RU1353022C - Method of oil field exploitation - Google Patents
Method of oil field exploitation Download PDFInfo
- Publication number
- RU1353022C RU1353022C SU3940372A RU1353022C RU 1353022 C RU1353022 C RU 1353022C SU 3940372 A SU3940372 A SU 3940372A RU 1353022 C RU1353022 C RU 1353022C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- combustion
- fuel
- pumping
- formation
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам разработки залежи нефти путем создания внутрипластового горения (ВГ). The invention relates to the oil industry, and in particular to methods for developing oil deposits by creating in-situ combustion (SH).
Целью изобретения является повышение коэффициента нефтеотдачи за счет горения и увеличения охвата пласта тепловым воздействием. The aim of the invention is to increase the coefficient of oil recovery due to combustion and increase the coverage of the reservoir by thermal exposure.
В данном способе разработки залежи нефти методом ВГ, включающем закачку топлива для инициирования горения и окислителя через нагнетательные скважины и отбор продукции через добывающие скважины. Подкачку топлива производят периодически и в процессе внутрипластового горения, причем при каждой последующей подкачке вязкость топлива снижают. Способ отличается также тем, что подкачку осуществляют при снижении коэффициента использования кислорода до 50-55%. In this method, the development of oil deposits by the GH method, including injecting fuel to initiate combustion and an oxidizing agent through injection wells and selecting products through production wells. Fuel is pumped periodically and during in-situ combustion, with each subsequent pumping, the fuel viscosity is reduced. The method also differs in that the pumping is carried out while reducing the utilization of oxygen to 50-55%.
Периодическая подкачка топлива стабилизирует процесс горения, увеличивает охват пласта тепловым воздействием, предотвращает прорыв окислителя в добывающие скважины. В конечном счете достигается увеличение нефтеотдачи пласта. Periodic pumping of fuel stabilizes the combustion process, increases the coverage of the formation by thermal effects, and prevents oxidant breakthrough into production wells. Ultimately, an increase in oil recovery is achieved.
Способ осуществляют в следующей последовательности. Залежь нефти разбуривают нагнетательными и добывающими сква- жинами. Расчетным путем по известной методике определяют общий объем окислителя, необходимого для закачки через одну нагнетательную скважину за весь срок разработки. В нагнетательную скважину перед инициированием горения закачивают топливо с вязкостью 1000-2000 мПа˙ с в количестве 20-25 т в расчете на 1 м толщины продуктивного пласта. Инициируют процесс горения путем закачки воздуха и прогрева призабойной зоны нагнетательной скважины, например, электронагревателем. Далее перемещение очага горения по пласту в направлении к добывающим скважинам осуществляют путем нагнетания окислителя или окислителя и воды в пласт через нагнетательную скважину. Отбор продукции ведут через добывающие скважины. The method is carried out in the following sequence. An oil deposit is drilled by injection and production wells. By calculation by a known method, the total amount of oxidizing agent required for injection through one injection well for the entire development period is determined. Before the initiation of combustion, fuel with a viscosity of 1000-2000 mPa˙ in the amount of 20-25 tons per 1 m of the thickness of the reservoir is pumped into the injection well. The combustion process is initiated by injecting air and heating the bottom-hole zone of the injection well, for example, with an electric heater. Next, the movement of the combustion zone through the formation towards the producing wells is carried out by injecting an oxidizing agent or an oxidizing agent and water into the formation through an injection well. Product selection is conducted through production wells.
Контроль за процессом горения осуществляют путем анализа состава газообразной продукции, периодически отбираемой из добывающих скважин, и при содержании кислорода в пробе более 9-10% (при этом коэффициент использования кислорода составляет 50-55%) производят очередную подкачку топлива в таком же количестве, что и при инициировании горения (20-25 т на 1 м толщины продуктивного пласта) и окислителя. The combustion process is controlled by analyzing the composition of gaseous products periodically taken from production wells, and when the oxygen content in the sample is more than 9-10% (with an oxygen utilization factor of 50-55%), the next amount of fuel is pumped in the same amount as and with the initiation of combustion (20-25 tons per 1 m of the thickness of the reservoir) and the oxidizing agent.
