NO180652B - Fremgangsmåte og brönn-borearrangement for simulering av produksjon i et hydrokarbonfelt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for simulering av produksjon under anvendelse av en pilottest på et hydrokarbonfelt i et reservoar, samt et brønn-borearrangement som anvendes for utførelse av en slik fremgangsmåte.

Produksjon av hydrokarboner som befinner seg i et reservoar fra et felt, innebærer kolossale investeringer, både på grunn av størrelsen av det utstyr som må brukes, og på grunn av kvaliteten av det arbeid som er nødvendig for å igangsette denne produksjon. Så snart det geologiske og geofysiske lete-program er avsluttet, blir det på stedet utført prøvebrønner eller -borehull som kan inneholde hydrokarboner som gjør det mulig å bestemme beskaffenheten av den gjennomborete bergart, samt kvaliteten av hydrokarbonene i reservoaret. Etter prøve-boringen kan man finne ut hvorvidt reservoaret i det hele tatt inneholder olje, men selv da må det utføres en analyse for å se hvorvidt det feltet som er funnet er kommersielt utvinn-bart. Det er nødvendig å bore bekreftelses-borehull for å begrense størrelsen av feltet og vurdere volumet av petroleum i reservoar-bergarten.

Metoder basert på assistert utvinning kan så benyttes.

Et fluid injiseres i reservoaret gjennom en injeksjonsbrønn for å flytte oljen til produksjonsbrønnene der de utstrømmende fluider heves til overflaten. Det injiserte fluid kan være vanndamp, gass, kjemikalier, eller hvilket som helst annet fluid.

For på stedet å kunne evaluere effektiviteten ved en gitt assistert utvinningsprosess med sikte på å forbedre produksjonen av hydrokarbonene i reservoaret, blir det utført pilottester som går ut på en simulering, i liten målestokk, av produksjon fra feltet ved bruk av flere brønner. Brønnene bores nær hverandre (sammenlignet med de avstander som benyttes ved vir-kelig produksjon). Etter at pilottesten er utført, vil dens effektivitet og vellykkethet avhenge av dens fortolkning med sikte på å utvide den assisterte utvinningsprosess til hele hydrokarbonreservoaret.

Pilottester blir for tiden utført ved bruk av vertikale brønnsystemer hvorav de vanligste er systemer 4, 5 eller 7 brønner (fire-, fem- eller syv-punktsmønster). Noen av disse vertikale brønner brukes som injeksjonsbrønner og andre som produksj onsbrønner.

Ved riktig valg av injeksjonsbrønner i mønsteret av bore-te brønner, kan det være mulig å avgrense omkretsen til den sone hvorfra den produserte olje kommer og således evaluere effektiviteten av den assisterte utvinningsprosess som anvendes, ved å sammenligne produksjonen med den olje som opprinne-lig befinner seg i den aktuelle utvinningssone.

Bruken av vertikale brønner for å avgrense pilottest-sonen krever imidlertid en betydelig høyere injeksjons-volum-strøm enn den oppnådde produksjons-volumstrøm, slik at mer fluid blir injisert enn hva som produseres.

En annen ulempe ved vertikale brønner, som ofte virker ødeleggende på tolkningen av pilottesten etter at den er blitt utført, er at de vertikale brønner bare strekker seg gjennom en liten reservoardybde, slik at de målinger og prøver som innsamles fra brønnene bare gir et delvis bilde - ved bare noen få punkter i reservoaret.

Endelig er det så at når assistert utvinning utføres ved kjemiske prosesser, vil den høye volumstrøm medføre prohibi-tive kostnader, særlig dersom reservoarene er tynne og temmelig dype.

Foreliggende oppfinnelse tar således sikte på å overvinne ovennevnte ulemper ved de kjente pilottestsystemer ved å injisere fluid ved lavere volumstrømmer, for derved i betydelig grad å nedskjære kostnadene ved iverksetting.

Dette formål oppnås ved en fremgangsmåte og et brønnbore-arrangement som angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsens kjerne er således den idé å anvende for-delene ved horisontale brønner, dvs. brønner som har et innledende, praktisk talt vertikalt parti som begynner ved overflaten, fulgt av et buet parti og et parti bestående av i det vesentlige horisontale dreneringsbrønner som strekker seg inn i reservoaret. Arrangementet av dreneringsbrønnene i reservoaret er slik at de danner en polygonal form som da nøyaktig avgrenser testeområdet hvorfra oljen skal utvinnes. Ettersom visse dreneringsbrønner anvendes for injeksjon og andre for produksjon, er summen av injeksjonsdreneringsbrønnenes volum-strømmer omtrent lik summen av produksjonsdreneringsbrønnenes volumstrømmer.

