RU2403382C1

RU2403382C1 - Development method of high-viscous oil deposit

Info

Publication number: RU2403382C1
Application number: RU2009124533/03A
Authority: RU
Inventors: Равиль Рустамович Ибатуллин (RU); Равиль Рустамович Ибатуллин; Рашит Газнавиевич Рамазанов (RU); Рашит Газнавиевич Рамазанов; Гульшат Сагитовна Абдулмазитова (RU); Гульшат Сагитовна Абдулмазитова; Дмитрий Витальевич Страхов (RU); Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов (RU); Радик Зяузятович Зиятдинов; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2010-11-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: method involves pumping of oxidiser through injection wells, arrangement of in-situ combustion and withdrawal of products through production wells. As production wells there used are wells with horizontal shaft at bottom part of formation, and as injection wells - vertical wells the bottomholes of which are located within the limits of the same formation under horizontal shaft of production well. Injection well between each other and bottomhole of those wells above horizontal shaft are located at the distance excluding the penetration of fuel or oxidiser to other wells. To injection wells located above horizontal shaft there pumped next but one and parallel to oxidiser is fuel mixed with water before it is pumped to formation. Fuel water amount is increased at temperature increase of removed products above the specified one, and decreased at temperature decrease of removed products below the specified one.

EFFECT: increasing method efficiency owing to possibility of enlargement of steam chamber and combustion temperature control in this chamber.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче высоковязких тяжелых и битуминозных нефтей.The invention relates to the oil industry, in particular to the production of highly viscous heavy and bituminous oils.

Известен «Способ разработки нефтебитумной залежи» (патент RU № 2287677, E21B 43/24, опубл. в Бюл. № 32 от 20.11.2006 г.), включающий проводку в пласте двух горизонтальных стволов параллельно между собой и закачку пара в верхнюю нагнетательную скважину и отбор продукции из нижней добывающей скважины.The well-known "Method for the development of oil bitumen deposits" (patent RU No. 2287677, E21B 43/24, published in Bull. No. 32 of 11/20/2006), including wiring in the reservoir of two horizontal shafts parallel to each other and injecting steam into the upper injection well and selection of products from the lower producing well.

Недостатком данного способа является низкая эффективность, особенно в тонких пластах, из-за больших тепловых потерь.The disadvantage of this method is the low efficiency, especially in thin formations, due to large heat losses.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ разработки высоковязкой нефти или битума» (заявка на патент № 97107687, E21B 43/24, опубл. 27.04.1999 г.), включающий закачку окислителя через нагнетательную скважину, создание прямоточного фронта горения, контроль за его продвижением и добычу пластовых флюидов через добывающие скважины, причем после создания фронта горения определяют границу влияния движущейся по пласту высокотемпературной зоны, после чего выбирают неохваченную тепловым воздействием добывающую скважину, через межтрубное пространство которой производят откачку газов горения из пласта, при этом откачку газа производят до увеличения пластовой температуры на забое добывающей скважины на 10-15°C.The closest in technical essence and the achieved result is the "Method for the development of highly viscous oil or bitumen" (patent application No. 97107687, E21B 43/24, publ. 04/27/1999), including the injection of an oxidizer through an injection well, the creation of a straight-through combustion front, control of its progress and production of formation fluids through production wells, and after the creation of the combustion front, the boundary of the influence of the high-temperature zone moving along the formation is determined, after which the production field not covered by the thermal effect is selected Vazhiny through the annular space which is pumped from the formation of combustion gases, the gas pumping to produce a temperature increase in the formation of the downhole production well at 10-15 ° C.

Недостатками данного способа являются низкая эффективность его применения из-за невозможности регулировки прогрева пласта и создания паровой камеры, а также небольшой охват пласта, так как прогрев пласта и отбор продукции пласта идет точечно.The disadvantages of this method are the low efficiency of its application due to the inability to adjust the heating of the formation and the creation of a steam chamber, as well as a small coverage of the formation, since the heating of the formation and selection of production of the formation is pointwise.

