RU2567583C1 - Method of viscous oil development, device for its implementation and bottomhole gas generator - Google Patents
Method of viscous oil development, device for its implementation and bottomhole gas generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2567583C1 RU2567583C1 RU2014142524/03A RU2014142524A RU2567583C1 RU 2567583 C1 RU2567583 C1 RU 2567583C1 RU 2014142524/03 A RU2014142524/03 A RU 2014142524/03A RU 2014142524 A RU2014142524 A RU 2014142524A RU 2567583 C1 RU2567583 C1 RU 2567583C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- gas generator
- fuel
- viscous oil
- developing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при разработке вязкой нефти, парафиносодержащей нефти, битумов, нефти и керогенов из песчаных и глинистых пород нефтекерогеносодержащих месторождений. Также возможна добыча нефти и газа на морских месторождениях и в условиях вечной мерзлоты.The group of inventions relates to the oil industry and can be used in the development of viscous oil, paraffin oil, bitumen, oil and kerogen from sand and clay rocks of oil-containing deposits. It is also possible to produce oil and gas in offshore fields and in permafrost.
Высоковязкая и тяжелая нефть входят в категорию трудноизвлекаемых запасов, на долю которых сегодня приходится около 36% от общих объемов добычи нефти в Российской Федерации, а по прогнозам экспертов к 2020 году этот показатель вырастет до 77% от всей добычи. Для добычи одной тонны высоковязкой или тяжелой нефти необходимо ввести в разработку от двух до пяти раз больше трудноизвлекаемых запасов и пробурить в два-пять раз больше скважин по сравнению с залежами активных запасов. Коэффициент извлечения высоковязкой и тяжелой нефти, как правило, в 2-3 раза ниже коэффициента извлечения нефти, относящейся к активным запасам.Highly viscous and heavy oil are included in the category of hard-to-recover reserves, which today account for about 36% of the total oil production in the Russian Federation, and experts predict that by 2020 this figure will increase to 77% of all production. To produce one ton of highly viscous or heavy oil, it is necessary to put into development two to five times more hard-to-recover reserves and to drill two to five times more wells in comparison with active reserves. The extraction coefficient of high viscosity and heavy oil, as a rule, is 2-3 times lower than the recovery ratio of oil related to active reserves.
Другим, не менее значимым вызовом для российской нефтедобывающей индустрии является организация промышленной добычи нефти из Баженовской свиты. Баженовская свита представлена нефтематеринской породой, в которой еще не завершены процессы преобразования керогена в углеводороды. Высоконефтенасыщенные глинистые отложения Баженовской свиты имеют практически повсеместное распространение в пределах Западно-Сибирской низменности на площади более 1 млн квадратных километров. Суммарные геологические запасы нефти в них оцениваются в размере от 0,8 до 2,1 триллионов тонн, а потенциал прироста извлекаемых запасов нефти оценивается в размере не менее 30-40 млрд тонн. Глубина залегания породы Баженовской свиты - 2500-3000 метров. Толщина пласта - 10-40 метров. Температура пласта - 80-130°С. В связи с тем, что порода Баженовской свиты имеет сложные емкостные и фильтрационные свойства, коэффициент извлечения нефти из пласта Баженовской свиты при его разработке традиционными способами не превышает 3-5%. С применением новых технологий теоретически достигает 49%.Another, no less significant challenge for the Russian oil industry is the organization of industrial oil production from the Bazhenov formation. The Bazhenov Formation is represented by the source rock, in which the processes of conversion of kerogen to hydrocarbons have not yet been completed. Highly saturated clay deposits of the Bazhenov Formation are almost ubiquitous within the West Siberian Lowland over an area of more than 1 million square kilometers. The total geological oil reserves in them are estimated at between 0.8 and 2.1 trillion tons, and the growth potential of recoverable oil reserves is estimated at no less than 30-40 billion tons. The depth of the Bazhenov Formation is 2500-3000 meters. The thickness of the layer is 10-40 meters. The temperature of the reservoir is 80-130 ° C. Due to the fact that the Bazhenov formation rock has complex capacitive and filtration properties, the oil recovery factor from the Bazhenov formation during its development by traditional methods does not exceed 3-5%. With the use of new technologies theoretically reaches 49%.
