EA009470B1

EA009470B1 - Способ разработки нефтяных залежей

Info

Publication number: EA009470B1
Application number: EA200601430A
Authority: EA
Inventors: Адольф Апполонович Ковалев; Юрий Адольфович Ковалев; Геннадий Викторович Кириленко
Original assignee: Ковалёв, Адольф Апполонович
Priority date: 2006-08-15
Filing date: 2006-08-15
Publication date: 2007-12-28
Also published as: EA200601430A1

Abstract

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разработки «мелких» (с запасами до 10 млн. т) нефтяных месторождений. Предлагаемый способ разработки создает условия для сохранения естественного водонефтяного контакта на весь период разработки нефтяной залежи за счет поддержания пластового давления на начальном уровне и выше. В процессе реализации способа на каждой локальной структуре, образующей нефтяную залежь, производят бурение в куполе структуры вертикальной поисково-разведочной скважины, которую впоследствии используют в качестве нагнетательной скважины. Затем осуществляют строительство группы скважин (куста), состоящей из нагнетательной и эксплуатационных наклонно-направленных скважин с устьями, расположенными на расстоянии 10-20 м от нагнетательной скважины и забоев скважин, которые располагают по внутреннему периметру структуры, повторяющему ее конфигурацию с условием вскрытия продуктивных горизонтов под углом 75-85°. Начало эксплуатации каждой скважины и всех скважин «куста» начинают с одновременной закачки во все продуктивные горизонты газа сепарации и/или попутного нефтяного газа, природного газа соседних газовых скважин или инертных газов с условием поддержания давления закачки P, равного или большего пластового давления нефтяной залежи (P≥P) Таким образом, фактически осуществляют полный сайклинг-процесс при добыче нефти и по мере ее извлечения, когда в порах пласта произойдет замещение жидкой фазы закачиваемым газом, начинают эксплуатировать нефтяную залежь в режиме газовой смеси с последующим переходом на газоконденсатный режим и режим добычи сухого газа. Следует отметить,

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для разработки «мелких» (с запасами до 10 млн. т) нефтяных месторождений.

Известны способы разработки нефтяных залежей, осуществляемые с начала эксплуатации за счет использования энергии пласта с добычей нефти методом на истощение, например, газлифтный способ добычи за счет энергии газа газовой шапки или фонтанный способ за счет энергии растворенного в нефти газа с последующей глубинонасосной добычей нефти [Горная энциклопедия. М., «Советская энциклопедия». 1987г., т.3, стр. 475, 478].

При существующих методах добычи нефти в процессе работы эксплуатационных скважин по мере снижения пластового давления (Р_пл.) ниже давления насыщения нефти (Р_нас.), т.е. при Р_пл <Р_нас., нефтяные воды подтягиваются к забоям эксплуатационных скважин и попутно обводняют продуктивную часть нефтяной залежи, отрезая отдельные поля от забоев эксплуатационных скважин. Это приводит к множественным осложнениям при добыче нефти и в конечном счете к снижению коэффициента извлечения нефти до 0,3-0,4 и менее [там же т.3 стр 467], а также росту себестоимости ее добычи за счет проведения дорогостоящих методов интенсификации добычи нефти.

В трудах 337 советских, российских и зарубежных исследователей описаны и классифицированы все факторы, ухудшающие состояние призабойной зоны скважины, а также приведены методы и технологии интенсификации добычи нефти [Л.Х. Ибрагимов, И.Т. Мищенко, Д.К. Челоянц «Интенсификация добычи нефти». М., «Наука», 2000г.]. Однако следует отметить, что все известные способы разработки нефтяных месторождений, в частности глубинно-насосная добыча нефти или метод добычи на истощение пластовой энергии, принятый за прототип предлагаемому изобретению, направлены на ликвидацию последствий разрушения нефтяных залежей за счет применения действующих в настоящее время методов разработки месторождений, включающих бурение нагнетательных и эксплуатационных скважин с добычей нефти при неизбежном снижении пластового давления: сначала менее давления начала конденсации, затем менее гидростатического давления с дальнейшим снижением давления практически до нуля.