Технической задачей предлагаемого способа является повышение эффективности использования пластового горения за счет регулировки температуры горения и создание паровой камеры в пласте, а также расширение охвата пласта благодаря использованию в качестве добывающей скважины - скважины с горизонтальным стволом и прогревом пласта над горизонтальным стволом по всей его длине.The technical task of the proposed method is to increase the efficiency of using formation combustion by adjusting the combustion temperature and creating a steam chamber in the formation, as well as expanding the coverage of the formation due to the use of a production well — a well with a horizontal wellbore and heating the formation over a horizontal wellbore along its entire length.

Техническая задача решается способом разработки месторождения высоковязкой нефти, включающим закачку окислителя через нагнетательные скважины, организацию внутрипластового горения и отбор продукции через добывающие скважины.The technical problem is solved by the method of developing a highly viscous oil field, including the injection of an oxidizing agent through injection wells, the organization of in-situ combustion and the selection of products through production wells.

Новым является то, что в качестве добывающих используют скважины с горизонтальным стволом в подошвенной части пласта, а в качестве нагнетательных - вертикальные скважины, забои которых располагают в пределах этого же пласта над горизонтальным стволом добывающей скважины, причем нагнетательные скважины между собой и забой этих скважин над горизонтальным стволом располагают на расстоянии, исключающем прорыв горючего или окислителя в другие скважины, при этом дополнительно в нагнетательные скважины, расположенные над горизонтальным стволом, через одну, параллельно окислителю, нагнетают горючее, перемешиваемое перед закачкой в пласт с водой, при этом количество воды в горючем повышают при повышении температуры отбираемой продукции выше заданной, и уменьшают - при снижении температуры отбираемой продукции ниже заданной минимально допустимой.What's new is that wells with a horizontal well in the bottom of the formation are used as producing wells, and vertical wells are used as injection wells, the faces of which are located within the same formation above the horizontal well of the producing well, and the injection wells between them and the bottom of these wells above the horizontal wellbore is positioned at a distance that excludes the breakthrough of the fuel or oxidizing agent into other wells, while additionally into injection wells located above the horizontal well fuel, injected through one parallel to the oxidizer, mixed before being injected into the reservoir with water, while the amount of water in the fuel increases with increasing temperature of the selected product above a predetermined one, and decreases with a decrease in temperature of the selected product below a predetermined minimum acceptable.

На фиг.1 изображен пласт в разрезе, проходящим в плоскости горизонтальной скважины.Figure 1 shows the formation in section, passing in the plane of a horizontal well.

На фиг.2 изображен вид регулировочного клапана (вид А) для подачи воды в топливо.Figure 2 shows a view of the control valve (type A) for supplying water to the fuel.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

На месторождении с высоковязкой нефтью строят добывающую скважину 1 (см. фиг.1) с горизонтальным стволом, причем бурение горизонтального участка добывающей скважины 1 осуществляют в подошвенной части продуктивного пласта 2.A producing well 1 (see FIG. 1) with a horizontal well is being built at a highly viscous oil field, moreover, a horizontal section of a producing well 1 is drilled in the bottom of the producing formation 2.