Известен способ разработки нефтяной залежи путем закачки в пласт кислородосодержащей смеси, в котором для повышения эффективности нефтеизвлечения и безопасности проведения работ в призабойную зону нагнетательной скважины закачивают теплоноситель с температурой и в объеме, обеспечивающими полное потребление окислителя на стадии инициирования процесса (А. Св СССР №1090060).There is a method of developing an oil deposit by injecting an oxygen-containing mixture into the formation, in which, to increase the efficiency of oil recovery and the safety of work, a coolant is pumped into the bottom-hole zone of the injection well with a temperature and volume that ensures the full consumption of the oxidizing agent at the process initiation stage (A. St. USSR No. 1090060 )
Этот способ гарантирует безопасность процесса только на стадии его инициирования. При перемещении тепловой волны по пласту в условиях маловязкой нефти и связанным с этим обстоятельством дефицитом топлива возможно проникновение кислорода в ненагретые участки пласта вплоть до стволов добывающих скважин. Все это провоцирует взрывоопасную ситуацию на объекте разработки.This method guarantees the safety of the process only at the stage of its initiation. When a heat wave moves through a formation under low-viscosity oil conditions and the fuel deficit associated with this circumstance, oxygen can penetrate into unheated sections of the formation, up to the trunks of production wells. All this provokes an explosive situation at the development site.
Кроме того, во всех известных способах разработки при выборе объекта воздействия не учитывается естественная энергетика месторождения, а на стадии инициирования процесса предполагается изменение термодинамики призабойной зоны внесением энергии извне (с поверхности), что не способствует достижению максимально возможной нефтеотдачи и существенно ухудшает экономичность при реализации известных способов.In addition, in all known development methods, the natural energy of the field is not taken into account when choosing the object of influence, and at the stage of the initiation of the process, it is assumed that the thermodynamics of the bottom-hole zone are changed by introducing energy from the outside (from the surface), which does not contribute to the achievement of the maximum possible oil recovery and significantly worsens the cost-effectiveness ways.
Известен способ разработки нефтяного месторождения по патенту РФ на изобретение №2139421, МПК опубл. 2010 г., в котором с целью увеличения нефтеотдачи месторождений легкой нефти предусматривается использовать термогазовое воздействие.A known method of developing an oil field according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2139421, IPC publ. 2010, in which, in order to increase oil recovery of light oil fields, it is planned to use thermogas treatment.
Согласно известному способу сущность термогазового воздействия заключается в том, что в пласт через нагнетательную скважину закачивается кислородсодержащая смесь - воздух, который в результате самопроизвольных внутрипластовых окислительных процессов трансформируется в высокоэффективный вытесняющий агент, частично или полностью смешивающийся с вытесняемой нефтью. Такая трансформация обеспечивается как за счет образования CO2 в результате внутрипластовых окислительных процессов, так и за счет перехода легких фракций в газовую фазу под влиянием тепловой энергии, выделяемой в результате внутрипластовых окислительных процессов. Важным критерием реализации термогазового воздействия является уровень начальной пластовой температуры, которая согласно упомянутому выше способу должна превышать 65°C. Необходимость соблюдения такого условия определяется тем, что при этом интенсивность самопроизвольных внутрипластовых окислительных процессов обеспечивает практически полное потребление закачиваемого в пласт кислорода в зоне, размеры которой кратно меньше расстояний между скважинами. Это означает, что закачка кислородосодержащей смеси обеспечивает не только внутрипластовое формирование смешивающегося с вытесняемой нефтью вытесняющего агента, но и безопасность реализации процесса.According to the known method, the essence of thermogas exposure is that an oxygen-containing mixture is pumped into the formation through an injection well - air, which, as a result of spontaneous in-situ oxidation processes, is transformed into a highly effective displacing agent, partially or completely mixed with the displaced oil. Such a transformation is ensured both due to the formation of CO 2 as a result of in-situ oxidation processes, and due to the transition of light fractions into the gas phase under the influence of thermal energy released as a result of in-situ oxidation processes. An important criterion for the implementation of thermogas exposure is the level of the initial reservoir temperature, which according to the above method should exceed 65 ° C. The need to comply with this condition is determined by the fact that the intensity of spontaneous in-situ oxidation processes ensures almost complete consumption of oxygen injected into the formation in the zone, the dimensions of which are several times less than the distance between the wells. This means that the injection of an oxygen-containing mixture provides not only the in-situ formation of a displacing agent miscible with the displaced oil, but also the safety of the process.
