring a flame front by the selected products; if observing temperature fall with viscosity higher than an accepted value, the evaluation well is transformed into the injector of a burning initiator - an oxidiser. After burning initiation, it is blocked before burning completion. After product temperature fall in this well to a sufficient value for product selection, this evaluation well is transformed into the producer. If observing temperature rise more than maximum profitability, the evaluation well is transformed into the injector of a flame-resistant agent - water, steam, nitrogen. ^ EFFECT: higher oil recovery by wider formation coverage by an exposure agent due to consecutive formation processing with maintenance of high permeability. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке месторождения высоковязкой нефти.The invention relates to the oil industry and may find application in the development of a highly viscous oil field.

Известен способ разработки нефтебитумной залежи (патент РФ №2287677, МПК E21B 43/24, опубл. 20.11.2006), включающий проводку в пласте двух горизонтальных стволов параллельно между собой, закачку пара в верхнюю нагнетательную скважину и отбор продукции из нижней добывающей скважины.There is a method of developing a bitumen deposit (RF patent No. 2287677, IPC E21B 43/24, published on November 20, 2006), including wiring two horizontal shafts in the formation parallel to each other, injecting steam into the upper injection well and selecting products from the lower producing well.

Основным недостатком известного способа является низкая эффективность процесса, особенно в тонких пластах, из-за больших тепловых потерь.The main disadvantage of this method is the low efficiency of the process, especially in thin layers, due to large heat losses.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ разработки месторождения высоковязкой нефти (патент РФ №2358099, кл. E21B 43/24, опубл. 10.06.2009 г.), включающий закачку окислителя через нагнетательные скважины, организацию внутрипластового горения и отбор продукции через добывающие скважины. В качестве добывающих скважин используют горизонтальные скважины с горизонтальным стволом в подошвенной части пласта, а вертикальные нагнетательные скважины в створе и концевой части горизонтального ствола осуществляют закачку через ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива, а через удаленные - воздуха, при этом забойное давление закачки воздуха в скважине устанавливают выше забойного давления закачки топлива, а также закачку через ближайшие к горизонтальной вертикальные скважины топлива, а в удаленные закачку воздуха чередуют с закачкой воды в объемах, допускающих поддержание пластового горения.Closest to the proposed invention in technical essence is a method of developing a highly viscous oil field (RF patent No. 2358099, class E21B 43/24, published June 10, 2009), which includes injecting oxidizer through injection wells, organizing in-situ combustion and selecting products through producing wells. As production wells, horizontal wells with a horizontal wellbore in the bottom of the formation are used, and vertical injection wells in the alignment and the end of the horizontal well are pumped through the fuel closest to the horizontal vertical wells, and through the remote wells, air is supplied, while the bottomhole pressure of air injection in the well set above the bottomhole pressure of the fuel injection, as well as injection through the nearest vertical fuel wells to the horizontal fuel, and into the remote air injection and alternated with the pumping of water in amounts capable of maintaining the combustion reservoir.

Основными недостатками известного способа являются низкая эффективность процесса вытеснения высоковязкой нефти из-за неравномерного прогрева пласта по всему интервалу горизонтального ствола агентом воздействия, невозможность контролировать распространение фронта горения.The main disadvantages of this method are the low efficiency of the process of displacement of highly viscous oil due to uneven heating of the formation throughout the entire horizontal bore interval by the exposure agent, and the inability to control the propagation of the combustion front.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение нефтеотдачи, т.е. эффективности процесса вытеснения высоковязкой нефти, в том числе путем увеличения охвата пласта агентом воздействия за счет последовательной отработки всего пласта с поддержанием высокой проницаемости.An object of the present invention is to enhance oil recovery, i.e. the efficiency of the process of displacing high-viscosity oil, including by increasing the coverage of the formation with an impact agent due to the consistent development of the entire formation while maintaining high permeability.

Под высоковязкими нефтями подразумевают продукцию скважины с плотностью больше 0,870 кг/см³, т.е. к ним относятся и тяжелые, и битуминозные нефти (см. ГОСТ 5185 8 - 2002 г.).High viscosity oils mean well production with a density of more than 0.870 kg / cm ³ , i.e. these include both heavy and bituminous oils (see GOST 5185 8-2002).