Увеличение коэффициентов извлечения нефти и газового конденсата может быть достигнуто путем использования частичного сайклинг-процесса, при котором в пласт в течение определенного периода времени закачивают газ [патент КП № 2092680, Е21В 43/18, 1997г.; Вяхирев Р.И., Гриценко А.И. «Разработка и эксплуатация газовых месторождений». М. «Недра -Бизнесцентр». 2002г.], причем давление закачки поддерживают выше давления начала конденсации пластовой смеси [Евразийский патент № 006087, Е21В 43/18, 2004г.].

Однако известные способы относятся к разработке газоконденсатных месторождений и не могут решать всех указанных проблем при разработке нефтяных залежей.

В этой связи следует отметить неправомерность теоретических направлений известных работ по интенсификации добычи нефти на восстановление и поддержание в рабочем состоянии призабойной зоны скважины, т.е. на создание условий для быстрого расходования энергии пласта, обводнению его продуктивной части и проникновению пластовых вод к устьям эксплуатационных скважин со всеми катастрофическими последствиями для нефтяной залежи.

Задачей изобретения является увеличение интенсификации добычи нефти и создание условий для сохранения естественного водонефтяного контакта на весь период разработки нефтяных залежей.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении данного изобретения, заключается в обеспечении коэффициента извлечения нефти на уровне более 0,9 за счет сохранения и использования попутного газа и газа, содержащегося в газовой шапке нефтяной залежи, для осуществления полного сайклинг-процесса на весь период добычи нефти.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в способе разработки нефтяных залежей, включающем бурение нагнетательной и эксплуатационных скважин с последующим использованием полного сайклинг-процесса, при котором производят закачку газа в пласт, на каждой локальной структуре, образующей нефтяную залежь, производят бурение в куполе структуры вертикальной поисково-разведочной скважины, которую впоследствии используют в качестве нагнетательной скважины. Затем осуществляют строительство группы скважин (куста), состоящей из упомянутой нагнетательной и эксплуатационных наклонно направленных скважин с устьями, расположенными на расстоянии 10-20 м от нагнетательной скважины и забоев скважин, которые располагают по внутреннему периметру структуры, повторяющему ее конфигурацию с условием вскрытия продуктивных горизонтов под углом 75-85°. Начало эксплуатации всех скважин «куста» и каждой отдельной скважины начинают с одновременной закачки через нагнетательную скважину во все продуктивные горизонты структурной ловушки (нефтяной залежи) газа сепарации и/или попутного нефтяного газа, природного газа соседних газовых скважин или инертных газов с условием поддержания давления закачки Р_зак., равного или большего пластового давления нефтяной залежи (Р_зак.>Р_пл.). Таким образом, фактически осуществляют полный сайклинг-процесс при добыче нефти и по мере ее извлечения, когда в порах пласта произойдет замещение жидкой фазы закачиваемым газом, начинают эксплуатировать нефтяную залежь в режиме газовой смеси с последующим переходом на газоконденсатный режим и режим добычи сухого газа.

- 1 009470

Технический результат достигается также тем, что работы по интенсификации добычи за счет сохранения в нормальном состоянии призабойной зоны скважин проводят со стороны пласта к зоне перфорации скважин, а не от зоны перфорации в пласт. Кроме этого, добычу нефти на ее полное извлечение проводят как на стадии фонтанной добычи нефти, так и при состоянии нефти в нефтяной залежи в виде «газовой смеси» и «газоконденсата» при осуществлении непрерывного полного сайклинг-процесса и обеспечении постоянной фонтанной добычи нефти. В случае значительной разницы пластовых давлений продуктивных горизонтов закачку газа и добычу ведут из отдельных горизонтов поочередно методом «снизу-вверх».

Способ осуществляется в следующей последовательности.

На каждой локальной структуре, образующей нефтяную залежь, производят бурение в куполе структуры вертикальной поисково-разведочной скважины, которую впоследствии используют в качестве нагнетательной скважины. Затем осуществляют строительство группы скважин (куста), состоящей из упомянутой нагнетательной и эксплуатационных наклонно направленных скважин с устьями, расположенными на расстоянии 10-20 м от нагнетательной скважины и забоев скважин, которые располагают по внутреннему периметру структуры, повторяющему ее конфигурацию с условием вскрытия продуктивных горизонтов под углом 75-85°. Выбор указанных параметров, в частности расстояния, продиктован необходимостью упростить и снизить стоимость обвязки скважин при организации добычи нефти на месторождении, а углов вскрытия продуктивных горизонтов - необходимостью вскрытия максимальной мощности продуктивных горизонтов для увеличения дебитов скважин.