Таким образом, предусмотренные известным способом условия реализации термогазового способа разработки позволяют обеспечить высокую эффективность вытеснения легкой нефти из охваченных дренированных зон нефтесодержащих пород.Thus, the conditions provided for by the known method for the implementation of the thermogas development method make it possible to ensure high efficiency of displacing light oil from the covered drained zones of oil-bearing rocks.
Однако согласно приведенным выше нетривиальным особенностям фильтрационно-емкостных свойств пород баженовской свиты и содержания в них углеводородов, традиционный подход к формированию системы разработки при любом методе воздействия не может обеспечить эффективное извлечение нефти. В этой связи следует, прежде всего, указать на отмеченный выше чрезвычайно широкий диапазон фильтрационно-емкостных характеристик литотипов пород баженовской свиты, неравномерность их развития как по латерали, так и по вертикали. Следствием такой неоднородности фильтрационно-емкостных свойств пород баженовской свиты является неравномерность распространения зон дренирования, часто непредсказуемый характер их гидродинамической связи.However, according to the non-trivial features of the filtration-capacitive properties of the rocks of the Bazhenov formation and the hydrocarbon content in them, the traditional approach to the formation of a development system with any method of exposure cannot provide effective oil recovery. In this regard, it should first of all be pointed out to the extremely wide range of filtration-capacitive characteristics of lithotypes of rocks of the Bazhenov formation noted above, the unevenness of their development both laterally and vertically. The consequence of such heterogeneity of the reservoir properties of the rocks of the Bazhenov formation is the uneven distribution of drainage zones, often the unpredictable nature of their hydrodynamic connection.
Можно предположить, что такой нетривиальный характер коллектора баженовской свиты является одной из главных причин неудовлетворительных показателей эксплуатации месторождений баженовской свиты в предшествующие три десятилетия. Именно поэтому традиционное заводнение также оценивается как малоперспективный способ разработки таких месторождений.It can be assumed that such a non-trivial nature of the reservoir of the Bazhenov formation is one of the main reasons for the unsatisfactory performance of the fields of the Bazhenov formation in the previous three decades. That is why traditional waterflooding is also assessed as an unpromising way to develop such deposits.
В этой связи следует выделить отмеченную выше важную особенность месторождений баженовской свиты, согласно которой содержащаяся в матрице (микротрещиноватой части пород) легкая нефть практически не может быть извлечена при традиционных способах разработки (естественный режим, заводнение). Очевидно также, что этими методами невозможно вовлечь в разработку углеводородные ресурсы органического вещества - керогена.In this regard, it should be noted the important feature of the Bazhenov formation deposits noted above, according to which the light oil contained in the matrix (microcracked part of the rocks) can hardly be extracted using traditional development methods (natural mode, water flooding). It is also obvious that these methods cannot involve hydrocarbon resources of organic matter - kerogen.