Поставленная задача решается способом разработки месторождения высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения, включающим закачку окислителя, организацию внутрипластового горения и отбор продукции через добывающие скважины.The problem is solved by a method of developing a highly viscous oil field using in-situ combustion, including the injection of an oxidizing agent, the organization of in-situ combustion and production selection through production wells.

Новым является то, что с двух сторон от средней части горизонтального участка бурят оценочные вертикальные скважины, после чего в вертикальной скважине, располагающейся в районе середины горизонтального ствола добывающей горизонтальной скважины, производят инициирование горения и отбора продукции из горизонтальной скважины, остальные оценочные скважины переводят в добывающие, контролируя по отбираемой продукции фронт горения, при снижении температуры, при которой вязкость возрастает выше допустимой, оценочную скважину переводят в нагнетательную под инициатор горения (окислитель), при увеличении температуры продукции выше предельно рентабельной оценочную скважину переводят в нагнетательную под закачку не-горючего агента (воды, пара, азота и др.), после инициирования в ней горения ее перекрывают до завершения горения, после снижения температуры продукции этой скважины до достаточной для отбора продукции пласта эту оценочную скважину переводят в добывающую.The new one is that appraisal vertical wells are drilled on both sides of the middle part of the horizontal section, after which, in a vertical well located in the region of the middle of the horizontal well of the producing horizontal well, combustion is initiated and production is taken from the horizontal well, the remaining assessment wells are transferred to producing controlling the combustion front for selected products, with a decrease in temperature at which the viscosity rises above the permissible value, the estimated well is transferred to it is aggressive under the combustion initiator (oxidizing agent); when the product temperature rises above the extremely cost-effective, the appraisal well is transferred to the injection well for the injection of a non-combustible agent (water, steam, nitrogen, etc.), after initiation of combustion in it, it is shut off until combustion is completed, after the temperature of the production of this well to a level sufficient for the selection of production of the formation, this appraisal well is transferred to the production well.

Разработка месторождений высоковязкой нефти внутрипластовым горением сопровождается низкой эффективностью нерегулируемого процесса прогрева, а при малой проницаемости пласта и слабой гидродинамической связи между скважинами прогрев пласта становится практически невозможным. В этом случае нефтеотдача существенно снижается. В предложенном способе решается задача повышения эффективности процесса вытеснения высоковязкой нефти, т.е. повышения нефтеотдачи путем увеличения охвата пласта агентом воздействия за счет последовательной отработки всего пласта с поддержанием высокой проницаемости.The development of high-viscosity oil fields by in-situ combustion is accompanied by a low efficiency of the unregulated heating process, and with low permeability of the formation and weak hydrodynamic connection between the wells, heating of the formation becomes almost impossible. In this case, oil recovery is significantly reduced. The proposed method solves the problem of increasing the efficiency of the process of displacement of highly viscous oil, i.e. enhanced oil recovery by increasing the coverage of the formation with the agent of the impact due to the consistent development of the entire formation while maintaining high permeability.

На чертеже показана схема реализации способа разработки месторождения высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения.The drawing shows a diagram of an implementation of a method for developing a highly viscous oil field using in situ combustion.

На чертеже показано: 1 - горизонтальная скважина; 2 - вертикальная скважина для организации инициации внутрипластового горения; 3 - очаг горения; 4 - зона распространения очага горения; 5 - продуктивный пласт; 6 - вертикальные скважины для закачки рабочего агента и добычи нагретой продукции; 7 - порядковый номер вертикальных скважин.The drawing shows: 1 - horizontal well; 2 - vertical well to organize the initiation of in-situ combustion; 3 - burning area; 4 - zone of distribution of the combustion zone; 5 - reservoir; 6 - vertical wells for pumping a working agent and producing heated products; 7 - serial number of vertical wells.

