NO301091B1 - Fremgangsmåte og anordning for stimulering av en underjordisk sone gjennom indirekte injeksjon av væske fra en nabo-sone - Google Patents

Description

Den fremlagte oppfinnelse angår en fremgangsmåte for stimulering av en underjordisk sone gjennom indirekte injeksjon av væske undertrykk som kommer fra en nærliggende sone ved hjelp av et avbøyet avløp som går gjennom et mellomliggende lag med meget lav permeabilitet. Det som er kalt et avbøyet avløp ut gjennom teks-ten nedenfor er ethvert borehull hvor i det minste én del er horisontal eller i liten grad hellende i forhold til horisontalen.

Nærmere bestemt tillater metoden ifølge oppfinnelsen stimulering av produksjonen i en oljeførende sone adskilt fra en underliggende sone som inneholder en væske under trykk, slik som en vannførende sone eller muligens en oljeførende so-ne.

Forskjellige teknikker som er kjent av spesialister er benyttet for å stimulere produksjonen i oljeførende soner. En av dem består i hovedsak av å injisere en væske under trykk inn i formasjonen som produserer, og på denne måten å drenere ut oljen som holdes i grusen på grunn av dens viskositet. Væsken som brukes er f.eks. vann undertrykk injisert ved avløp boret gjennom formasjonen. Det kan også være vann som eksisterer i dybden, i selve produksjonsbassenget, i form av en underliggende vannførende kilde.

I noen typer bassenger ligger den vannførende kilden under den oljeførende sonen og er adskilt fra den sistnevnte av et lag som har meget liten permeabilitet, særlig på grunn av tilstedeværelsen av tunge og meget viskøse hydrokarbonprodukter (tarmat).

Man kan se for seg at dette underliggende vannet utnyttes for å stimulere produksjonen av en oljeførende sone. Det indre trykket er høyere i kilden som ligger dypere enn den oljeførende sonen. Den i det minste partielle uttømming av sonen i produksjon fører til økning av overtrykket i vannet i den underliggende kilden i forhold til væsken i sonen ovenfor. Den mulige injeksjonen inn i den oljeførende formasjonen av dette overtrykksvannet, vil tillate å drenere ut oljen og bedre produksjonen.

Forsøk med å stimulere produksjonssonenes øvre vannførende kilder har en-nå ikke gitt de antatte resultater. Vertikale brønner eller avløp har blitt boret gjennom den oljeførende sonen for å få den oljeførende forekomsten til å kommunisere med vannkilden. Men det har blitt erfart at denne type brønner vesentlig produserer vann. Det negative resultatet kan forklares ved det faktum at vannet i kilden prøver direkte

å unnslippe mot overflaten gjennom brønnen som har blitt laget, istedenfor å gå inn i den oljeførende formasjonen. Dette fenomenet vedvarer hvis en tetteinnretning føres ned i brønnen, på grunn av at vannet fra kilden prøver å strømme rundt den gjennom omgivende formasjoner. En mulig tetting av brønnen ved overflaten skaper en viss diffusjon av vannet i den oljeførende sonen, men resultatene er ikke meget signifi-kante fordi volumet av forekomsten som gjennomtrenges av vannet forblir relativt lavt.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater stimulering av et sone-reservoar til en underjordisk formasjon adskilt fra en tilstøtende sone som inneholder et fluid under trykk ved et mellomliggende lag som er mindre permeabelt enn de to sonene på begge sider, ved hydraulisk å frakturere en seksjon av hellende (skrå) drenering etter avstengning av denne seksjonen av skrå drenering, for på den måten å avgrense en fraktureringssone, kjennetegnet ved at minst et parti av den skrå dreneringen bores på en slik måte at den passerer gjennom det mellomliggende laget, fremgangsmåten består i etterfølgende åpning, ved hydraulisk frakturering utført helt innen denne seksjonen av utløpet, med i det minste en kommunikasjonskanal som forbinder den tilstøtende sonen til sone-reservoaret for å fremme drenering av sone-reservoaret ved det trykkpåkjente fluidet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er videre utdypet i kravene 2-8.

Formålet med oppfinnelsen oppnås videre ved en anordning for å stimulere, ved hydraulisk frakturering utført i en seksjon av en skrå drenering boret gjennom en underjordisk formasjon, etter begrensning av dette partiet som således oppnås ved intermitterende forsegling av utløpet, produksjon av en sone i formasjonen adskilt fra en tilstøtende sone som inneholder fluid ved et trykknivå større enn det til den underjordiske formasjonssonen ved et mellomliggende lag som er vesentlig permeabelt, med en ledning (C) anordnet i den skrå dreneringen, en blokk for å forsegle ledningen (C) for å isolere denne seksjonen fra utsiden og innretning for å anvende hydraulisk trykk for frakturering, kjennetegnet ved at den skrå dreneringen bores gjennom en mellomliggende sone, en seksjon (d1) til ledningen fremskaffes med åpninger (O), anordningen har tetningsblokker (B1, B2) for å skjære av ved deres motsatte ender seksjonene til ledningen som passerer gjennom seksjonen (d1).

