RU2322577C1

RU2322577C1 - Method for heavy and highly-viscous hydrocarbon production from underground deposit

Info

Publication number: RU2322577C1
Application number: RU2006124031/03A
Authority: RU
Inventors: Шафагат Фахразович Тахаутдинов (RU); Шафагат Фахразович Тахаутдинов; Наиль Габдулбариевич Ибрагимов (RU); Наиль Габдулбариевич Ибрагимов; Раис Салихович Хисамов (RU); Раис Салихович Хисамов; Равиль Рустамович Ибатуллин (RU); Равиль Рустамович Ибатуллин; Владимир Васильевич Кунеевский (RU); Владимир Васильевич Кунеевский; Дмитрий Витальевич Страхов (RU); Дмитрий Витальевич Страхов; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос; тдинов Радик З уз тович Зи (RU); Радик Зяузятович Зиятдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2008-04-20
Also published as: RU2006124031A

Abstract

FIELD: underground hydrocarbon production, particularly enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat.

SUBSTANCE: method involves drilling and preparing injection wells provided with horizontal end section and producing wells having horizontal end sections for further operation, wherein producing wells are drilled under injection well level and are adapted to produce hydrocarbons; creating permeable zone between injection and producing wells. Injection and producing wells in amount of not less than one pair are drilled in accordance with one pattern so that specified space is created in-between. Several horizontal end sections are drilled in injection and producing wells so that the end sections of each well are located in single plane and are uniformly distributed along the full perimeter thereof. Distance between horizontal end section plane of injection well and that of producing well is at least 5 m in height direction. Each injection well is provided with heat-insulated pipe string for heat-carrier supply. The heat-insulated pipe string is lowered in well in branched well area.

EFFECT: increased method simplicity and efficiency due to extended deposit coverage with horizontal well sections.

3 dwg

Description

Изобретение относится к способу добычи углеводородов из подземной залежи гудронового песка или залежи тяжелой нефти, имеющих высокую вязкость. Для получения углеводородов из таких залежей необходимо их нагревание.The invention relates to a method for producing hydrocarbons from an underground tar sand deposit or a heavy oil reservoir having a high viscosity. To obtain hydrocarbons from such deposits, their heating is necessary.

Известен способ разработки нефтяного месторождения (патент RU №22113857, МПК 7 Е21В 43/24, опубл. 10.10.2003 г.), включающий бурение вертикальных скважин с боковыми стволами, закачку теплоносителя в пласт через боковые стволы и отбор через них нефти, причем вертикальные скважины бурят до подошвы нижнего объекта с размещением их по одной из площадных систем, при этом до начала площадной закачки рабочего агента, например воды, в пласт бурят боковые стволы в каждой вертикальной скважине в каждом эксплуатационном объекте пласта, затем осуществляют последовательную обработку боковых стволов путем подачи в них теплоносителя с последующим отбором через боковые стволы нефти до снижения дебита скважины до минимально рентабельного уровня, причем циклы закачки пара и отбора нефти повторяют до предельно допустимого обводнения добывающей нефти.A known method of developing an oil field (patent RU No. 22113857, IPC 7 ЕВВ 43/24, publ. 10.10.2003), including drilling vertical wells with sidetracks, pumping coolant into the formation through sidetracks and taking oil through them, and vertical wells are drilled to the bottom of the lower object with their placement in one of the areal systems, and before the on-site injection of the working agent, for example, water, lateral shafts are drilled into the formation in each vertical well in each production facility of the formation, then the borehole side processing by supplying coolant to them with subsequent selection through the oil sidetracks until the well production rate decreases to the minimum cost-effective level, and the steam injection and oil extraction cycles are repeated until the maximum permissible water cut of the producing oil is obtained.

Недостатком данного способа является то, что отбор продукции из скважины ведут циклически, сочетая его с закачкой пара до предельно допустимого обводнения добываемой продукции, что снижает объем добываемой нефти и ведет к значительным затратам тепловой энергии на прогревание пласта.The disadvantage of this method is that the selection of products from the well is carried out cyclically, combining it with steam injection to the maximum allowable water cut of the produced product, which reduces the amount of oil produced and leads to significant heat energy costs for heating the formation.

