RU2338061C1

RU2338061C1 - Method of production of heavy and high viscous hydrocarbons from underground deposit

Info

Publication number: RU2338061C1
Application number: RU2007103273/03A
Authority: RU
Inventors: 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: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-11-10
Also published as: RU2007103273A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention refers to method of production of hydrocarbons from underground deposit of tar sand or heavy oil possessing high viscosity. To produce hydrocarbons from such deposits their heating is required. Method includes boring according to a specified network and preparation of producing wells to operation; at that producing wells are drilled out with horizontal sections in a deposit, the method also includes preparation of pressure wells, horizontal sections of which are drilled out in a deposit above the level of producing wells; further the method includes formation of a permeable zone between the producing and pressure wells, pumping of a heat carrier into the pressure wells and simultaneous withdrawal of hydrocarbons from the producing wells. According to the invention in the pressure wells there is arranged a row of several horizontal sections oriented into directions of the producing wells at 95-99% of length up to each of the producing well. Further these horizontal sections are reamed with a water reamer along the whole length. In each of the producing wells there is arranged a row of several horizontal sections oriented in the direction of the pressure wells at 95-99% of length up to each of these wells, also reamed with the water reamer along the whole length. At that the horizontal sections of the pressure wells are drilled out in the deposit above the level of the producing wells at not less, than 5 m, with the purpose to exclude heat carrier outbreak from horizontal sections of the pressure wells into horizontal sections of the producing wells. After that hydro breaks with pumping of a proplant layer is performed successively for each row of wells before commencement of operation.

EFFECT: upgraded efficiency of production due to increased coverage area of deposit.

2 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. в бюл. №28 от 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, published in Bulletin No. 28 of 10.10.2003), including drilling vertical wells with sidetracks, pumping coolant into the reservoir through sidetracks and selection oil through them, and vertical wells are drilled to the bottom of the lower object with their placement in one of the areal systems, while before the start of areal injection of a working agent, for example, water, sidetracks are drilled into the formation in each vertical well in each production facility of the formation, then by sequential treatment sidetracks by feeding them to subsequent selection of coolant through the lateral holes of oil well production to reduce to a minimum viable level, the injection of steam and selection cycles oil repeated until the maximum allowable water cut oil.

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 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.There is also known a method of producing hydrocarbons from underground tar sand or heavy oil deposits (patent RU No. 2098613, MKI 6 ЕВВ 43/24, published in Bulletin No. 34 of 12/10/1997), containing drilling and preparation for operation of an injection well , which ends in the reservoir, and production wells, which ends in the reservoir below the level of the injection well, creating a permeable zone between the injection and production wells, while drilling and preparation for operation is carried out by at least two pairs of wells, where each RA 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, creating a permeable zone between the injection well and the producing well of each pair of wells, water injection is carried out by injection wells, the simultaneous extraction of hydrocarbons is carried out by producing wells, while the injection pressure in the injection well of the first pair exceeds the pressure th injection into the injection well of the second well pair, each injection and production wells have horizontal end sections extending inside the reservoir.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки месторождений высоковязких нефтей и битумов наклонно-горизонтальными скважинами (патент RU №2237804, МПК 7 Е21В 43/24, опубл. в бюл. №28 от 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 ведут 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.The closest in technical essence is the method of developing high-viscosity oil and bitumen deposits with horizontal wells (patent RU No. 2237804, IPC 7 ЕВВ 43/24, published in bulletin No. 28 dated 10.10.2004), including drilling wells for a specific the grid, injection of the displacing agent through the injection wells and selection of formation fluids through the production wells, while the wells are drilled along a radial grid so that the injection wells are located on the reservoir closer to the upper boundary of the formation at the most pronounced interlayers, and production - closer to the lower boundary of the reservoir, and at the initial stage of development in all wells, thermocyclic treatment of the formation with steam stimulation is carried out with the subsequent transition to the selection of formation fluids through production wells with areal exposure to the formation through injection wells.

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 area covered by horizontal deposits and, as a consequence, the low efficiency of the development of deposits;

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 и снижение теплового воздействия на стенки скважины в процессе эксплуатации.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 developing deposits by increasing the coverage area of the reservoir of heavy and highly viscous hydrocarbons in horizontal sections and reduce the thermal effect on the walls of the well during operation.