В процессе реализации предлагаемого способа разработки после начала добычи нефти проводят разделение ее состава на тяжелые в виде мазута и легкие в виде бензина и солярки фракции. Выделенную тяжелую фракцию, мазут, сжигают, а полученную энергию используют для работы компрессоров высокого давления. Начало эксплуатации каждой скважины и всех скважин «куста» начинают с одновременной закачки во все продуктивные горизонты газа сепарации и/или попутного нефтяного газа, природного газа соседних газовых скважин или инертных газов с условием поддержания давления закачки Р_зак., равного или большего пластового давления нефтяной залежи (Р_зак.>Р_пл.). При недостатке газа для реализации полного сайклинг-процесса закачивают инертный газ, получаемый за счет использования в качестве энергоносителя мазута, или газ соседних скважин. Таким образом, фактически осуществляют полный сайклинг-процесс при добыче нефти и по мере ее извлечения, когда в порах пласта произойдет замещение жидкой фазы закачиваемым газом, начинают эксплуатировать нефтяную залежь в режиме газовой смеси с последующим переходом на газоконденсатный режим и режим добычи сухого газа.

Следует отметить при этом, что закачку газа через нагнетательную скважину ведут одновременно во все продуктивные горизонты при незначительной (1-5 атм.) разнице пластовых давлений горизонтов, расположенных на разных глубинах. В случае же значительной (более 5 атм.) разницы пластовых давлений продуктивных горизонтов закачку газа и добычу следует вести из отдельных горизонтов методом «снизу - вверх», т.е. начиная с нижнего пласта и затем поочередно из вышерасположенных пластов, а закачку газа при этом осуществляют через нагнетательную скважину в эти горизонты.

Таким образом, закачкой газа в продуктивные нефтяные пласты с давлением закачки Р_зак.>Р_пл. поддерживается постоянное пластовое давление залежи, что обеспечивает стабильный водо-нефтяной контакт, исключает обводнение продуктивной части пласта и осложнения в призабойной зоне скважины. Этому также способствует то обстоятельство, что работы по интенсификации добычи за счет сохранения в нормальном состоянии призабойной зоны скважин проводят со стороны пласта к зоне перфорации скважин, а не от зоны перфорации в пласт. В результате имеем нормальную добычу нефти и (на заключительном этапе) добычу газонефтяной смеси (газового конденсата). По мере извлечения нефть (в порах коллектора пласта) замещается газом. Режим фонтанной добычи нефти постепенно переходит в режим добычи нефтегазовой смеси и газоконденсата при осуществлении непрерывного полного сайклингпроцесса. При этом взаимодействие жидкости (нефти) и многокомпонентных систем углеводородов, содержащихся в закачиваемых газах, будет соответствовать фазовой диаграмме нефтегазовой смеси [Горная энциклопедия, т.3, стр. 454].

По мере вытеснения жидкой фазы (нефти) из нефтяного пласта в добывающие скважины в пласте будет повышаться газовый фактор и нефтяная залежь начнет работать как газоконденсатная.

Осуществляемая закачка газа в режиме полного сайклинг-процесса обеспечит на завершающем этапе добычу нефти (в виде газовой смеси или газового конденсата) до полного извлечения жидкой фазы и поступления на устье скважины «сухого газа». В этом случае будет извлекаться полностью не только нефть, но и весь «сухой газ», закачанный в скважину для обеспечения добычи нефти.

Таким образом, по сравнению с известными действующими способами разработки нефтяных залежей предлагаемый способ исключает режим разработки на истощение энергии газовой шапки и энергии растворенного газа и обеспечивает фонтанный способ добычи на весь период разработки нефтяных залежей с исключением этапа глубинонасосной добычи нефти.