В качестве топлива используют смесь высоковязкой и маловязкой нефтей. С целью облегчения доставки его в зону горения при каждой последующей закачке долю маловязкой нефти увеличивают на 10-20%, а высоковязкой соответственно уменьшают. За период проведения процесса внутрипластового горения вязкость закачиваемого топлива постепенно снижают с 2000 до 40 мПа˙с. При вязкости больше 2000 мПа˙с нефть практически неподвижна и не может быть закачена в пласт, а при снижении величины вязкости меньше 40 мПа˙с количество образующегося в пласте топлива недостаточно для поддержания устойчивости процесса горения. A mixture of high-viscosity and low-viscosity oils is used as fuel. In order to facilitate its delivery to the combustion zone, at each subsequent injection, the fraction of low-viscosity oil is increased by 10-20%, and, with high-viscosity, it is reduced. During the in situ combustion process, the viscosity of the injected fuel is gradually reduced from 2000 to 40 mPa˙s. At a viscosity of more than 2000 mPa˙s, the oil is practically stationary and cannot be pumped into the formation, and when the viscosity decreases below 40 mPa˙s, the amount of fuel generated in the formation is not enough to maintain the stability of the combustion process.
Механизм процессов, происходящих в пласте, следующий. После инициирования горения в призабойной зоне нагнетательной скважины температура повышается до 400-600 оС. При такой температуре все легкие фракции пластовой и закачанной нефти испаряются и вытесняются газами горения к добывающим скважинам, а тяжелые остатки остаются в пласте и служат топливом для поддержания внутрипластового горения.The mechanism of processes occurring in the reservoir is as follows. After initiation of combustion in the injection well bottom zone temperature is increased to 400-600 ° C. At this temperature all the light fraction oil reservoir and injected vaporized and combustion gases are forced out to the producing wells, and the heavy residues remain in the formation and serve as fuel for maintaining combustion in situ.
Нефть, периодически закачиваемая в пласт после инициирования горения, практически полностью является дополнительным топливом. При этом частично она сгорает до достижения фронта горения, а остальная часть доходит до этого фронта и сгорает вместе с остаточным топливом исходной нефти. Таким образом, по данному способу в пласте ширина фронта горения увеличивается. Экзотермическая реакция углерода с кислородом начинается в тыльной части фронта, а остатки кислорода "улавливаются" углеродом в передней части фронта. В силу этого достигается устойчивость процесса ВГ и высокий коэффициент утилизации кислорода в течение всего периода процесса внутрипластового горения. Все это позволяет увеличить коэффициент охвата пласта тепловым воздействием и повысить нефтеотдачу пласта. Oil, periodically injected into the reservoir after the initiation of combustion, is almost completely additional fuel. At the same time, it partially burns down to the combustion front, while the rest reaches this front and burns out together with the residual fuel of the original oil. Thus, according to this method in the formation, the width of the combustion front increases. The exothermic reaction of carbon with oxygen begins in the back of the front, and the remaining oxygen is "captured" by carbon in the front of the front. Due to this, the stability of the SH process and a high oxygen utilization coefficient are achieved during the entire period of the in situ combustion process. All this allows you to increase the coefficient of coverage of the reservoir by thermal exposure and increase oil recovery.
Кроме того, периодическая подкачка топлива временно блокирует пути фильтрации окислителя по высокопроницаемым пропласткам, направляет окислитель в менее проницаемые пропластки и участки, ранее неохваченные горением. В результате этого тоже повышается охват пласта горением и коэффициент нефтеотдачи. In addition, periodic pumping of fuel temporarily blocks the pathway for filtering the oxidizing agent in highly permeable layers, directing the oxidizing agent to less permeable layers and areas previously not covered by combustion. As a result of this, combustion coverage and oil recovery coefficient also increase.