Поставленная техническая задача решается способом добычи из подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов, содержащим бурение по определенной сетке и подготовку к эксплуатации добывающих скважин, которые заканчиваются горизонтальными участками в залежи, и нагнетательных скважин, горизонтальные участки которых заканчиваются в залежи выше уровня нагнетательных скважин, создание проницаемой зоны между нагнетательной и добывающей скважинами, закачку теплоносителя в нагнетательные скважины и одновременный отбор углеводородов из добывающих скважин.The stated technical problem is solved by the method of producing heavy and highly viscous hydrocarbons from an underground deposit, comprising drilling along a specific grid and preparing for operation production wells that end in horizontal sections in the reservoir, and injection wells, horizontal sections of which end in the reservoir above the level of injection wells, creating permeable zones between injection and production wells, injection of coolant into injection wells and simultaneous extraction of hydrocarbon from producing wells.

Новым является то, что в нагнетательных скважинах формируют ряд из нескольких горизонтальных участков, сориентированных в стороны добывающих скважин на 95-99% длины до каждой из добывающих скважин, затем эти горизонтальные участки расширяют водяной фрезой по всей длине, а в каждой из добывающих скважин формируют ряд из нескольких горизонтальных участков, сориентированных в стороны нагнетательных скважин на 95-99% длины до каждой из этих скважин и также расширенных водяной фрезой по всей длине, при этом горизонтальные участки нагнетательных скважин заканчивают в залежи выше уровня добывающих скважин не менее чем на 5 м из условий исключения прорыва теплоносителя из горизонтальных участков нагнетательных скважин в горизонтальные участки добывающих скважин, после чего до начала эксплуатации последовательно для каждого ряда скважин производят гидроразрывы с закачкой слоя проппанта.What is new is that in injection wells a series of several horizontal sections is formed, oriented in the direction of production wells at 95-99% of the length to each of production wells, then these horizontal sections are expanded with a water mill along the entire length, and in each of production wells form a series of several horizontal sections oriented towards the injection wells at 95-99% of the length to each of these wells and also expanded with a water mill along the entire length, while the horizontal sections of the injection wells wells are completed in deposits higher than the level of production wells by at least 5 m from the conditions for excluding coolant breakthrough from horizontal sections of injection wells to horizontal sections of production wells, after which hydraulic fracturing is performed for each row of wells in order to inject proppant layer.

На фигуре 1 в продольном разрезе схематично представлено изображение подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов.The figure 1 in a longitudinal section schematically shows an image of an underground reservoir of heavy and highly viscous hydrocarbons.

На фигуре 2 представлена схема размещения добывающих и нагнетательных скважин в залежи.The figure 2 presents the layout of production and injection wells in the reservoir.

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

В подземной залежи тяжелых и высоковязких углеводородов, например, в шахматном порядке в пределах одной площадной системы производят строительство пар скважин (см. фиг.1), состоящих из добывающих 1; 1'...1ⁿ и нагнетательных 2; 2'...2ⁿ скважин, которые после бурения обсаживают и цементируют.In the underground reservoir of heavy and highly viscous hydrocarbons, for example, in a checkerboard pattern within the same areal system, pairs of wells are constructed (see Fig. 1), consisting of producing 1; 1 '... 1 ⁿ and injection 2; 2 '... 2 ⁿ wells, which are cased and cemented after drilling.

Далее каждую из добывающих скважин 1; 1'...1ⁿ, например добывающую скважину 1, оснащают несколькими (например, четырьмя) разветвленными горизонтальными участками 3; 3'; 3''; 3''', расположенными на одном уровне 4 и равномерно распределенными по всему периметру добывающей скважины 1, а также сориентированными в сторону нагнетательных скважин 2; 2'...2ⁿ длиной, составляющей 95-99% расстояния L между скважинами. После этого каждый из разветвленных горизонтальных участков 3; 3'; 3''; 3''' расширяют водяной фрезой по всей длине с получением расширений 5; 5'; 5''; 5'''.Next, each of the producing wells 1; 1 '... 1 ⁿ , for example, production well 1, is equipped with several (for example, four) branched horizontal sections 3; 3 '; 3 ''; 3 ''', located at the same level 4 and evenly distributed around the entire perimeter of the production well 1, and also oriented towards the injection wells 2; 2 '... 2 ⁿ in length, comprising 95-99% of the distance L between the wells. After that, each of the branched horizontal sections 3; 3 '; 3 ''; 3 ″ ″ is expanded with a water mill along its entire length to give extensions 5; 5';5'';5'''.