Разрабатывается месторождение высоковязкой нефти со следующими характеристиками: общая толщина пласта составила 61,3 м, эффективная нефтенасыщенная толщина - 23 м, пористость - 0,133 д.ед., проницаемость - 0,205 мкм², вязкость нефти в пластовых условиях - 302,8 мПа·с, вязкость нефти в поверхностных условиях - 705,1 мПа·с, плотность нефти - 910 кг/м, пластовое давление 8 МПа.A highly viscous oil field is being developed with the following characteristics: the total thickness of the formation was 61.3 m, the effective oil-saturated thickness was 23 m, the porosity was 0.133 g unit, the permeability was 0.205 μm ² , and the viscosity of the oil under reservoir conditions was 302.8 mPa · s , oil viscosity under surface conditions - 705.1 MPa · s, oil density - 910 kg / m, reservoir pressure 8 MPa.

Способ разработки месторождения высоковязкой нефти включает в себя использование оценочных скважин 6, пробуренных вокруг горизонтальной скважины 1, размещение одной вертикальной скважины 2 в районе середины горизонтального ствола горизонтальной скважины 1, для последующей организации инициации внутрипластового горения в этой скважине. Остальные оценочные скважины переводят в добывающие, контролируя по отбираемой продукции фронт горения. При достижении температуры продукции оценочной вертикальной скважины температуры прорыва ее переводят в нагнетательную под закачку негорючих реагентов (воды, пара, азота и др.), а соответственно, при снижении температуры, при которой вязкость возрастает выше допустимой, оценочную скважину 6, располагающуюся в зоне падения температуры, переводят в нагнетательную под инициатор горения, ее перекрывают до завершения горения, после снижения температуры продукции этой скважины до достаточной для отбора продукции пласта на дневную поверхность эту оценочную скважину переводят в добывающую.A method for developing a high-viscosity oil field includes the use of appraisal wells 6 drilled around a horizontal well 1, placing one vertical well 2 in the region of the middle of the horizontal well of a horizontal well 1, for the subsequent organization of initiation of in-situ combustion in this well. The remaining appraisal wells are transferred to production wells, controlling the combustion front for selected products. When the production temperature of the estimated vertical well is reached, the breakthrough temperature is transferred to the injection for the injection of non-combustible reagents (water, steam, nitrogen, etc.), and accordingly, when the temperature decreases, at which the viscosity rises above the permissible value, the estimated well 6 located in the fall zone temperature, transferred to the injection under the initiator of combustion, it is shut off until the completion of combustion, after lowering the temperature of the production of this well to sufficient to select the production of the formation on the surface l this appraisal well is transferred to production.

Вначале проводим прогрев продуктивного пласта теплоносителем или электронагревателем и др., обеспечивая тем самым гидродинамическую связь между вертикальными скважинами 6, после чего в вертикальной скважине 2 инициируем внутрипластовое горение.First, we carry out the heating of the reservoir by a coolant or electric heater, etc., thereby providing a hydrodynamic connection between vertical wells 6, after which we initiate in-situ combustion in a vertical well 2.

Для инициации внутрипластового горения используется следующий метод.The following method is used to initiate in-situ combustion.

На забое нагнетательной скважины с помощью закачки кислорода и/или кислородосодержащей смеси создается высокая температура, вызывающая загорание нефти в пласте.At the bottom of the injection well, by injection of oxygen and / or an oxygen-containing mixture, a high temperature is created that causes oil to ignite in the formation.

Для поддержания горения в пласт через эту же скважину подают окислитель-воздух или кислородсодержащую смесь в объемах, обеспечивающих горение. Горение нефти вызывает повышение температуры до 450-500°С и улучшает процесс вытеснения нефти.To maintain combustion, an oxidizing agent-air or an oxygen-containing mixture is supplied to the formation through the same well in volumes that provide combustion. Combustion of oil causes an increase in temperature to 450-500 ° C and improves the process of oil displacement.

Факт горения представлен несколькими зонами, т.е. при внутрипластовом горении действуют одновременно все известные методы воздействия на пласт: горячая вода, пар, растворитель, газы из легких углеводородов.The fact of combustion is represented by several zones, i.e. during in situ combustion, all known methods of stimulating the formation are simultaneously acting: hot water, steam, solvent, gases from light hydrocarbons.