Технология термогазового способа разработки месторождений легкой нефти с обычными коллекторами согласно упомянутого способа предусматривает формирование в пласте эффективного смешивающегося с нефтью вытесняющего агента за счет самопроизвольных внутрипластовых окислительных процессов при закачке в пласт воздуха. Поэтому основным критерием реализации такой технологии является начальная пластовая температура, уровень которой должен быть выше 65°C.The technology of the thermogas method for developing light oil fields with conventional reservoirs according to the aforementioned method provides for the formation of an effective displacing agent miscible with oil in the formation due to spontaneous in-situ oxidation processes when air is injected into the formation. Therefore, the main criterion for the implementation of this technology is the initial reservoir temperature, the level of which should be above 65 ° C.
Промысловый отечественный и мировой опыт подтвердил, что закачка в такие коллекторы воздуха действительно приводит к формированию в пласте эффективного вытесняющего агента, что обеспечивает достижение нефтеотдачи до 60% и выше на месторождениях с низкопроницаемыми коллекторами.Field domestic and international experience has confirmed that the injection of air into such reservoirs actually leads to the formation of an effective displacing agent in the reservoir, which ensures oil recovery up to 60% and higher in fields with low permeability reservoirs.
Очевидно, что реализация термогазового воздействия на месторождениях баженовской свиты также может повысить эффективность извлечения нефти из дренируемых зон. Однако согласно сказанному выше этого недостаточно, ибо для эффективной разработки месторождений баженовской свиты необходимо обеспечить решение следующих задач:Obviously, the implementation of thermogas exposure in the fields of the Bazhenov formation can also increase the efficiency of oil recovery from drained zones. However, according to the above, this is not enough, because for the effective development of deposits of the Bazhenov formation it is necessary to provide the solution of the following problems:
- обеспечить максимально возможное извлечение легкой нефти из недренируемой матрицы, а также углеводородов из керогена, содержащегося как в недренируемых, так и в дренируемых породах;- to ensure the maximum possible extraction of light oil from the non-drained matrix, as well as hydrocarbons from kerogen, contained in both non-drained and drained rocks;
- обеспечить максимально возможное развитие зоны дренажа не только в матрице, но и в макротрещиноватых породах;- to ensure the maximum possible development of the drainage zone not only in the matrix, but also in macrocrack rocks;
- обеспечить эффективное вытеснение легкой нефти из дренируемых зон.- to ensure effective displacement of light oil from drained areas.
Для решения этих задач технология термогазового воздействия на породы баженовской свиты должна характеризоваться следующими параметрами:To solve these problems, the technology of thermogas impact on the rocks of the Bazhenov formation should be characterized by the following parameters:
- внутрипластовые окислительные процессы должны обеспечить формирование в дренируемых литотипах пород перемещающиеся зоны генерации тепла;- in-situ oxidation processes should ensure the formation in the drained lithotypes of rocks moving zones of heat generation;
- размеры зоны генерации тепла, скорость ее перемещения к добывающим скважинам, а также уровень температуры в ней должны обеспечить максимально возможный объем нефтекерогеносодержащей недренируемой матрицы до температуры не ниже 250-350°C, при которой согласно обобщенным экспериментальным данным извлекается не меньше 40-50% содержащейся в матрице легкой нефти.- the dimensions of the heat generation zone, the speed of its movement to the producing wells, as well as the temperature level in it should provide the maximum possible volume of oil-containing non-draining matrix to a temperature of at least 250-350 ° C, at which at least 40-50% is extracted according to generalized experimental data contained in the light oil matrix.
В этой связи следует подчеркнуть, что с увеличением размера тепловой оторочки увеличивается и размер зоны прогрева недренируемой зоны. Одновременно с увеличением скорости перемещения тепловой оторочки в дренируемой зоне уменьшается глубина прогрева примыкающей к ней недренируемой зоны.In this regard, it should be emphasized that with the increase in the size of the thermal rim, the size of the heating zone of the non-drained zone also increases. Simultaneously with an increase in the speed of movement of the thermal rim in the drained zone, the heating depth of the adjacent non-drained zone decreases.