Над горизонтальным стволом добывающей скважины 1 строят вертикальные нагнетательные скважины 3, 4, 5 (в данном примере (см. фиг.1) изображены три нагнетательные скважины), забои которых располагают в пределах этого же продуктивного пласта 2 над горизонтальным стволом добывающей скважины 1. Вертикальные нагнетательные скважины 3, 4, 5 между собой располагают на расстоянии 10-30 метров, а забои этих скважин над горизонтальным стволом добывающей скважины 1 располагают на расстоянии 5-8 метров с целью исключения прорыва горючего или окислителя в другие скважины. Вертикальную нагнетательную скважину 4, расположенную между двумя вертикальными нагнетательными скважинами 3 и 5, оборудуют колонной труб 6 с пакером 7 и регулируемым клапаном 8. Пакер 7 исключает смешивание горючего и воды непосредственно в вертикальной нагнетательной скважине 4. В качестве горючего используют, например, углеводородный газ, попутный газ, печное топливо и т.п., а в качестве воды используют сточную воду плотностью 1100-1180 кг/м³. Вертикальные нагнетательные скважины 3 и 5 используют для нагнетания окислителя (воздуха) в продуктивный пласт 2. Аналогичным образом, как показано на фиг.1, строят другие вертикальные нагнетательные скважины (на фиг.1 и 2 не показано) и добывающую скважину с горизонтальным стволом на определенном расстоянии, как показано на фиг.1, между горизонтальным стволом добывающей скважины и забоями вертикальных нагнетательных скважин друг от друга, исключая прорыв топлива или окислителя в другие скважины.Vertical injection wells 3, 4, 5 are built above the horizontal wellbore of production well 1 (three injection wells are shown in this example (see Fig. 1)), the faces of which are located within the same productive formation 2 above the horizontal well of production well 1. Vertical injection wells 3, 4, 5 are located at a distance of 10-30 meters, and the bottoms of these wells above the horizontal well of a production well 1 are located at a distance of 5-8 meters in order to prevent breakthrough of fuel or oxidizer in other e wells. A vertical injection well 4 located between two vertical injection wells 3 and 5 is equipped with a pipe string 6 with a packer 7 and an adjustable valve 8. The packer 7 eliminates the mixing of fuel and water directly in the vertical injection well 4. For example, hydrocarbon gas is used as fuel , associated gas, heating oil, etc., and waste water with a density of 1100-1180 kg / m ³ is used as water. Vertical injection wells 3 and 5 are used to inject oxidizing agent (air) into reservoir 2. Similarly, as shown in FIG. 1, other vertical injection wells are constructed (not shown in FIGS. 1 and 2) and a production well with a horizontal wellbore a certain distance, as shown in figure 1, between the horizontal wellbore of the producing well and the faces of the vertical injection wells from each other, excluding the breakthrough of fuel or oxidizer in other wells.

После прогрева паропередвижной установкой призабойной части продуктивного пласта 2 скважины производят закачку топлива в необходимом объеме. Далее осуществляют закачку воздуха в горизонтальный ствол добывающей скважины 1, под расчетным давлением производят поджиг пласта и создают очаг горения.After warming up with a steam-moving installation of the bottom-hole part of the reservoir 2 wells, fuel is injected in the required volume. Next, air is injected into the horizontal wellbore of the producing well 1, and, under the design pressure, the formation is ignited and a burning center is created.

В воздухе содержится азот, химически не участвующий в реакциях горения, но присутствующий в зоне горения. Поскольку в воздухе содержится 21 об.% кислорода и 79 об.% азота, при горении воздуха на один объем кислорода приходится 79:21=3,76 объема азота. Например, уравнение реакции горения природного газа (метана) в воздухе можно записать так:The air contains nitrogen, which is not chemically involved in the combustion reactions, but is present in the combustion zone. Since the air contains 21 vol.% Oxygen and 79 vol.% Nitrogen, during combustion of air, 79: 21 = 3.76 volumes of nitrogen fall on one volume of oxygen. For example, the equation of the combustion reaction of natural gas (methane) in air can be written as follows:

CH₄+2O₂+2×3,76N₂=CO₂+H₂O+2×3,76N₂.CH ₄ + 2O ₂ + 2 × 3.76N ₂ = CO ₂ + H ₂ O + 2 × 3.76N ₂ .