Anordningen ifølge oppfinnelsen er videre utdypet i krav 10.

Injisering av væske under trykk inn i en underjordisk sone, slik som en olje-forekomst hvis indre trykk er senket på grunn av produksjonen, gjennom frakturering av et mellomliggende lag fra et avløp boret langs den sistnevnte og tilstrekkelig be-grenset for å hindre væske fra å unnslippe mot overflaten, har virkningen av å presse oljen mot produksjonsbrønnene. Bruken av et avbøyet avløp (horisontalt eller lett skrånende mot horisontalen) tillater økning av volumet av sonen som blir invadert av injisert væske. Når nabo-sonen er en aktiv vannførende sone, i.e. permanent forsynt med vanntilstrømning, undergår injeksjonstrykket ingen vesentlig fall ut gjennom dre-neringsfasen. Den oppnådde effekten vil vare lenge.

Andre trekk og fordeler med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil forstås ved å lese beskrivelsen som følger og en utførelse gitt ved hjelp av ikke-begrensende eksempler, med referanse til de vedføyde tegninger, hvor: .

Fig. 1 viser skjematisk en seksjon av en oljeførende produksjonssone over en sone som inneholder en væske under trykk, slik som en vannførende sone, og en første utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen; og

fig. 2 viser skjematisk den samme seksjonen med en annen utførelse av fremgangsmåten.

Den oljeførende sonen Z1 produserer olje gjennom i det minste én produk-sjonslønn P1. Denne brønnen kan være vertikal som vist i fig. 1 eller, i andre tilfel-ler, horisontal. I visse bassenger inneholder en nabo-sone en væske under trykk som ligger nedenfor den oljeførende sonen Z1 og er adskilt fra denne ved et lag L med meget liten permeabilitet. Trykket av denne væsken er høyere enn trykket som eksisterer i produksjons-sonen Z1, fordi nabo-sonen ligger dypere. Denne væsken kan være vann eller en olje-bærende væske. Når nabo-sonen er vannførende, er den generelt av den aktive typen, i.e. den forsynes ved hjelp av utvendige vanninnløp, og det innvendige trykket som eksisterer holdes hovedsakelig konstant. Det mellomliggende laget L kan f.eks. være en sone laget nærmest ugjennomtrenge-lig på grunn av tilstedeværelsen av meget tunge og viskøse hydrokarbonprodukter. Dette laget L kan også være av en ikke-oljeførende type.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter boring fra overflaten S av et avbøyet avløp D (horisontalt eller lett skrånende i forhold til horisontalen) for å holde seg innen det mellomliggende laget. Når utløp D er boret, blir det tilpasset med en foring C på hele sin lengde. Tettering-innretning av en velkjent type tillater lukking av det ringformede rommet mellom foringen og utløpet. På i det minste én del d1 av dens lengde, hvor det går gjennom produksjonssonen, er foring C tilpasset med sideåpninger som forbinder formasjonene på hver side med innsiden av utløpet D. På dette stadium er det ikke noe kommunikasjon mellom de to sonene Z1 og Z2. Avlø-pet kan bores på ethvert tidspunkt, før det bringes inn i den oljeførende sonen Z1 eller muligens under produksjonsperioden.

Under denne perioden, da det synes som om sone Z1 krever en stimulering, utføres fraktureringsoperasjoner av det mellom-liggende laget fra utløp D som har blitt boret på forhånd. For denne virkningen, og ved hjelp av en metode som er kjent av spesialister, tas utvidbare tetningsring-innretninger B1, B2 ned inn i foring C helt til delen som er tilpasset med side-åpningene og de plasseres for å begrense en av-grenset del av foringen. Gjennom et rør (ikke vist) som forbinder den begrensede delen sammen med et hydraulisk system, anvendes en væske med et trykk som er tilstrekkelig til å frakturere veggene inntil kommunikasjonskanalen F oppnås mellom de to sonene Z1 og Z2. Det er mulig å repetere den tidligere operasjonssekvensen i mange forskjellige områder av avløpet, for å gjøre den frakturerte sonen større.

Når fraktureringsoperasjonene er over, installeres en sikkerhetspakke B3 i foringen for å isolere utløpet fra det eksterne medium. Væsken, i dette tilfellet vann fra sone Z2, har et høyere trykk og avløpet samles ved hjelp av sikkerhetspakke B3, og vannet går inn i sone Z1 gjennom fraktureringene til F i foring C og fører bort hyd-rokarbonene som er samlet i formasjonen.