В свою очередь размер теплогенерируемой оторочки в дренируемой зоне и скорость ее перемещения в значительной степени определяется темпом закачки кислородсодержащей смеси, в частности воздуха и воды, и водовоздушным отношением. При этом если темп закачки рабочих агентов приводит к увеличению размеров зоны теплогенерации, то водовоздушное отношение может приводить как к ее увеличению, так и ее сокращению.In turn, the size of the heat-generating rim in the drained zone and its speed of movement are largely determined by the rate of injection of the oxygen-containing mixture, in particular air and water, and the air-water ratio. Moreover, if the rate of injection of working agents leads to an increase in the size of the heat generation zone, then the water-air ratio can lead to both its increase and its reduction.
Известны способ и устройство для разработки вязкой нефти по патенту РФ на изобретение №2418944, МПК E21B 43/04, опубл. 20.05.2011 г. (прототип способа и устройства).A known method and device for the development of viscous oil according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2418944, IPC E21B 43/04, publ. 05/20/2011, (prototype of the method and device).
Сущность способа заключается в том, что создают в пласте зоны внутрипластовых окислительных и термодинамических процессов, путем введения в горизонтальную часть обсадной колонны нагревательной скважины забойного газогенератора и воспламенения в нем горючего и подмешивание к продуктам сгорания воды.The essence of the method lies in the fact that zones of in-situ oxidative and thermodynamic processes are created in the formation by introducing a bottomhole gas generator into the horizontal part of the casing string and igniting the fuel in it and mixing water into the combustion products.
Устройство содержит подогреватель воды, емкости горючего и окислителя на поверхности, газогенератор, установленный в горизонтальной части обсадной колонны нагревательной скважины, соединенный трубопроводами с баками окислителя, горючего и нагревателем воды.The device comprises a water heater, fuel tanks and an oxidizing agent on the surface, a gas generator installed in the horizontal part of the casing of the heating well, connected by pipelines to the oxidizing tanks, fuel tanks and a water heater.
Принципиальная особенность предлагаемого способа разработки заключается в том, что величина водовоздушного отношения закачиваемых в дренируемые литотипы пород баженовской свиты воды и воздуха, темп и давление их нагнетания устанавливаются из условия необходимости прогрева до температур не ниже 250°C максимально возможного объема нефтекерогеносодержащей непроницаемой матрицы, окружающей охваченные дренированием теплогенерирующие зоны пласта. Реализация такого регулирования позволяет обеспечить не только эффективное смешивающееся вытеснение легкой нефти из дренируемых зон, но и ввод в активную разработку нефтекерогеносодержащих микропроницаемых зон.The principal feature of the proposed development method is that the air-water ratio of the water and air injected into the drained lithotypes of the rocks of the Bazhenov formation, the rate and pressure of their injection are determined from the condition that it is necessary to heat to the temperature not lower than 250 ° C the maximum possible volume of the oil-containing impenetrable matrix surrounding drainage heat-generating zones of the reservoir. The implementation of such regulation makes it possible to ensure not only effective miscible displacement of light oil from drained zones, but also the introduction into active development of oil-containing micropermeable zones.
В этой связи следует подчеркнуть, что нагнетание водовоздушной смеси позволяет реализовать не только внутрипластовые окислительные процессы, как это предусмотрено известным способом, но и обеспечить на этой основе смешивающееся вытеснение легкой нефти и тепловое воздействие, но одновременно и гидровоздействие. Как было отмечено выше, такое воздействие позволяет увеличить зону дренирования за счет создания дополнительных новых трещин и частичного раскрытия существующих микротрещин. Очевидно, что одновременное тепловое и гидровоздействие должно привести к синергетическому результату по расширению зоны дренирования и существенному увеличению ее фильтрационных характеристик.In this regard, it should be emphasized that the injection of a water-air mixture allows us to realize not only in-situ oxidation processes, as provided for in a known manner, but also provide on this basis a miscible displacement of light oil and thermal effects, but also hydraulic action. As noted above, this effect allows to increase the drainage zone due to the creation of additional new cracks and partial opening of existing microcracks. It is obvious that the simultaneous thermal and hydraulic effects should lead to a synergistic result in the expansion of the drainage zone and a significant increase in its filtration characteristics.
