RU2241118C1 - Способ разработки нефтяной залежи - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяной залежи. Обеспечивает повышение нефтеотдачи залежи. Сущность изобретения: способ включает закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины и подвод электрического тока в залежь. Согласно изобретению подвод электрического тока в залежь осуществляют через пару скважин. Через одну скважину выполняют подвод переменного или импульсного электрического тока в залежь посредством электродов. Их выполняют в виде сверла для перфоратора с исключением электрического замыкания с обсадной колонной и выводят за обсадную колонну скважины в пласт через дополнительно сформированные перфорационные отверстия и оставленные в перфорационных отверстиях. В другой скважине нулевую фазу источника тока соединяют с обсадной колонной.

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяной залежи.

Известен способ увеличения добычи нефти из нефтяного коллектора, включающий одновременное воздействие на геологическую формацию упругими звуковыми волнами и электрическим нагревом. Для этого в скважине над нефтяным коллектором предварительно создают изоляционный мост путем выполнения полости вырезанием части обсадной колонны и заполнением этой полости изолирующим материалом. Подачу электрического тока к нефтяному коллектору осуществляют по части обсадной колонны, расположенной ниже изоляционного моста через закрепленные на вибраторе механические или гидроприводные соединители от вибратора или по электрическому проводнику, связывающему вибратор с гидроприводными соединителями, расположенными над изоляционным мостом. Электрический ток к вибратору или к гидроприводным соединителям, расположенным над изоляционным мостом, подают по электрическому кабелю, эксплуатационной колонне или изолированной обсадной колонне (патент РФ №2097544, кл. Е 21 В 43/25, опубл. 11.27.97).

Известный способ сложен, его реализация приводит к нарушению целостности скважин, а подвод электрической энергии к внутреннему пространству скважины приводит к неизбежным потерям энергии во внутреннем пространстве скважины. Вследствие этого эффективность способа и нефтеотдача залежи остаются на невысоком уровне.

Известен способ повышения нефтеотдачи низкопроницаемого нефтяного пласта, включающий проходку из основной скважины дополнительной скважины под углом к ней и установку в каждой соответственно основного и дополнительного электродов, которые подключают к источнику постоянного тока, создавая электроосмотическое движение жидкости. Дополнительная скважина может быть оборудована металлической обсадной трубой выше уровня пласта или диэлектрической обсадной трубой, перфорируемой в зоне расположения дополнительного электрода. Выше и ниже дополнительного электрода могут быть установлены фокусирующие электроды. В обсадной трубе может быть удален участок, расположенный выше нефтяного пласта. Кроме того, дополнительная скважина может быть проведена из основной или из дополнительной скважины, при этом основной электрод устанавливают во второй дополнительной скважине. Напряжение источника постоянного тока и значение тока определяют по математическим зависимостям (патент РФ №2124118, кл. Е 21 В 43/00, опубл. 12.27.98).

Известный способ весьма трудоемок и сложен, его применение связано с бурением дополнительной скважины и применением нетрадиционных диэлектрических обсадных труб. Кроме того, подвод электрической энергии к внутреннему пространству скважины приводит к неизбежным потерям энергии во внутреннем пространстве скважины. Вследствие этого эффективность способа и нефтеотдача залежи остаются на невысоком уровне.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ разработки нефтяной залежи, включающий бурение нагнетательных скважин за контур нефтеносности ниже водонефтяного контакта, закачку пластовой воды через нагнетательные скважины и подвод электрического тока в подстилающую водоносную зону залежи для ее прогрева, а вслед за ней прогрева и нефтяной зоны, через диаметрально размещенные скважины с расположением в них электродов с противоположными потенциалами “плюс” и “минус”, осуществление вертикального вытеснения нефти из залежи к добывающим скважинам и отбор нефти через добывающие скважины (патент РФ №2210664, кл. Е 21 В 43/20, опубл. 08.20.2003 - прототип).