Организуют процесс горения по этому уравнению так, что в зоне горения на 1 м³горючего газа приходится 9,5 м³ воздуха, который и содержит требуемые 2 м³ кислорода. Горючей смеси (или ее части) сообщают тепловой импульс достаточной мощности для начала реакции горения. В результате полного сгорания 1 м³ метана выделяется 36000 кДж тепла и образуется более 10,5 м³ продуктов горения (смеси двуокиси углеводорода, паров воды и азота). Температура воспламенения метана в воздухе составляет от 545 до 850°C. Так как в продуктивном пласте 2 содержится пластовая вода, то в процессе горения вода превращается в пар. Азотом воздуха созданный пар продвигается по продуктивному пласту 2. По мере продвижения по пласту образуются различные зоны: горячей воды 9; пара 10; горения 11. Так как пар и азот имеют удельный вес меньше, чем нефть, то в кровельной части пласта 2 образуется зона пара (паровая камера) 10, за счет сил гравитации нефть стекает в подошвенную часть продуктивного пласта 2 и отбирается на поверхность из горизонтального ствола добывающей скважины 1 с помощью любого известного насоса (например, винтового).The combustion process is organized according to this equation so that in the combustion zone 1 m ^{3 of} combustible gas accounts for 9.5 m ^{3 of} air, which contains the required 2 m ^{3 of} oxygen. A combustible mixture (or part thereof) is provided with a heat pulse of sufficient power to start a combustion reaction. As a result of complete combustion of 1 m ^{3 of} methane, 36,000 kJ of heat are released and more than 10.5 m ³ of combustion products (a mixture of hydrocarbon dioxide, water vapor and nitrogen) are formed. The ignition temperature of methane in air is from 545 to 850 ° C. Since reservoir water 2 is contained in the reservoir 2, the water turns into steam during the combustion process. With nitrogen air, the created steam moves along the reservoir 2. As it moves through the reservoir, various zones are formed: hot water 9; pair 10; 11. Since steam and nitrogen have a specific gravity less than oil, a vapor zone (steam chamber) 10 is formed in the roofing part of the formation 2, due to gravitational forces, oil flows into the bottom of the productive formation 2 and is taken to the surface from a horizontal trunk production well 1 using any known pump (for example, screw).

Созданная локализованная зона горения 11 позволяет генерировать пар в продуктивном пласте 2, что позволяет осуществить вытеснение как по разрезу, так и по площади; последовательность отработки продуктивного пласта 2 происходит сверху вниз и по пласту 2 путем подачи вытесняющего агента в оконечную часть горизонтального ствола добывающей скважины 1 с последующим отбором.The created localized combustion zone 11 allows the generation of steam in the reservoir 2, which allows for the displacement of both the section and the area; the sequence of development of the productive formation 2 occurs from top to bottom and along the formation 2 by feeding a displacing agent into the end part of the horizontal trunk of the producing well 1 with subsequent selection.

Горючее параллельно с водой закачивают через вертикальную нагнетательную скважину 4, причем горючее подают по колонне труб 6, а воду - по межтрубному пространству 12, при этом перемешивание происходит непосредственно перед продуктивным пластом 2. Подачу окислителя производят через вертикальные нагнетательные скважины 3 и 5, расположенные по разные стороны от вертикальной нагнетательной скважины 4 (см. фиг.1), вследствие чего происходит расширение охвата продуктивного пласта 2.Fuel is pumped in parallel with water through a vertical injection well 4, and the fuel is supplied through a pipe string 6, and water is supplied through the annulus 12, while mixing takes place directly in front of the reservoir 2. The oxidizer is supplied through vertical injection wells 3 and 5 located along different sides of the vertical injection well 4 (see figure 1), as a result of which there is an expansion of the coverage of the productive formation 2.

Количество воды, смешиваемой с горючим, регулируется регулировочным клапаном 8 (см. фиг.2). Например, давление воды (в зависимости от высоты столба жидкости в межтрубном пространстве), на которое рассчитано срабатывание регулировочного клапана 8, составляет 6 МПа, то есть при превышении этого давления регулируемый клапан 8 открывается и перепускает через себя воду, вследствие чего происходит смешивание воды с горючим в зоне горения 11 (см. фиг.1). Чем больше давление жидкости на регулировочный клапан 8, тем больше подача воды в зону смешивания с горючим.The amount of water mixed with fuel is regulated by the control valve 8 (see figure 2). For example, the water pressure (depending on the height of the liquid column in the annulus), which is designed to operate the control valve 8, is 6 MPa, that is, when this pressure is exceeded, the adjustable valve 8 opens and passes water through itself, as a result of which water is mixed with fuel in the combustion zone 11 (see figure 1). The greater the pressure of the liquid on the control valve 8, the greater the flow of water into the mixing zone with the fuel.