Riktignok er det fra US 4 700 779, US 4 385 662, og særlig US 4 598 770, i og for seg kjent produksjonsopplegg med horisontale brønner, men ikke i forbindelse med en simule-ringsprosess slik som ifølge foreliggende oppfinnelse.

En spesiell utføringsform av oppfinnelsen skal nå beskri-ves nærmere,, for klargjøring av de vesentlige trekk og fordeler, idet det imidlertid skal forstås at denne utføringsform er valgt som et eksempel og er ikke begrensende. Dets beskri-velse er anskueliggjort ved de medfølgende tegninger hvor: Figur 1 viser brønn-arrangementet med horisontale drener- ingsbrønner i et felt, Figur 2 viser den første utføringsform av en pilottest i

et snittplan gjennom resevoaret,

Figur 3 viser en andre utføringsform av en pilottest. Figur 1 viser et brønnborearrangement for en pilottest med tre brønner 3, 4, 5 hvis innledende partier 3a, 4a, 5a, regnet fra overflaten, er praktisk talt vertikale og forlenget ved dreneringsbrønner 3b, 4b, 5b som strekker seg stort sett horisontalt'inn i reservoaret. I denne utføringsform avgrenser dreneringsbrønnene 3b, 5b omkretsen til et rektangel, idet dreneringsbrønn 4b er parallell med og ligger mellom drene-ringsbrønnene 3b, 5b. Disse tre horisontale dreneringsbrønner er åpne i en lengde X i reservoaret, tilnærmet med en horison-tal innbyrdes avstand Y. Tykkelsen av reservoaret er H. Arrangementet tilfredsstiller de følgende betingelser:

Y a 5H og X a 4Y.

Den midtre dreneringsbrønn 4b settes i produksjon med en volumstrøm q. De ytre dreneringsbrønner 3b, 5b som avgrenser rektangelets omkrets blir samtidig bragt til å injisere, hver med en volumstrøm på q/2, slik at volumstrømmene til den injiserte og produserte væske, betraktet under betingelsene ved feltet, er like.

Dette system er vist i figur 2, hvor nedadrettete piler over dreneringsbrønnen 3b, 5b representerer injeksjon og en oppadrettet pil for dreneringsbrønnen 4b representerer produksjon, gjør det mulig å utføre effektive pilottester for såkalt "vanninjeksjon-" og "kjemikalie-" hydrokarbon-utvinningspro-sesser.

En slik utforming innebærer uvurderlige fordeler i forhold til de arrangementer som benytter vertikale brønner, særlig ved at oljen som produseres ved brønnen P kommer fra en bedre beliggende sone beliggende mellom de to dreneringsbrøn-ner 3b, 5b.

Fordelen med horisontale brønner istedenfor vertikale brønner er også at større lengder av reservoaret gjennomløpes, og forbedret karakterisering av reservoaret blir mulig ut fra målingene og prøvene som innsamles fra brønnen, hovedsakelig i lagenes plan som fortrinnsvis er planet til fluidstrømmen. Ettersom reservoaret er bedre kjent kan fortolkningen av tes-ten bli mer nøyaktig.

Et slikt arrangement innebærer følgelig lavere kostnader, særlig for tynne og temmelig dype reservoarer, delvis på grunn av det mindre antall brønner, og delvis på grunn av de mindre mengder fluid som injiseres når kjemiske prosesser anvendes.

Denne type utforming gjelder særlig tynne sandsten-hydro-karbonreservoarer (mindre enn 10 m) som ikke har kontinuerlig ugjennomtrengelig, innskutt lag mellom brønnene og med en liten eller ingen innledende trykkgradient.

Foreliggende oppfinnelse gjelder også en utforming vist i figur 3. Den har tre parallelle horisontale dreneringsbrønner 6b, 7b, 8b anordnet som i den foregående utføringsform og med de samme betingelser som bestemmer avstandene og lengdene. Arrangementet er motsatt. Den midtre dreneringsbrønn 4b er beregnet for injeksjon og omkretsdreneringsbrønnene 6b og 8b for produksjon. Injeksjon skjer således med volumstrøm q i den midt-re dreneringsbrønn 7b. I det tilfelle hvor det er viskøs olje, men intet bevegelig vann i reservoaret før pilottesten, og lav mobilitet (mindre enn 1 m D/cP), kan det utfø-res en varmeinjeksjon i en slik utforming ved å produsere i høyden brønnene 6b, 8b, men uten å overskride volumstrømmen q/2 for hver enkelt av dem.