Известный способ позволяет интенсифицировать добычу нефти из залежи, однако подводимой энергии недостаточно для существенного увеличения нефтеотдачи залежи. Подвод электрической энергии к внутреннему пространству скважины приводит к неизбежным потерям энергии во внутреннем пространстве скважины. Вследствие этого эффективность способа и нефтеотдача залежи остаются на невысоком уровне. В изобретении решается задача повышения нефтеотдачи залежи. Задача решается тем, что в способе разработки нефтяной залежи, включающем закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины и подвод электрического тока в залежь, согласно изобретению подвод электрического тока в залежь осуществляют через пару скважин: через одну скважину выполняют подвод переменного или импульсного электрического тока в залежь посредством электродов, выполненных в виде сверла для перфоратора с исключением электрического замыкания с обсадной колонной, выведенных за обсадную колонну скважины в пласт через дополнительно сформированные перфорационные отверстия и оставленные в перфорационных отверстиях, а в другой скважине нулевую фазу источника переменного тока соединяют с обсадной колонной.

Сущность изобретения

При разработке нефтяной залежи ведут закачку рабочего агента через нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины. Для прогрева пласта, уменьшения вязкости нефти и, в конечном счете, повышения нефтеотдачи в продуктивный пласт нефтяной залежи подводят электрический тока. Подвод тока выполняют через обсадную колонну скважины. Однако в целевой пласт попадает лишь 0,2-0,5% от энергии, подаваемой для воздействия. До 70% энергии экранируется обсадной колонной. Остальная часть энергии рассеивается от обсадной колонны по всей ее длине. Вследствие этого нефтеотдача залежи остается невысокой. В изобретении решается задача повышения нефтеотдачи залежи. Задача решается тем, что при разработке нефтяной залежи подвод электрического тока в залежь осуществляют через пару скважин: через одну скважину выполняют подвод переменного или импульсного электрического тока в залежь посредством электрода или электродов, выведенных за обсадную колонну в пласт через дополнительно сформированное перфорационное отверстие, а в другой скважине нулевую фазу источника переменного тока соединяют с обсадной колонной.

В результате электровоздействия на нефтеносный пласт происходит прогрев пласта до заданной температуры, меняется фазовая проницаемость водонефтяной жидкости в радиусе, превышающем радиус теплового воздействия на несколько порядков.

Для контакта с пластом электрод выводят за пределы обсадной колонны, через него всю энергию электрического поля направляют непосредственно в пласт.

Для этого используют сверлящий перфоратор, например марки ПС-112, где обычное сверло перфоратора заменяют сверлом-электродом, имеющим изолированный стержень для исключения электрического замыкания с обсадной колонной и неизолированные конец и начало. После сверления отверстия в обсадной колонне и внедрения в пласт сверло оставляют в перфорационном отверстии. Вращающий сверло элемент откручивается, перфоратор отжимается от стенки обсадной колонны и приподнимается вверх, оставляя конец сверла-электрода внутри обсадной колонны, а оголенный наконечник в породе пласта.

После этого перфоратор извлекают из скважины. Вместо него в скважину спускают смонтированный на колонне насосно-компрессорных труб на хвостовике скважинного насоса фиксатор-наконечник, обеспечивающий контакт с электродом, предназначенными для воздействия на пласт. Фиксатор-наконечник конусообразной формы, который одновременно является токоведущим контактом, смонтирован на колонне насосно-компрессорных труб. При достижении глубины до электрода изоляционный слой, покрывающий фиксатор-наконечник, протыкается электродом, появляется контакт с электродом. По кабелю через кольцеобразный контакт в фиксаторе-наконечнике и через электрод в пласт подается электрический ток. Нулевую фазу источника электрического тока соединяют с обсадной колонной соседней скважины. Чтобы силовые линии тока устремлялись перпендикулярно от скважины и были направлены в пласт, желательно выбрать скважину для нулевой фазы подальше от первой скважины. Поскольку удельное сопротивление горных пород с глубиной уменьшается за счет повышения минерализации, основная доля электрического тока пройдет в интервале нахождения продуктивного пласта. За счет этого уменьшается вероятность пробоя изоляционного слоя, покрывающего электрод, и короткого замыкания электрода с обсадной колонной обрабатываемой скважины.

Возможно использование других схем подвода энергии в продуктивный пласт. Например, в двух скважинах просверливают и оставляют в пласте по одному электроду, на них замыкают первую и вторую фазу трехфазного переменного тока, а нулевую фазу соединяют с обсадной колонной третьей скважины. Возможно использование в одной скважине двух электродов, просверленных друг от друга через некоторый интервал и соединенных параллельно, нулевая фаза переменного тока соединяется с обсадной колонной второй скважины.