Физический процесс горения представляется таким образом. После поджога в пласте происходит процесс термической перегонки нефти, продукты которой - коксоподобные остатки нефти - являются топливом, поддерживающим очаг горения в вертикальной скважине 2. Зона горения перемещается от вертикальной скважины 2 вглубь в радиальном направлении. Образующийся тепловой фронт с температурой 450-500°С вызывает следующие процессы в пласте 5: переход в газовую фазу легких компонентов нефти; расщепление (крекинг) некоторых углеводородов; горение коксоподобного остатка; плавление парафина и асфальтенов в порах продуктивного пласта 5; переход в паровую фазу пластовой воды, находящейся перед фронтом 3; уменьшение вязкости нефти перед фронтом 3 и смешивание выделяющихся легких фракций нефти и газов с основной массой; конденсация продуктов перегонки нефти и образование подвижной зоны повышенной нефтенасыщенности перед фронтом горения 3; образование сухой выгоревшей массы пористой породы за фронтом горения.The physical combustion process is presented in this way. After arson in the formation, the process of thermal distillation of oil occurs, the products of which, coke-like oil residues, are the fuel supporting the burning center in the vertical well 2. The combustion zone moves from the vertical well 2 deep into the radial direction. The resulting heat front with a temperature of 450-500 ° C causes the following processes in reservoir 5: transition to the gas phase of light oil components; splitting (cracking) of some hydrocarbons; burning of coke-like residue; melting of paraffin and asphaltenes in the pores of the reservoir 5; transition to the vapor phase of produced water in front of front 3; reducing the viscosity of oil in front of front 3 and mixing the released light fractions of oil and gases with the bulk; condensation of oil distillation products and the formation of a mobile zone of increased oil saturation in front of the combustion front 3; the formation of a dry burnt mass of porous rock behind the combustion front.

Созданная локализованная зона горения позволяет генерировать тепло в продуктивном пласте 1, что позволяет осуществлять вытеснение как по разрезу, так и по площади; последовательность отработки пласта 1 происходит сверху вниз и по пласту 1 путем подачи топлива и окислителя в скважину 2 циклически, во избежание прорыва в горизонтальном стволе 1.The created localized combustion zone allows heat to be generated in the reservoir 1, which allows for displacement both in the section and in the area; the sequence of mining reservoir 1 occurs from top to bottom and through reservoir 1 by feeding fuel and oxidizing agent into the well 2 cyclically, in order to avoid a breakthrough in the horizontal wellbore 1.

При снижении температуры вертикальную оценочную скважину, расположенную в зоне остужения, переводят под закачку окислителя, после инициирования горения ее перекрывают до завершения горения. Затем, после того как температура продукции этой скважины снизилась до достаточной для отбора продукции пласта, эту оценочную скважину переводят под отбор продукции на дневную поверхность.When the temperature decreases, a vertical appraisal well located in the cooling zone is transferred to the injection of the oxidizing agent, after initiation of combustion, it is shut off until combustion is complete. Then, after the temperature of the production of this well has decreased to sufficient for the selection of production of the formation, this evaluation well is transferred under the selection of production on the day surface.

Далее при достижении температуры продукции 80°С температура прорыва составляет примерно 85-90°С, скважины переводят под нагнетание негорючих реагентов (воды, пара, азота и т.п.) для своевременного остужения температуры горения.Further, when the production temperature reaches 80 ° C, the breakthrough temperature is approximately 85-90 ° C, the wells are transferred under injection of non-combustible reagents (water, steam, nitrogen, etc.) to timely cool the combustion temperature.