Известен также способ разработки месторождений высоковязких нефтей и битумов наклонно-горизонтальными скважинами (патент RU №2237804, МПК 7 Е21В 43/24, опубл. 10.10.2004 г.), включающий бурение скважин по определенной сетке, нагнетание вытесняющего агента через нагнетательные скважины и отбор пластовых флюидов через добывающие скважины, при этом бурение скважин по радиальной сетке, так что нагнетательные скважины располагают по продуктивному пласту ближе к верхней границе пласта по наиболее проницаемым пропласткам, а добывающие - ближе к нижней границе пласта, причем на начальной стадии разработки во всех скважинах проводят термоциклическую обработку пласта с паровой стимуляцией с последующим переходом на отбор пластовых флюидов через добывающие скважины с площадным воздействием на пласт через нагнетательные скважины.There is also known a method of developing deposits of high viscosity oils and bitumen with horizontal inclined wells (patent RU No. 2237804, IPC 7 ЕВВ 43/24, published on 10/10/2004), which includes drilling wells on a specific grid, pumping a displacing agent through injection wells and selection formation fluids through production wells, while drilling wells along a radial grid, so that injection wells are located along the productive formation closer to the upper boundary of the formation along the most permeable layers, and production wells are closer to the lower boundary Itza formation, wherein the initial stage of development in all wells is carried thermocyclic treating the formation with steam stimulation, followed by transfer to selection of formation fluids through the production wells with areal influence on the formation through injection wells.

Наиболее близким по технической сущности является способ добычи углеводородов из подземной залежи гудронного песка или залежи тяжелой нефти (патент RU №2098613, МКИ 6 Е21В 43/24, опубл. в бюл.34 от 10.12.1997 г.), содержащий бурение и подготовку к эксплуатации нагнетательной скважины, которая заканчивается в залежи, и добывающей скважины, которая заканчивается в залежи ниже уровня нагнетательной скважины, создание проницаемой зоны между нагнетательной и добывающей скважинами, при этом бурение и подготовку к эксплуатации осуществляют, по меньшей мере, двумя парами скважин, где каждая пара включает нагнетательную скважину, заканчивающуюся в залежи, и добывающую скважину, заканчивающуюся в залежи ниже уровня нагнетательной скважины, причем вторая пара скважин обращена к первой паре скважин, создают проницаемую зону между нагнетательной скважиной и добывающей скважиной каждой пары скважин, нагнетание водяного пара осуществляют по нагнетательным скважинам, одновременное извлечение углеводородов осуществляют по добывающим скважинам, при этом давление нагнетания в нагнетательной скважине первой пары превышает давление нагнетания в нагнетательной скважине второй пары скважины, причем каждая нагнетательная и добывающая скважины имеют горизонтальные концевые участки, проходящие внутри залежи.The closest in technical essence is a method for the production of hydrocarbons from an underground deposit of tar sand or a heavy oil deposit (patent RU No. 2098613, MKI 6 ЕВВ 43/24, published in bul. 34 of 12/10/1997), containing drilling and preparation for the operation of the injection well, which ends in the reservoir, and the production well, which ends in the reservoir below the level of the injection well, the creation of a permeable zone between the injection and production wells, while drilling and preparation for operation carry out at least thinking of pairs of wells, where each pair includes an injection well ending in the reservoir, and a producing well ending in the reservoir below the level of the injection well, the second pair of wells facing the first pair of wells, create a permeable zone between the injection well and the producing well of each pair of wells, water injection is carried out through injection wells, the simultaneous extraction of hydrocarbons is carried out by producing wells, while the injection pressure in the injection wells and the first pair exceeds the injection pressure in the injection well of the second pair of wells, each injection and producing well having horizontal end sections extending inside the reservoir.

Как аналогам, так и прототипу в той или иной степени присущи общие недостатки:Both analogues and prototypes to one degree or another have common disadvantages:

во-первых, сложный технологический процесс осуществления способа;firstly, the complex process of the method;

во-вторых, малая площадь охвата залежи горизонтальными участками, и как следствие низкая эффективность разработки залежи;secondly, the small coverage area of the reservoir in horizontal sections, and as a result, the low efficiency of reservoir development;

в-третьих, сложность ориентации горизонтальных участков нагнетательных и добывающих скважин в залежи.thirdly, the difficulty of orienting horizontal sections of injection and production wells in the reservoir.