Предлагаемый способ разработки создает условия для сохранения естественного водонефтяного контакта на весь период разработки нефтяной залежи за счет поддержания пластового давления на на

- 2 009470 чальном уровне и выше. В приведенной классификации расположения нефтяных вод в залежах нефти и газа [Горная энциклопедия. М., «Советская энциклопедия». 1987г., т.3, стр. 483] все виды водонефтяного контакта (нижние воды, подошвенные воды, нижние краевые (контурные) воды, верхние воды и воды насыщения верхней части пласта) имеют стабильный контакт с нефтяной частью залежи в естественных условиях при сохранении постоянного, первоначального пластового давления.

Исключение водопритоков к эксплуатационным скважинам за счет сохранения начального пластового давления залежи на весь период эксплуатации скважин позволит избежать до 95% выявленных на сегодня осложнений в добычных скважинах (обводнение и кальматация призабойной зоны скважины, солеотложения, обводнение части продуктивного пласта, снижение проницаемости и нефтенасыщенности пласта и т.д.).

Только сохранение первоначальных пластовых давлений и замещение в порах нефтенасыщеного пласта отбираемой нефти на закачиваемый газ позволит сохранить основные параметры нефтяной залежи (давление насыщения, газовый фактор и др.), т.е. сохранить нефтяную залежь и способность транспортировки углеводородного сырья (нефть, нефтегазовая смесь, конденсат) на устье скважины. Поддержание основных параметров нефтяной залежи за счет поддержания Р_зак.>Р_пл. и замещение извлекаемой нефти газом до полного извлечения нефти и нефтегазовой смеси (конденсата) исключит преждевременное обводнение залежи и позволит обеспечить высокий коэффициент извлечения нефти на уровне 0,90,95, полностью сохранив попутный газ и газ, содержащийся в газовой шапке.

Именно создание условий сохранения естественных параметров пласта на весь период добычи нефти является существенным преимуществом, которое обеспечивает предлагаемый способ разработки нефтяных залежей.

Одновременно следует отметить, что предлагаемый способ разработки малых нефтяных залежей позволяет решить все проблемы, осложняющие транспортировку нефти по внутрипромысловым и магистральным трубопроводам ввиду наличия в нефти тяжелых фракций (парафинов и т.д.) за счет их извлечения из сырой нефти в начальной точке транспортировки.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ разработки нефтяных залежей, включающий бурение нагнетательной и эксплуатационных скважин с последующим использованием полного сайклинг-процесса, при котором производят закачку газа в пласт, отличающийся тем, что на каждой локальной структуре, образующей нефтяную залежь, производят бурение в куполе структуры вертикальной поисково-разведочной скважины, которую впоследствии используют в качестве нагнетательной скважины, затем осуществляют строительство группы скважин (куста), состоящей из упомянутой нагнетательной и эксплуатационных наклонно направленных скважин, устья которых располагают на расстоянии 10-20 м от нагнетательной скважины и забоев скважин, которые располагают по внутреннему периметру структуры, повторяющему ее конфигурацию с условием вскрытия продуктивных горизонтов под углом 75-85°, а начало эксплуатации каждой скважины и всех скважин «куста» начинают с одновременной закачки во все продуктивные горизонты газа сепарации и/или попутного нефтяного газа, природного газа соседних газовых скважин или инертных газов с условием поддержания давления закачки Р_зак., равного или большего пластового давления нефтяной залежи (Р_зак>Р_пл), и осуществляют полный сайклинг-процесс при добыче нефти, по мере извлечения которой, когда в порах пласта произойдет замещение жидкой фазы закачиваемым газом, начинают эксплуатировать нефтяную залежь в режиме газовой смеси с последующим переходом на газоконденсатный режим и режим добычи сухого газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что работы по интенсификации добычи за счет сохранения в нормальном состоянии призабойной зоны скважин проводят со стороны пласта к зоне перфорации скважин, а не от зоны перфорации в пласт.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что добычу нефти на ее полное извлечение проводят как на стадии фонтанной добычи нефти, так и при состоянии нефти в нефтяной залежи в виде «газовой смеси» и «газоконденсата» при осуществлении непрерывного полного сайклинг-процесса и обеспечении постоянной фонтанной добычи нефти.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае значительной (более 5 атм) разницы пластовых давлений продуктивных горизонтов закачку газа и добычу ведут из отдельных горизонтов поочередно методом «снизу - вверх», т. е. начиная с нижнего пласта и затем поочередно из вышерасположенных пластов.