В целях предупреждения прорывов фронта горения в добывающую горизонтальную скважину 1 закачивают высоковязкую нефть (10-15 т нефти на одну обработку скважины). В случае прорыва к скважине следует осуществлять ее охлаждение, например, путем закачки воды в вертикальные скважины 6 и 2. Эта операция должна быть проведена своевременно, т.е. до отложения кокса на трубах и распространения фронта горения в неконтролируемой форме.In order to prevent breakthroughs of the combustion front, high-viscosity oil is pumped into the horizontal producing well 1 (10-15 tons of oil per well treatment). In case of a breakthrough to the well, it should be cooled, for example, by pumping water into vertical wells 6 and 2. This operation should be carried out in a timely manner, i.e. until coke is deposited on the pipes and the combustion front spreads in an uncontrolled form.

Предлагаемый способ разработки высоковязкой нефти позволяет повысить степень выработки запасов высоковязкой нефти за счет выделения оценочных вертикальных скважин, с последующим переводом их под нагнетание рабочих агентов и отбор продукции; инициации внутрипластового горения в центральной вертикальной скважине относительно длины горизонтального ствола горизонтальной скважины производством непрерывного отбора нагретой продукции из горизонтальной скважины; обеспечения контроля процесса горения путем закачки: окислителя - при снижении температуры; воды, пара, азота и др. - при увеличении температуры, что в общем ведет к безопасной организации труда, возможности своевременного осуществления контроля и регулирования процесса организации внутрипластового горения, полной выработке запасов на месторождении высоковязкой нефти с увеличением коэффициента извлечения нагретой продукции на дневную поверхность.The proposed method for the development of high-viscosity oil allows to increase the degree of development of reserves of high-viscosity oil due to the allocation of estimated vertical wells, followed by their transfer under injection of working agents and selection of products; initiation of in-situ combustion in a central vertical well relative to the length of the horizontal wellbore of a horizontal well by producing continuous selection of heated products from the horizontal well; providing control of the combustion process by injection: oxidizing agent - at lower temperatures; water, steam, nitrogen, etc. - with an increase in temperature, which generally leads to the safe organization of labor, the possibility of timely monitoring and regulation of the organization of in-situ combustion, the full development of reserves in the field of high-viscosity oil with an increase in the coefficient of extraction of heated products to the day surface.

Claims

Способ разработки месторождения высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения, включающий строительство горизонтальной добывающей скважины и вертикальной скважины у забоя горизонтальной для закачки окислителя, инициацию горения через вертикальную скважину и отбор продукции через горизонтальную скважину, отличающийся тем, что с двух сторон от средней части горизонтального участка бурят оценочные вертикальные скважины, после чего в вертикальной скважине, располагающейся в районе середины горизонтального ствола добывающей горизонтальной скважины, производят инициирование горения и отбора продукции из горизонтальной скважины, остальные оценочные скважины переводят в добывающие, контролируя по отбираемой продукции фронт горения, при снижении температуры, при которой вязкость возрастает выше допустимой, оценочную скважину переводят в нагнетательную под инициатор горения - окислитель, после инициирования в ней горения ее перекрывают до завершения горения, после снижения температуры продукции этой скважины до достаточной для отбора продукции пласта эту оценочную скважину переводят в добывающую, при увеличении температуры продукции выше предельно рентабельной оценочную скважину переводят в нагнетательную под закачку негорючего агента, например воды, пара, азота. A method of developing a highly viscous oil field using in-situ combustion, including the construction of a horizontal production well and a vertical well near the bottom of the horizontal for injection of the oxidizing agent, initiating combustion through a vertical well and selecting products through a horizontal well, characterized in that they drill from two sides of the middle part of the horizontal section estimated vertical wells, followed by a vertical well located in the middle of the horizontal wellbore horizontal well, initiate combustion and take products from a horizontal well, the remaining appraisal wells are transferred to production wells, controlling the combustion front by selected products, with a decrease in temperature, at which the viscosity rises above the permissible value, the appraisal well is transferred to the injection under the initiator of combustion - oxidizing agent, after initiation of combustion in it, it is shut off until combustion is completed, after the temperature of the production of this well is lowered to a level sufficient to select production and the appraisal well transferred to the production, as the temperature increases above the maximum cost-effective production appraisal well is transferred into an injection for injection retardant agent, such as water vapor, nitrogen.