Забойное давление закачки горючего производят при давлении выше давления раскрытия вертикальных трещин, что позволяет увеличить проницаемость продуктивного пласта 2 и осуществлять интенсивный отбор высоковязкой нефти, в том числе из пластов с низкой проницаемостью. Количество воды в горючем повышают при повышении температуры отбираемой продукции выше заданной. Если, например, заданная температура отбора высоковязкой тяжелой и битуминозной нефти из горизонтальной скважины 1, равная 60°C, повысилась до 70°C, тогда увеличивают объем подаваемой воды в межколонное пространство 12 вертикальной нагнетательной скважины 4, увеличивая тем самым количество воды, смешиваемое с топливом.Bottom-hole fuel injection pressure is produced at a pressure above the opening pressure of vertical cracks, which allows to increase the permeability of reservoir 2 and to carry out intensive selection of highly viscous oil, including from reservoirs with low permeability. The amount of water in the fuel is increased with increasing temperature of the selected products above a predetermined one. If, for example, the set temperature for the extraction of highly viscous heavy and bituminous oil from horizontal well 1 equal to 60 ° C has risen to 70 ° C, then the volume of water supplied to the annular space 12 of the vertical injection well 4 is increased, thereby increasing the amount of water mixed with fuel.

Увеличение подачи воды достигают увеличением давления нагнетания через регулировочный клапан 8, например, превышением до 9 МПа от давления срабатывания регулировочного клапана, равного 6 МПа. Наоборот, при снижении температуры отбираемой продукции ниже заданной минимально - допустимой, например, до 50°C, уменьшают количество воды, подаваемой в межколонное пространство 12, и соответственно смешиваемой с горючим. Уменьшение подачи воды достигают снижением давления нагнетания через регулировочный клапан 8, например, снижением ниже ранее достигнутого давления с 9 МПа до 7,5 МПа, но выше давления срабатывания регулировочного клапана, равного 6 МПа. За счет регулировки температуры горения и создания паровой камеры в пласте, а также расширения функциональной возможности за счет возможности работы в пластах с низкой проницаемостью предложенный способ позволяет повысить эффективность использования пластового горения, что способствует удешевлению разработки без снижения нефтеотдачи.An increase in water supply is achieved by increasing the discharge pressure through the control valve 8, for example, by exceeding up to 9 MPa from the operating pressure of the control valve equal to 6 MPa. On the contrary, when the temperature of the selected products decreases below a predetermined minimum - acceptable, for example, to 50 ° C, the amount of water supplied to the annular space 12, and therefore mixed with fuel, is reduced. A decrease in water supply is achieved by reducing the discharge pressure through the control valve 8, for example, by lowering the pressure previously reached from 9 MPa to 7.5 MPa, but above the response pressure of the control valve, equal to 6 MPa. By adjusting the combustion temperature and creating a steam chamber in the reservoir, as well as expanding the functionality due to the ability to work in reservoirs with low permeability, the proposed method improves the efficiency of the use of reservoir combustion, which helps to reduce the cost of development without reducing oil recovery.

Благодаря использованию в качестве добывающей скважины - скважины с горизонтальным стволом и вследствие размещения забоев вертикальных нагнетательных скважин над горизонтальным стволом, и за счет того, что в вертикальные нагнетательные скважины, через одну, параллельно окислителю, нагнетают топливо, значительно расширяется зона охвата прогревом продуктивного пласта.Due to the use of wells with a horizontal wellbore as a producing well, and due to the placement of vertical injection wells over the horizontal wellbore, and due to the fact that fuel is injected into vertical injection wells through one parallel to the oxidizer, the coverage area by heating the productive formation is significantly expanded.

Claims

A method of developing a highly viscous oil field, including the injection of an oxidizing agent through injection wells, the organization of in-situ combustion and production selection through production wells, characterized in that horizontal wells in the bottom of the formation are used as production wells, and vertical wells are used as injection wells, the faces of which located within the same layer above the horizontal well of the producing well, and injection wells between themselves and the bottom of these wells above th the isontal well is located at a distance that excludes the breakthrough of the fuel or oxidizer into other wells, while in addition to the injection wells located above the horizontal well, fuel is mixed through one parallel to the oxidizer and mixed before being injected into the formation with water, while the amount of water in the fuel increase with increasing temperature of the selected products above a predetermined one, and decrease - with a decrease in temperature of the selected products below a predetermined minimum allowable.