Известен скважинный газогенератор по патенту РФ на полезную модель 136083, № МПК E21B 43/24, опубл. 27.12.2013 г. (прототип скважинного газогенератора).The well-known gas generator according to the patent of the Russian Federation for utility model 136083, IPC No. E21B 43/24, publ. December 27, 2013 (a prototype of a downhole gas generator).
Этот скважинный газогенератор содержит корпус, к верхнему торцу которого присоединены трубопроводы горючего, окислителя и воды, камеру сгорания, выходное сопло и смеситель воды с продуктами сгорания.This downhole gas generator comprises a housing, to the upper end of which are connected pipelines of fuel, oxidizer and water, a combustion chamber, an outlet nozzle and a water mixer with combustion products.
Недостатки этого скважинного газогенератора его низкая эффективность и возможность прогорания стенок камеры сгорания.The disadvantages of this downhole gas generator are its low efficiency and the possibility of burning the walls of the combustion chamber.
Задачей создания группы изобретений является подведение максимально возможного количества энергии в нагревательную скважину при одновременном уменьшении затрат энергии при добыче нефти.The task of creating a group of inventions is to bring the maximum possible amount of energy into a heating well while reducing energy costs in oil production.
Закачка в пласт с поверхности земли или с морской платформы перегретой воды с докритической температурой (ниже 374°С) или с температурой выше критической (выше 374°С) и высоким избыточным давлением, позволяющим достичь указанных температур воды без кипения и без образования пара непосредственно на поверхности, но с образованием большого количества пара в призабойной или забойной зоне скважины при доставке перегретой воды из наземной котельной установки.Injection into the reservoir from the surface of the earth or from an offshore platform of superheated water with a subcritical temperature (below 374 ° C) or with a temperature higher than critical (above 374 ° C) and high overpressure, which allows reaching the indicated water temperatures without boiling and without steam formation directly on surface, but with the formation of a large amount of steam in the bottomhole or bottomhole zone of the well during the delivery of superheated water from the above-ground boiler plant.
Известно, что при высоком избыточном давлении в 218,5 атмосфер воду можно нагреть до критической точки, соответствующей температуре 374°С. При этом плотность воды в процессе ее нагрева до критической точки останется практически неизменной от первоначальной, что позволяет доставить ее к месту использования - призабойную или забойную зону скважины, в компактном виде с небольшими тепловыми потерями за счет высокой скорости из-за разницы в давлении - более высоким на поверхности земли и более низким в скважине. При этом, за счет более низкого давления в скважине произойдет вскипание воды и выброс большого количества пара в скважину. Получить воду с докритической точкой 374°C можно с использованием специальной наземной котельной установки.It is known that at high overpressure of 218.5 atmospheres, water can be heated to a critical point corresponding to a temperature of 374 ° C. At the same time, the density of water during its heating to a critical point will remain almost unchanged from the original, which allows you to deliver it to the place of use - bottom-hole or bottom-hole zone of the well, in a compact form with small heat losses due to high speed due to pressure difference - more high on the surface of the earth and lower in the well. At the same time, due to lower pressure in the well, water will boil and a large amount of steam will be released into the well. Water with a subcritical point of 374 ° C can be obtained using a special ground-based boiler plant.
В случае присутствия высокого давления в скважине, выше 218,5 атмосфер, для образования пара в наземной котельной установке необходимо поднять температуру воды выше критической 374°C, для этого создать давление выше 218,5 атмосфер.In the case of the presence of high pressure in the well, above 218.5 atmospheres, for the formation of steam in the above-ground boiler plant, it is necessary to raise the water temperature above the critical 374 ° C, for this to create a pressure above 218.5 atmospheres.
За счет давления водяного столба в подающей трубе, высота которой может составлять несколько километров, будет образовываться дополнительное давление теплоносителя - воды.Due to the pressure of the water column in the supply pipe, the height of which can be several kilometers, additional pressure of the coolant - water will be formed.