Den omvendte utforming kan også komme i betraktning i tilfelle av utvinning under tertiære forhold, dvs. så snart feltene er blitt spylt med vann når den prosentvise andel av vann i brønnene er meget høy. Volumstrømmen til brønnene 6b, 8b må være lik q/2.

Foreliggende oppfinnelse gjelder også i det tilfelle hvor vesentlig horisontale brønner danner en polygonal geometrisk form i et plan i reservoaret og ikke et enkelt rektangel slik som tidligere.

Man trenger da bare å utløse en første tilstand av enten injeksjon eller produksjon i enkelte av dreneringsbrønnene, idet de andre dreneringsbrønner er i en andre tilstand (injeksjon eller produksjon) motsatt den første tilstand, og regule-re volumstrømmene til injisert og produsert væske slik at summen av injeksjonsdreneringsbrønn-volumstrømmene er i alt vesentlig lik summen av produksjonsdreneringsbrønn-volumstrøm-mene.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for simulering av produksjon, under anvendelse av en pilottest i et hydrokarbonfelt (1) inne i et reservoar (2) ved hjelp av injeksjonsbrønner(3b, 5b; 7b) hvorved et fluid injiseres i reservoaret (2), for å fortrenge hydrokarbonene til produksjonsbrønnene (4b; 6b, 8b) hvorfra de utstrømmende fluider bringes til overflaten, karakterisert ved at injeksjons- og produk-sjonsbrønnene (3, 4, 5, 6, 7, 8) bores hovedsakelig vertikalt fra overflaten og forlenges ved stort sett horisontale drene-ringsbrønner (3b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b) i reservoaret, hvilke horisontale dreneringsbrønner, i det minste delvis, avgrenser en plan flate i reservoaret, og at en første tilstand utløses enten ved injeksjon eller ved produksjon for dreneringsbrønnene beliggende ved omkretsen av den plane flate, en andre tilstand, motsatt den første tilstand, utløses enten ved injeksjon eller ved produksjon for drenerings-brønnene beliggende innenfor omkretsen av den plane flate , volumstrømmene til den injiserte og produserte fluid reguleres slik at summen av volumstrømmene i injeksjons-dreneringsbrønnene er stort sett lik summen av volum-strømmene i produksj onsdreneringsbrønnene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at dreneringsbrønnene bores slik at de avgrenser et rektangel hvis langsider utgjøres av to parallelle horisontale dreneringsbrønner (3b, 5b; 6b, 8b), idet en tredje drenerings-brønn (4b; 7b) er anordnet parallelt med og halvveis mellom de første to, idet de to omkrets-dreneringsbrønner bringes til å injisere eller produsere med en volumstrøm q/2, og idet den midtre dreneringsbrønn bringes til å injisere eller produsere med en volumstrøm q.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at damp anvendes som injeksjonsfluid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som injeksjonsfluid anvendes et kjemikalium, såsom særlig en polymer.

5. Brønnborearrangement for en pilottest som anvendes for å utføre produksjonssimulerings-fremgangsmåten ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at et antall injeksjons- og produksjonsbrønner (3, 4, 5, 6, 7, 8) som er boret hovedsakelig vertikalt fra overflaten og forlenget ved stort sett horisontale dreneringsbrønner (3b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b) i reservoaret, og som i det minste delvis avgrenser en plan flate i reservoaret, hvilke dreneringsbrønner er boret i det vesentlige halvveis mellom reservoarets (2) tak og bunn.

6. Borearrangement ifølge krav 5, karakterisert ved at tre horisontale dreneringsbrønner (3b, 4b, 5b; 6b, 7b, 8b) er anordnet i parallell i reservoaret og ved at X betegner den horisontale lengde av en dreneringsbrønn; Y betegner avstanden mellom to nabo-dreneringsbrønner, H betegner reservoarets tykkelse som maksimalt er 10 m; idet avstandene X og Y er slik valgt at ulikhetene Y a 5H og X > 4Y gjelder.