Ifølge utførelsen i fig. 2, plasseres avløpet D på en slik måte at det er i stand til å bli brukt som en produksjonsbrønn. For denne effekten er foring C, for den delen som krysser produksjonssone Z1, utstyrt med en annen del med lengde d2 tilpasset med sideåpninger. Ifølge dette tilfellet er denne andre foringsdelen d2 mer eller mindre i avstand fra delen d1 hvor vannet som kommer fra sone Z2 kan komme igjen-nom, og sideveis flyttes i forhold til den sistnevnte. En tettering-innretning B4, hvor lukkingen kan frigjøres fra overflate-installasjonen, plasseres mellom de to delene d1 og d2.

Under produksjonsperioden, når det er nødvendig å stimulere produksjonen, utføres en frakturering av delen med lengde d1 til foringen, som på samme måte som i den tidligere nevnte utgave-prosedyren, og innretning B4 lukkes for å isolere de to delene d1 og d2 til foringen fra hverandre. Vannet som kommer fra den underliggende sonen går inn i produksjonssonen Z1 gjennom fraktureringene og driver oljen bort mot produksjons-brønnene og spesielt mot del d2 til foring C som er åpen på det eksterne medium. Avløpet tar derved del i produksjonen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater derfor å utnytte på det beste væsken under høyt trykk som er tilgjengelig på stedet for å stimulere oljeproduksjonen.

Posisjonen til de vertikale og/eller horisontale produksjonsbrønnene i forhold til de avbøyete avløpene d1 og d2 eller omvendt, til avløpene i forhold til brønnene, iføl-ge rekkefølgen som de har blitt boret, velges i henhold til reglene for å optimalisere oljeproduksjonen.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for stimulering av et sone-resevoar til en underjordisk formasjon adskilt fra en tilstøtende sone som inneholder et fluid under trykk ved et mellom-liggende lag som er mindre permeabelt enn de to sonene på begge sider, ved hydraulisk å frakturere en seksjon av hellende (skrå) drenering etter avstengning av denne seksjonen av skrå drenering, for på den måten å avgrense en fraktureringssone, karakterisert ved at minst et parti av den skrå dreneringen bores på en slik måte at den passerer gjennom det mellomliggende laget, fremgangsmåten består i etterfølgende åpning, ved hydraulisk frakturering utført helt innen denne seksjonen av utløpet, med i det minste en kommunikasjonskanal som forbinder den tilstøtende sonen til sone-reservoaret for å fremme drenering av sone-reservoaret ved det trykkpåkjente fluidet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fraktureringer lages fra dette utløpet for å forbinde en petroleumssone (Z1) og en andre, underliggende vann-inneholdende sone (Z2).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fraktureringer lages fra dette utløpet for å forbinde en petroleumssone (Z1) med en andre underliggende petroleumssone (Z2).

4. Fremgangsmåte i henhold til en av de foregående kravene, karakterisert ved at utløpet (D) bores mellom et mellomliggende lag som ikke er meget permeabelt.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at utløpet (D) bores gjennom et ikke-petroleumsholdig mellomliggende lag.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående kravene, karakterisert ved at den underjordiske sonen (Z1) har en kommunika-sjonsforbindelse med overflaten via minst en vertikal produksjonsbrønn (P) hvis posisjon i forhold til den skrå dreneringen er valgt for på den måten å optimalisere produksjonen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at den underjordiske sonen (Z1) kommuniserer med overflaten via minst en skrå produksjonsbrønn hvis posisjon i forhold til utløpet er valgt for på den måten å optimalisere produksjonen.

8. Fremgangsmåte ifølge et av de tidligere kravene, karakterisert ved at seksjonen til utløpet boret langs lengden av det mellomliggende laget velges slik at en seksjon av utløpet kan benyttes som en produk-sjonsbrønn.

9. Anordning for å stimulere, ved hydraulisk frakturering utført i en seksjon av en skrå drenering boret gjennom en underjordisk formasjon, etter begrensning av dette partiet som således oppnås ved intermitterende forsegling av utløpet, produksjon av en sone i formasjonen adskilt fra en tilstøtende sone som inneholder fluid ved et trykknivå større enn det til den underjordiske formasjonssonen ved et mellomliggende lag som er vesentlig permeabelt, med en ledning (C) anordnet i den skrå dreneringen, en blokk for å forsegle ledningen (C) for å isolere denne seksjonen fra utsiden og innretning for å anvende hydraulisk trykk for frakturering, karakterisert ved at den skrå dreneringen bores gjennom en mellomliggende sone, en seksjon (d1) til ledningen fremskaffes med åpninger (O), anordningen har tetningsblokker (B1, B2) for å skjære av ved deres motsatte ender seksjonene til ledningen som passerer gjennom seksjonen (d1).

10. Anordning i henhold til krav 9, karakterisert ved at ledningen (C) har en andre seksjon med lengde frem-skaffet med hull i seksjonen som passerer gjennom den underjordiske sonen (Z1), denne lengde-seksjonen (d2) er sideveis forskjøvet fra den første lengde-seksjonen (d1) i det mellomliggende laget (L) og en tetnings-blokk (B4) er anordnet i ledningen (C) mellom de to lengde-seksjonene (d1, d2).