Эффективность предлагаемого и известного способов проверяли в лабораторных условиях на линейной модели пласта, представляющей трубу сечением 71,64 см2 и длиной 110 см. Трубу заполняли молотым кварцевым песком, пропитанным нефтью, герметизировали и помещали в кожух диаметром 200 мм. Пространство между кожухом и корпусом модели заполняли теплоизоляционным материалом. На входном конце модели устанавливали электронагреватель мощностью 600-800 Вт для возбуждения очага горения. Контроль за фронтом горения осуществляли хромель-копелевыми термопарами, установленными в термокарманы, вваренные в корпус модели. Свободные концы термопар подключили к 12-точечному регистрационному прибору для записи температуры типа КСП-4. Для регулирования расхода воздуха применяли воздушный регулятор давления. В период влажного горения в модель пласта подавали воду поршневым насосом с плавным изменением подачи с помощью изменения длины хода поршня. На входном и выходном концах модели были установлены манометры и запорная арматура. Необходимое противодавление на выходе модели устанавливали регулирующим вентилем. Для сепарации, охлаждения и отбора проб жидкой и газообразной продукции в системе коммуникации предусматривались емкости, холодильные устройства и вентили. Учет расхода газов производили газовым счетчиком.The effectiveness of the proposed and known methods was tested in laboratory conditions on a linear model of the formation, representing a pipe with a cross section of 71.64 cm 2 and a length of 110 cm.The pipe was filled with ground quartz sand soaked in oil, sealed and placed in a casing with a diameter of 200 mm. The space between the casing and the casing of the model was filled with insulating material. An electric heater with a power of 600-800 W was installed at the inlet end of the model to excite the combustion zone. The combustion front was monitored by chromel-kopel thermocouples installed in thermowells welded into the model body. The free ends of the thermocouples connected to a 12-point registration device for recording temperature type KSP-4. An air pressure regulator was used to control air flow. During the wet combustion period, water was supplied to the reservoir model by a piston pump with a smooth change in supply by changing the piston stroke length. At the inlet and outlet ends of the model, pressure gauges and stop valves were installed. The necessary back pressure at the output of the model was set by a control valve. For the separation, cooling and sampling of liquid and gaseous products in the communication system provided tanks, refrigerators and valves. Metering of gas flow produced a gas meter.
Об эффективности испытываемых способов судили по достигаемым коэффициентам использования кислорода и вытеснения нефти. The effectiveness of the tested methods was judged by the achieved oxygen utilization and oil displacement factors.
Коэффициент использования кислорода - это отношение кислорода, вступившего в реакцию окисления к первоначальному его содержанию в воздухе. The oxygen utilization factor is the ratio of oxygen that has entered the oxidation reaction to its initial content in the air.
Как показали проведенные нами лабораторные исследования устойчивое протекание процесса характеризуется температурой не ниже 320-350оС. При этом кислород закачиваемого воздуха, проходя через фронт горения, вступает в реакцию окисления с топливом. В отбираемых газообразных продуктах горения содержание кислорода может меняться в пределах от 2 до 8% (коэффициент использования кислорода 90-60% ), оптимальное значение 2-3%. При недостатке топлива в пласте, а также в случае языкообразного распространения фронта горения с малым охватом пласта термовоздействием коэффициент использования кислорода уменьшается до 50-55%. Это свидетельствует о постепенном затухании очага горения и является признаком необходимости подкачки топлива в зону горения. Подкачка нефти с поверхности приводит к увеличению концентрации топлива в пласте, увеличению температуры в зоне горения, коэффициента использования кислорода и соответственно увеличению охвата пласта горением. По данным примера выполнения предлагаемого способа при подкачке нефти утилизация кислорода достигала 84% от концентрации в нагнетаемом воздухе.As shown by laboratory tests conducted by us steady flow process has a temperature not lower than about 320-350 C. The oxygen injected air passes through the flame front enters into oxidation reaction with the fuel. In the selected gaseous products of combustion, the oxygen content can vary from 2 to 8% (oxygen utilization factor of 90-60%), the optimal value is 2-3%. With a lack of fuel in the formation, as well as in the case of a linguistic spread of the combustion front with a small coverage of the formation by thermal action, the oxygen utilization coefficient decreases to 50-55%. This indicates a gradual attenuation of the combustion zone and is a sign of the need to pump fuel into the combustion zone. Pumping oil from the surface leads to an increase in the concentration of fuel in the formation, an increase in temperature in the combustion zone, the utilization of oxygen and, accordingly, an increase in the coverage of the formation by combustion. According to an example implementation of the proposed method when pumping oil, oxygen utilization reached 84% of the concentration in the injected air.
Кроме того, при дополнительной закачке топлива улучшаются условия безопасного ведения процесса горения. Увеличение коэффициента использования кислорода благоприятно для исключения возникновения условий взрывоопасной ситуации в добывающих скважинах. Механизм этого явления объясняется следующим. In addition, with additional fuel injection, the conditions for safe combustion are improved. An increase in the oxygen utilization coefficient is favorable for eliminating the occurrence of explosive conditions in production wells. The mechanism of this phenomenon is explained as follows.