Технической задачей изобретения является упрощение технологического процесса осуществления способа и увеличение точности ориентации горизонтальных участков скважин в залежи, а также повышение эффективности разработки залежи за счет увеличения площади охвата залежи тяжелых и высоковязких углеводородов горизонтальными участками.An object of the invention is to simplify the process of implementing the method and increase the accuracy of orientation of horizontal sections of wells in the reservoir, as well as increase the efficiency of reservoir development by increasing the coverage area of the reservoir of heavy and highly viscous hydrocarbons in horizontal sections.

Поставленная техническая задача решается предлагаемым способом добычи из подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов, содержащим бурение и подготовку к эксплуатации нагнетательных скважин с горизонтальными концевыми участками и добывающих скважин с горизонтальными концевыми участками в залежи ниже уровня нагнетательной скважины для извлечения углеводородов, создание проницаемой зоны между нагнетательными и добывающими скважинами.The stated technical problem is solved by the proposed method for producing heavy and highly viscous hydrocarbons from an underground deposit, comprising drilling and preparing for operation injection wells with horizontal end sections and production wells with horizontal end sections in the reservoir below the level of the injection well for hydrocarbon recovery, creating a permeable zone between the injection and producing wells.

Новым является то, что бурение нагнетательных и добывающих скважин производят по одной из площадных систем с определенным не менее пяти метров расстоянием между ними, причем в нагнетательных и добывающих скважинах бурят и проходят несколько горизонтальных концевых участков, расположенных в каждой скважине на одном уровне и равномерно распределенных по всему периметру, а входные отверстия горизонтальных участков нагнетательных и добывающих скважин разнесены по высоте не менее чем на пять метров, при этом каждую нагнетательную скважину оснащают теплоизо-лированной колонной труб для подачи теплоносителя, спущенной в район разветвления концевых участков скважины.What is new is that injection and production wells are drilled using one of the areal systems with a distance of at least five meters between them, and in the injection and production wells, several horizontal end sections are drilled and located at the same level and evenly distributed in each well along the entire perimeter, and the inlet holes of the horizontal sections of the injection and production wells are spaced at least five meters in height, with each injection well equipped with an isolated thermal insulat-pipe string for supplying coolant to the area of the branching deflated end hole portions.

Новым является также то, что количество нагнетательных и добывающих скважин не менее одной пары.Also new is the fact that the number of injection and production wells is at least one pair.

На фигуре 1 в продольном разрезе схематичное представлено изображение подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов с добывающий и нагнетательной скважинами.The figure 1 in a longitudinal section schematically shows an image of an underground reservoir of heavy and high viscosity hydrocarbons with producing and injection wells.

На фигуре 2 в сечение А-А схематичное представлено изображение подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов с добывающий и нагнетательной скважинами.In figure 2, section AA shows a schematic representation of an underground deposit of heavy and high viscosity hydrocarbons with producing and injection wells.

На фигуре 3 схематично представлен один из вариантов размещения на поверхности добывающих и нагнетательных скважин.The figure 3 schematically shows one of the options for placement on the surface of production and injection wells.

Суть способа заключается в следующем:The essence of the method is as follows:

Сначала производят строительство одной пары скважин, состоящей из нагнетательной 1 и добывающей 2 скважин, например, сначала проводят строительство нагнетательной скважины 1, которую после бурения обсаживают и цементируют.First, the construction of one pair of wells is carried out, consisting of injection 1 and producing 2 wells, for example, first the construction of injection well 1 is carried out, which, after drilling, is cased and cemented.

Далее в нагнетательной скважине 1 бурят и проходят любым известным способом (см. патенты RU №2259457, 2256673) несколько (например, четыре) разветвленных горизонтальных концевых участков 3; 3'; 3"; 3"', расположенных на одном уровне 4 и равномерно распределенных по всему периметру нагнетательной скважины 1.Further, in injection well 1, several (for example, four) branched horizontal end sections 3 are drilled and passed in any known manner (see patents RU No. 2259457, 2256673); 3 '; 3 "; 3" ', located at the same level 4 and evenly distributed around the entire perimeter of the injection well 1.