Решение указанных задач достигнуто в способе разработки месторождений вязкой нефти, включающем создание в пласте зоны внутрипластовых окислительных и термодинамических процессов, путем введения в горизонтальную часть обсадной колонны нагнетательной скважины забойного газогенератора и воспламенения в нем компонентов топлива: горючего с окислителем и подмешивание к продуктам сгорания предварительно подогретой воды, тем, что горючее, окислитель и подогретую воду закачивают через несколько колтюбингов в забойный газогенератор, при этом воду закачивают при помощи насоса воды в подогреватель воды, установленный перед колтюбингом, воспламеняют компоненты топлива в забойном газогенераторе при помощи свечи зажигания и медленно перемещают забойный газогенератор при помощи синхронной работы колтюбингов вдоль всего горизонтального участка обсадной колонны в сторону устья, потом извлекают из нагревательной скважины забойный газогенератор, опускают в нее колонну насосно-компрессорных труб со скважинными фильтрами в горизонтальной части обсадной колонны и осуществляют добычу из скважины жидкой фазы, газообразных фракций и легких испарившихся нефтепродуктов, разделяют и очищают их, потом все эти операции повторяют неоднократно. Соотношение сжигания компонентов топлива окислителя и горючего в забойном газогенераторе может быть осуществлено с коэффициентом избытка окислителя в диапазоне α=0,9…1,0. Вода может быть подогрета до температуры ниже критической. Вода может быть подогрета до сверхкритической температуры. Давление воды на выходе из насоса воды может быть установлено таким, чтобы с учетом гидростатического давления воды в скважине в забой ее давление превышало критическое давление воды. К воде можно подмешивать порошкообразный катализатор. Газообразные фракции могут сжижать для подогрева воды в подогревателе воды.The solution of these problems was achieved in a method for developing viscous oil fields, including the creation of a zone of in-situ oxidative and thermodynamic processes in the reservoir, by introducing a downhole gas generator into the horizontal part of the casing of the casing string and igniting fuel components in it: fuel with an oxidizing agent and mixing the preheated combustion products water, so that the fuel, the oxidizing agent and the heated water are pumped through several coiled tubing into the bottomhole gas generator, at Using water pump, water is pumped into the water heater installed before coiled tubing, the fuel components in the bottomhole gas generator are ignited using the spark plug, and the bottomhole gas generator is slowly moved through the synchronous operation of the coiled tubing along the entire horizontal section of the casing to the mouth, then removed from the heating well downhole gas generator, lower the tubing string with well filters in the horizontal part of the casing into it and carry out production from the well of the liquid phase, gaseous fractions and light evaporated oil products, separate and clean them, then all these operations are repeated repeatedly. The ratio of the combustion of the oxidizer and fuel components in the downhole gas generator can be carried out with an excess coefficient of the oxidizer in the range α = 0.9 ... 1.0. Water can be heated to below critical temperature. Water can be heated to supercritical temperature. The water pressure at the outlet of the water pump can be set such that, taking into account the hydrostatic pressure of the water in the borehole, its pressure exceeds the critical pressure of the water. A powder catalyst may be mixed with water. Gaseous fractions can be liquefied to heat water in a water heater.