В пластовой нефти имеется растворенный углеводородный газ, который в стволе добывающей скважины смешивается с газами горения и при большом содержании кислорода может образовать взрывоопасную смесь. Нижним пределом образования взрывоопасной смеси согласно рекомендации инструкции по технике безопасности при ведении процесса ВГ считается содержание кислорода в газах горения равное 10% (т. е. при коэффициенте использования кислорода 50%). In the reservoir oil there is a dissolved hydrocarbon gas, which in the wellbore of the producing well is mixed with combustion gases and, with a high oxygen content, can form an explosive mixture. The lower limit for the formation of an explosive mixture according to the recommendations of the safety instructions for conducting the SH process is considered to be the oxygen content in the combustion gases equal to 10% (i.e., with an oxygen utilization factor of 50%).
Таким образом, коэффициент использования кислорода, равный 50-55%, является нижним пределом устойчивости и безопасности ведения процесса, свидетельствует о неудовлетворительном охвате пласта горением и его затухании. Thus, the oxygen utilization coefficient, equal to 50-55%, is the lower limit of the stability and safety of the process, indicating poor coverage of the formation by combustion and its attenuation.
Пример выполнения известного способа. An example of the implementation of the known method.
B трубу загружали молотый кварцевый песок, по фракционному составу близкий к измельченной породе, смешанный с разгазированной нефтью, имеющей вязкость около 13 мПа ˙с, в соотношении, обеспечивающем начальную нефтенасыщенность 52% от объема пор. Свободные поры насыщались водой. Перед инициированием горения в модель пласта закачивали нефть с вязкостью 1370 мПа˙с. Закачка составила 2% от объема пор. Коэффициент использования кислорода в начальный момент составил 70,2%, а при движении фронта горения на расстояние, равное 1/3 части длины модели пласта, он постепенно снизился до 48%. Одновременно снизилась и температура от 415оС до 230оС, и закачку воздуха прекратили. Дальнейшее вытеснение нефти из модели производили водой. Концентрация топлива при горении составила 14,8 кг/м3, скорость перемещения фронта горения 26,2 см/ч при плотности потока воздуха 69,54 м3/м2 ˙ч. Коэффициент вытеснения составил 66,7%, средний коэффициент использования кислорода 58,7%.Ground quartz sand was loaded into the tube, with a fractional composition close to crushed rock, mixed with degassed oil, with a viscosity of about 13 mPa ˙ s, in a ratio providing an initial oil saturation of 52% of the pore volume. Free pores were saturated with water. Before the initiation of combustion, oil with a viscosity of 1370 mPa · s was pumped into the reservoir model. Injection amounted to 2% of the pore volume. The oxygen utilization rate at the initial moment was 70.2%, and when the combustion front moved a distance equal to 1/3 of the length of the formation model, it gradually decreased to 48%. At the same time, the temperature decreased from 415 о С to 230 о С, and the air injection was stopped. Further displacement of oil from the model was carried out with water. The fuel concentration during combustion was 14.8 kg / m 3 , the velocity of the combustion front was 26.2 cm / h and the air flow density was 69.54 m 3 / m 2 ˙ h. The displacement rate was 66.7%, the average oxygen utilization rate was 58.7%.
Пример выполнения предлагаемого способа. An example of the proposed method.
Условия в начале эксперимента были такими же, что и в предыдущем опыте. Однако после движения фронта горения на расстояние 30 см от входа модели пласта в нее закачали нефть с вязкостью 540 мПа с и возбудили очаг горения по той же технологии, что и в начале опыта. Общий объем закачки топлива составил 7,5% от объема пор. Путем нагнетания воздуха и воды очаг горения продвигали до конца модели. Были получены следующие показатели процесса: коэффициент использования кислорода на первом этапе 62,7%, на втором 84%, в среднем за весь период 73,3%, концентрация топлива за весь опыт 20,4 кг/м3, скорость перемещения фронта горения на первом этапе 24,3 см/ч, на втором 34 см/ч при плотности потока воздуха 67,3 м3/м2 ˙ч. Коэффициент вытеснения составил 80%.The conditions at the beginning of the experiment were the same as in the previous experiment. However, after the combustion front moved 30 cm from the entrance of the reservoir model, oil with a viscosity of 540 MPa s was pumped into it and a combustion center was excited using the same technology as at the beginning of the experiment. The total volume of fuel injection amounted to 7.5% of the pore volume. By injecting air and water, the combustion site was advanced to the end of the model. The following process indicators were obtained: the oxygen utilization rate at the first stage was 62.7%, at the second 84%, on average over the entire period 73.3%, the fuel concentration over the entire experiment was 20.4 kg / m 3 , the rate of movement of the combustion front by the first stage is 24.3 cm / h, the second is 34 cm / h with an air flow density of 67.3 m 3 / m 2 ˙ h. The displacement rate was 80%.