Затем аналогичным образом на одной площадной системе с нагнетательной скважиной 1 производят строительство добывающей скважины 2 с разветвленными горизонтальными концевыми участками 5; 5'; 5"; 5'", расположенными на одном уровне 6 и равномерно распределенными по всему периметру добывающей скважины 2, причем высота - Н (см. Фиг.1) между уровнем 4 входных отверстий горизонтальных концевых участков 3; 3'; 3"; 3'" в нагнетательной скважине 1 и уровнем 6 входных отверстий горизонтальных концевых участков 5; 5'; 5"; 5'" в добывающей скважине 2 определяется расчетным путем, но должно быть не менее 5 метров для исключения прерывания теплоносителя в процессе его нагнетания из разветвленных горизонтальных концевых участков 3; 3'; 3"; 3'" нагнетательной скважины 1 в разветвленные горизонтальные концевые участки 5; 5'; 5"; 5'" добывающей скважины 2, а расстояние (см. Фиг.2) по вертикали L - между осями нагнетательной 1 и добывающей 2 скважин также не менее 5 метров.Then, in the same way, on the same area system with the injection well 1, the construction of the producing well 2 with branched horizontal end sections 5 is carried out; 5'; 5 "; 5 '", located at the same level 6 and evenly distributed around the entire perimeter of the production well 2, the height being N (see Figure 1) between the level 4 of the inlet holes of the horizontal end sections 3; 3 '; 3 "; 3 '" in the injection well 1 and level 6 of the inlet holes of the horizontal end sections 5; 5'; 5 "; 5 '" in production well 2 is determined by calculation, but should be at least 5 meters to exclude interruption of the coolant during its injection from the branched horizontal end sections 3; 3 '; 3 "; 3 '" of injection well 1 into branched horizontal end sections 5; 5'; 5 "; 5 '" of the production well 2, and the distance (see Figure 2) along the vertical line L between the axes of the injection 1 and production 2 wells is also not less than 5 meters.

Далее (например, по линейной сетке) по вертикали в ряд одной площадной системы производят строительство следующих пар скважин (см. Фиг.3), состоящих из нагнетательной 1'...1" и добывающей 2'...2" скважин соответственно, по окончания строительства пар скважин в первом ряду аналогично производят строительство пар скважин в другом ряду той же площадной системы, при этом расстояние между нагнетательными скважинами 1; 1'...1ⁿ в каждом из рядов и добывающими скважинами 2; 1'...2ⁿ в каждом из рядов по горизонтали составляет:Then (for example, along a linear grid) vertically in a row of one areal system, the following pairs of wells are constructed (see Figure 3), consisting of injection 1 '... 1 "and production 2' ... 2" wells, respectively upon completion of the construction of pairs of wells in the first row, similarly, the construction of pairs of wells in another row of the same area system is performed, the distance between the injection wells 1; 1 '... 1 ⁿ in each of the rows and production wells 2; 1 '... 2 ⁿ in each of the rows horizontally is:

L₁=B×cos 45°;L ₁ = B × cos 45 °;

где В - расстояние по диагонали между нагнетательной и добывающей скважинами в каждом из рядов и составляет 50-100 метров.where B is the diagonal distance between the injection and producing wells in each of the rows and is 50-100 meters.

По окончании строительства скважин начинают их подготовку к эксплуатации. Для этого каждую нагнетательную скважину 1...1ⁿ оснащают теплоизолированной колонной труб 7...7ⁿ для подачи теплоносителя, спущенной в районы 8......8ⁿ разветвления концевых участков скважины, а каждую добывающую скважину 2...2ⁿ оснащают технологической колонной труб 9...9ⁿ Upon completion of the construction of wells, they begin their preparation for operation. For this, each injection well 1 ... 1 ^{n is} equipped with a thermally insulated pipe string 7 ... 7 ⁿ for supplying coolant discharged to areas 8 ... 8 ^{n for} branching of the end sections of the well, and each production well 2 ... 2 ⁿ equip with a technological column of pipes 9 ... 9 ⁿ

Далее спускают в технологические колонны труб 9...9ⁿ добывающих скважин 2...2ⁿ спускают соответственно насосы 10...10ⁿ любой известной конструкции.Next, 9 ... 9 ⁿ production wells 2 ... 2 ^{n are} lowered into production columns of pipes 2 ... 2 ⁿ pumps, respectively, 10 ... 10 ^{n of} any known construction are lowered.