Затем аналогичным образом каждую из нагнетательных скважин 2; 2'...2ⁿ, например нагнетательную скважину 2, оснащают несколькими (например, четырьмя) разветвленными горизонтальными участками 6; 6'; 6''; 6''', расположенными на одном уровне 7, но выше уровня 4 добывающей скважины 1 и равномерно распределенными по всему периметру нагнетательной скважины 2, а также сориентированными в сторону добывающих скважин 1; 1'...1ⁿ длиной, составляющей 95-99% расстояния L между скважинами. После этого каждый из разветвленных горизонтальных участков 6; 6'; 6''; 6''' расширяют водяной фрезой по всей длине с получением расширений 8; 8'; 8''; 8'''.Then, in the same way, each of the injection wells 2; 2 '... 2 ⁿ , for example injection well 2, is equipped with several (for example, four) branched horizontal sections 6; 6 ';6``; 6 ''', located at the same level 7, but above level 4 of the production well 1 and evenly distributed around the entire perimeter of the injection well 2, as well as oriented towards the producing wells 1; 1 '... 1 ⁿ length, comprising 95-99% of the distance L between the wells. After that, each of the branched horizontal sections 6; 6 ';6``; 6 ″ ″ is expanded with a water mill along its entire length to give extensions 8; 8';8'';8'''.

Высота - Н (см. фиг.1) между уровнем 4 в добывающей скважине 1 и уровнем 6 в нагнетательной скважине 2 определяется расчетным путем, но должно быть не менее 5 метров для исключения прорывания теплоносителя в процессе его нагнетания из разветвленных горизонтальных участков 6; 6'; 6''; 6''' нагнетательной скважины 2 в разветвленные горизонтальные участки 3; 3'; 3''; 3''' добывающей скважины 1.Height - N (see figure 1) between level 4 in production well 1 and level 6 in injection well 2 is determined by calculation, but should be at least 5 meters to prevent breakthrough of the coolant during its injection from the branched horizontal sections 6; 6 '; 6``; 6 '' 'of injection well 2 into branched horizontal sections 3; 3 '; 3 ''; 3 '' production well 1.

После этого, то есть до начала эксплуатации скважин, в каждом из горизонтальных участков 3; 3'; 3''; 3''' и 6; 6'; 6''; 6''' соответственно, добывающей 1 и нагнетательной 2 скважин, последовательно производят гидроразрывы с закачкой слоя проппанта, при этом создается проницаемая зона между добывающей 1 и нагнетательной 2 скважинами.After that, that is, before the start of the operation of the wells, in each of the horizontal sections 3; 3 '; 3 ''; 3 '' 'and 6; 6 '; 6``; 6 '' ', respectively, of the producing 1 and injection 2 wells, hydraulic fracturing is performed sequentially with the proppant layer being injected, and a permeable zone is created between the producing 1 and injection 2 wells.

Аналогичные работы в вышеописанной последовательности проводят в оставшихся добывающих скважинах 1'...1ⁿ и нагнетательных скважинах 2'...2ⁿ.Similar work in the above sequence is carried out in the remaining producing wells 1 '... 1 ⁿ and injection wells 2' ... 2 ⁿ .

Далее добывающие 1; 1'.1ⁿ и нагнетательные 2; 2'...2ⁿ скважины запускают в эксплуатацию. Закачку теплоносителя производят в нагнетательные скважины 2; 2'...2ⁿ и одновременно с этим производят отбор углеводородов из добывающей скважины 1; 1'...1ⁿ.Further mining 1; 1'.1 ⁿ and injection 2; 2 '... 2 ⁿ wells are put into operation. The coolant is injected into injection wells 2; 2 '... 2 ⁿ and at the same time produce the selection of hydrocarbons from the producing well 1; 1 '... 1 ⁿ .

Предлагаемый способ позволяет повысить точность ориентации горизонтальных участков скважин в залежи, а также эффективность разработки залежи за счет увеличения площади охвата залежи тяжелых и высоковязких углеводородов горизонтальными участками за счет создания проницаемой зоной путем гидроразрыва с закачкой слоя проппанта, при этом 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 deposits by increasing the coverage area of the deposits of heavy and highly viscous hydrocarbons in horizontal sections by creating a permeable zone by fracturing with injection of a proppant layer, while simplifying 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 on a specific grid and preparing production wells for operation, which are completed with horizontal sections in the reservoir, and injection wells, horizontal sections of which end up in the reservoir above the level of production wells, creating a permeable zone between the injection and production wells, the injection of coolant into injection wells and the simultaneous selection of hydrocarbons from production wells, characterized in that in production wells form a series of several horizontal sections oriented in the direction of production wells 95-99% of the length to each of the production wells, then these horizontal sections are expanded with a water cutter throughout the valley, and in each of the production wells a series of several horizontal sections is formed, oriented towards the injection wells, 95-99% of the length to each of these wells and also expanded by a water mill along the entire length, while the horizontal sections of the injection wells end in the hall Ms above the production wells is not less than 5 m from the coolant exception conditions breakthrough of the horizontal portions of injection wells in production wells, horizontal portions, and then to start operating in series for each row of wells produce fracturing with proppant injection layer.