Таким образом, в сравнении с опытом по известному способу средний коэффициент использования кислорода увеличился на 14,6%, а коэффициент вытеснения нефти на 13,3%. Thus, in comparison with the experience of the known method, the average oxygen utilization rate increased by 14.6%, and the oil displacement rate by 13.3%.
Эффективность данного способа достигается за счет увеличения охвата пласта процессом горения, что приводит (по данным лабораторных опытов) к повышению коэффициента вытеснения нефти на 13,3%. The effectiveness of this method is achieved by increasing the coverage of the formation by the combustion process, which leads (according to laboratory experiments) to increase the coefficient of oil displacement by 13.3%.
Расчеты, выполненные применительно к опытному участку, с использованием лабораторных данных показали, что при осуществлении данного способа коэффициент охвата пласта горения по объему увеличивается на 25%, что дает возможность увеличить коэффициент нефтеотдачи пласта на данном участке на 10%. Calculations performed in relation to the experimental site using laboratory data showed that when implementing this method, the coefficient of coverage of the combustion formation by volume increases by 25%, which makes it possible to increase the coefficient of oil recovery in this section by 10%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU3940372 RU1353022C (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Method of oil field exploitation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU3940372 RU1353022C (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Method of oil field exploitation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1353022C true RU1353022C (en) | 1995-03-27 |
Family
ID=30440300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU3940372 RU1353022C (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Method of oil field exploitation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1353022C (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607127C1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-01-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (ОАО "ВНИИнефть") | Method for development of non-uniform formations |
| RU2637695C1 (en) * | 2016-10-27 | 2017-12-06 | Акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (АО "ВНИИнефть") | Method for development of kerogen-containing beds of bazhenov formation by intra-formational combustion with introduction of additional fuel |
-
1985
- 1985-06-28 RU SU3940372 patent/RU1353022C/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент США N 3126957, кл. 166-11, опублик.1964. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607127C1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-01-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (ОАО "ВНИИнефть") | Method for development of non-uniform formations |
| RU2637695C1 (en) * | 2016-10-27 | 2017-12-06 | Акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (АО "ВНИИнефть") | Method for development of kerogen-containing beds of bazhenov formation by intra-formational combustion with introduction of additional fuel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2793696A (en) | Oil recovery by underground combustion | |
| US3209825A (en) | Low temperature in-situ combustion | |
| US4042026A (en) | Method for initiating an in-situ recovery process by the introduction of oxygen | |
| US4498537A (en) | Producing well stimulation method - combination of thermal and solvent | |
| CA1048431A (en) | Thermal recovery of hydrocarbon from tar sands | |
| RU2060378C1 (en) | Method for developing oil stratum | |
| US4127172A (en) | Viscous oil recovery method | |
| US4453597A (en) | Stimulation of hydrocarbon flow from a geological formation | |
| CA1089355A (en) | Viscous oil recovery method | |
| US4691773A (en) | Insitu wet combustion process for recovery of heavy oils | |
| CN107100604A (en) | A kind of method for carrying out combustion in situ exploitation of being lighted a fire using nano combustion improver | |
| US4161217A (en) | Hot water foam oil production process | |
| US4516636A (en) | Enhanced steam drive recovery of heavy oil | |
| US4450909A (en) | Combination solvent injection electric current application method for establishing fluid communication through heavy oil formation | |
| US4649997A (en) | Carbon dioxide injection with in situ combustion process for heavy oils | |
| US3280910A (en) | Heating of a subterranean formation | |
| RU1353022C (en) | Method of oil field exploitation | |
| Sakthikumar et al. | An investigation of the feasibility of air injection into a waterflooded light oil reservoir | |
| US5443118A (en) | Oxidant enhanced water injection into a subterranean formation to augment hydrocarbon recovery | |
| Kisler et al. | An improved model for the oxidation processes of light crude oil | |
| RU2223398C1 (en) | Process of recovery of viscous oil or bitumen from formation | |
| Garon et al. | A laboratory investigation of fire-water flooding | |
| US3115928A (en) | Heavy oil recovery | |
| US4638864A (en) | Recovery of heavy crude oil from shallow formations by in situ combustion | |
| US4495993A (en) | Method for in-situ recovery of energy raw materials by the introduction of cryogenic liquid containing oxygen |