Далее начинают эксплуатацию скважин. С этой целью с устья нагнетательных скважин 1...1ⁿ нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в теплоизолированную колонну труб 7......7ⁿ, который, достигнув районов 8...8ⁿ разветвления концевых участков нагнетательных скважин 1...1ⁿ, попадает в разветвленные горизонтальные концевые участки 3; 3'; 3"; 3'", по которым распространяется вглубь залежи тяжелых и высоковязких углеводородов 11. Далее запускают насосы 10...10ⁿ в работу.Next, well operation begins. To this end, from the mouth of the injection wells 1 ... 1 ⁿ pump coolant (hot water vapor) into the insulated pipe string 7 ...... 7 ⁿ , which, reaching the areas of 8 ... 8 ⁿ branching of the end sections of the injection wells 1 ... 1 ⁿ , falls into branched horizontal end sections 3; 3 '; 3 "; 3 '", along which deep into the deposits of heavy and highly viscous hydrocarbons 11. Then start the pumps 10 ... 10 ⁿ into operation.

Разогревание происходит по всей высоте залежи тяжелых и высоковязких углеводородов 11 радиально направленно от каждого разветвленного горизонтального концевого участка 3; 3'; 3"; 3'" уровня нагнетательных скважин 1...1ⁿ.Heating takes place over the entire height of the reservoir of heavy and highly viscous hydrocarbons 11 radially directed from each branched horizontal end section 3; 3 '; 3 "; 3 '" levels of injection wells 1 ... 1 ⁿ .

Разогретый продукт (тяжелая вязкая нефть) залежи тяжелых и высоковязких углеводородов 11 попадает в разветвленные горизонтальные концевые участки 5; 5'; 5"; 5'" уровня 6 в добывающих скважинах 2...2ⁿ соответственно и по ним поступает внутрь добывающих скважин 2...2ⁿ в районы 8...8ⁿ на приемы насосов 10...10ⁿ соответственно, которые перекачивают разогретую тяжелую вязкую нефть на дневную поверхность.The heated product (heavy viscous oil) deposits of heavy and highly viscous hydrocarbons 11 fall into the branched horizontal end sections 5; 5'; 5 "; 5 '" level 6 in production wells 2 ... 2 ^n, respectively, and through them it enters the production wells 2 ... 2 ⁿ in areas 8 ... 8 ⁿ to the receptions of pumps 10 ... 10 ^n, respectively which pump warmed up heavy viscous oil to the surface.

Предлагаемый способ позволяет повысить точности ориентации горизонтальных участков скважин в залежи, а также эффективность разработки залежи за счет увеличения площади охвата залежи тяжелых и высоковязких углеводородов горизонтальными участками, а упрощение технологического процесса осуществления способа позволяет сэкономить материальные и финансовые затраты.The proposed method allows to increase the accuracy of the orientation of horizontal sections of wells in the deposits, as well as the efficiency of the development of the deposits by increasing the coverage area of the deposits of heavy and highly viscous hydrocarbons in horizontal sections, and the simplification of the process of the method allows to save material and financial costs.

Claims

A method for producing heavy and high-viscosity hydrocarbons from an underground deposit, comprising drilling and preparing for operation injection wells with horizontal end sections and production wells with horizontal end sections in the reservoir below the level of the injection well for hydrocarbon recovery, creating a permeable zone between the injection and production wells, characterized in that the drilling of injection and production wells, in an amount of at least one pair, is carried out according to one of the area systems with the definition green, at least 5 meters, the distance between them, and in the injection and producing wells drill several horizontal end sections evenly distributed around the perimeter, located in each well at the same level, which is different in height between the injection and producing wells at least 5 meters wherein each injection well is equipped with a thermally insulated pipe string for supplying a coolant deflated to the branching region of the end sections of the well.