Форму, частоту тока, мощность тока, длительность электрического воздействия подбирают исходя из свойств нефтяной залежи. В результате электрического воздействия на нефтеносный пласт по одному из вышеописанных способов происходит прогрев прискважинной зоны пласта радиусом 5-8 метров до заданной температуры, меняется фазовая проницаемость водонефтяной жидкости в радиусе, превышающем радиус теплового воздействия на несколько порядков. Нефтеотдача залежи увеличивается.

После запуска насоса, расположенного выше на колонне насосно-компрессорных труб, в первоначальный период откачки происходит очищение коллектора от асфальтосмолопарафиновых отложений, понижается процентное содержание воды в нефти, увеличивается подвижность нефти и ее приток к скважине. Прогретый поток нефти при своем движении по колонне насосно-компрессорных труб растворяет и уносит асфальтосмолопарафиновые отложения, осевшие на стенках колонны насосно-компрессорных труб.

Оставленный в смонтированном виде в скважине кабель, подключенный к электродам, позволяет периодически возобновлять электровоздействие на пласт или оставить воздействие на постоянном режиме в зависимости от особенностей объекта.

Заявленный способ позволяет увеличить эффективность электрического воздействия в сравнении с существующими способами в сотни раз. Это позволяет обойтись токами до 20 А при напряжении до 380 В и воспользоваться штатными трансформаторами на устье скважины.

Пример конкретного выполнения способа

Разрабатывают нефтяную залежь Алексеевского месторождения Республики Татарстан со следующими характеристиками: глубина продуктивного пласта 1400 м, коллектор - карбонатный, пластовая температура 25,5°С, пластовое давление 13 МПа, толщина продуктивного пласта 10 м, пористость 12,4%, проницаемость 0,040 мкм², нефтенасыщенность 72,6%, вязкость нефти 16 мПа·с, плотность нефти 0,839 т/м³, дебит жидкости 4 м³/сут, обводненность 30%.

Для обработки выбирают нефтедобывающую скважину №6434. В скважину в интервале перфорации спускают сверлящий перфоратор ПС-112, где обычное сверло заменено сверлом-электродом с изолированным стержнем. После сверления отверстия в обсадной колонне и внедрения в пласт сверло оставляют в породе, вращающий сверло элемент откручивают, отжимным рычагом перфоратор отжимают от стенки обсадной колонны со сверлом и приподнимают вверх, оставляя конец сверла-электрода внутри обсадной колонны, а оголенный наконечник - в породе пласта. После этого перфоратор ПС-112 извлекают из скважины, вместо него в скважину спускают колонну насосно-компрессорных труб с фиксатором-наконечником на конце, насосом на рабочей высоте и кабелем на наружной поверхности колонны насосно-компрессорных труб, соединенным с фиксатором-наконечником. По кабелю через кольцеобразный контакт в фиксаторе-наконечнике подают импульсный ток с выходами на электрод, оставленный в пласте. Нулевую фазу источника электрического тока соединяют с обсадной колонной соседней скважины №6436. Производят электрическое воздействие на нефтеносный пласт импульсным током 20 А, 220 В, 50 Гц в течение 48 часов. Происходит прогрев прискважинной зоны пласта радиусом 2 метра до температуры 35°С, с радиусом 5 метров до 30°С, меняется фазовая проницаемость водонефтяной жидкости в радиусе, превышающем радиус теплового воздействия на несколько порядков. После запуска насоса происходит повышение дебита с 4 до 8 м³/сут, понижение процентного содержания воды в жидкости до 10%.

Оставленный в смонтированном виде в скважине кабель, подключенный к электродам, позволяет периодически возобновлять электрофизическое воздействие на пласт или оставить воздействие на постоянном режиме в зависимости от изменений показателей в процессе эксплуатации объекта.

Как показывают расчеты, среднее количество дополнительно добытой нефти может составить от 500 до 1000 тонн в год на одну скважину.

Применение предложенного способа позволит повысить нефтеотдачу залежи.

Claims (1)

1. Способ разработки нефтяной залежи, включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины и подвод электрического тока в залежь, отличающийся тем, что подвод электрического тока в залежь осуществляют через пару скважин: через одну скважину выполняют подвод переменного или импульсного электрического тока в залежь посредством электродов, выполненных в виде сверла для перфоратора с исключением электрического замыкания с обсадной колонной, выведенных за обсадную колонну скважины в пласт через дополнительно сформированные перфорационные отверстия и оставленные в перфорационных отверстиях, а в другой скважине нулевую фазу источника тока соединяют с обсадной колонной.