Решение указанных задач достигнуто в устройстве для разработки месторождения вязкой нефти, содержащее подогреватель воды, емкости горючего и окислителя на поверхности, газогенератор, установленный в горизонтальной части обсадной колонны нагнетательной скважины, соединенный трубопроводами с баками окислителя, горючего и нагревателем воды, тем, что в качестве средств соединения скважинного газогенератора с баками окислителя, горючего и нагревателя воды выбраны трубы колтюбингов, а скважинный газогенератор содержит установленную на его верхнем торце свечу зажигания, соединенную с электронным блоком, например таймером. Насосы окислителя, горючего и воды могут содержать общий вал, соединенный с приводом. Насос воды может быть установлен между насосами окислителя и горючего. Привод может быть выполнен в виде электродвигателя. Привод может быть выполнен в виде дизеля. Привод может быть выполнен в виде газовой турбины, соединенной с газогенератором, работающим на газовой фракции, добываемой из скважины.The solution of these problems was achieved in a device for the development of a viscous oil field, containing a water heater, fuel tanks and an oxidizer on the surface, a gas generator installed in the horizontal part of the casing of the injection well, connected by pipelines to the oxidizer tanks, fuel and a water heater, so that as means for connecting the downhole gas generator with the oxidizer tanks, fuel and water heater selected pipe coiled tubing, and the downhole gas generator contains installed on e the upper end of the spark plug connected to an electronic unit, such as a timer. Oxidizer, fuel and water pumps may contain a common shaft connected to the drive. A water pump can be installed between the oxidizer and fuel pumps. The drive can be made in the form of an electric motor. The drive can be made in the form of a diesel engine. The drive can be made in the form of a gas turbine connected to a gas generator operating on the gas fraction extracted from the well.
Привод может быть выполнен в виде паровой турбины, соединенной паропроводом с подогревателем воды, работающим на газовой фракции, добываемой из скважины.The drive can be made in the form of a steam turbine connected by a steam line to a water heater operating on the gas fraction extracted from the well.
Решение указанных задач достигнуто в скважинном газогенераторе, содержащий корпус, к верхнему торцу которого присоединены трубопроводы горючего, окислителя и воды, камеру сгорания, выходное сопло и смеситель воды с продуктами сгорания, отличающийся тем, что в его верхнем торце установлено устройство воспламенения, имеющее свечу зажигания, таймер и источник электроэнергии, камера сгорания выполнена в виде цилиндра, установленного с зазором коаксиального корпусу для прохождения воды, сопло выполнено сужающееся-расширяющимся с критическим сечением между сужающейся и расширяющейся частями, а смеситель совмещен с камерой сгорания и выполнено в виде отверстий в месте стыка цилиндрической части с сужающейся частью сопла и на выходе из сопла. Между сужающееся-расширяющимся соплом и корпусом могут быть установлены два вкладыша, имеющие на внутренней поверхности оребрение. Высота ребер может быть выполнена уменьшающейся в сторону критического сечения. Вкладыши могут быть выполнены из меди.The solution of these problems was achieved in the downhole gas generator, comprising a housing, to the upper end of which are connected pipelines of fuel, oxidizer and water, a combustion chamber, an outlet nozzle and a water mixer with combustion products, characterized in that an ignition device having an spark plug is installed in its upper end , a timer and a source of electricity, the combustion chamber is made in the form of a cylinder installed with a gap in the coaxial body for water passage, the nozzle is made narrowing-expanding with critical tapered section between them, and the expanding parts and the mixer is combined with the combustion chamber and is in the form of holes at the junction of the cylindrical portion with the tapered portion of the nozzle and at the nozzle exit. Between the tapering-expanding nozzle and the housing, two inserts having fins on the inner surface can be installed. The height of the ribs can be made decreasing towards the critical section. Inserts can be made of copper.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…19, где:The invention is illustrated in the drawings of FIG. 1 ... 19, where:
- на фиг. 1 приведена схема устройства,- in FIG. 1 shows a diagram of a device
- на фиг. 2 приведена конструкция скважинного газогенератора,- in FIG. 2 shows the design of the downhole gas generator,
- на фиг. 3 приведена конструкция электронного блока и его соединения со скважинным газогенератором,- in FIG. 3 shows the design of the electronic unit and its connection with the downhole gas generator,
- на фиг. 4 приведен вид A,- in FIG. 4 shows a view of A,
- на фиг. 5 приведен вид B,- in FIG. 5 shows view B,
- на фиг. 6 приведена конструкция сужающееся-расширяющегося сопла,- in FIG. 6 shows the design of a tapering-expanding nozzle,
- на фиг. 7 приведен разрез C-C,- in FIG. 7 shows a section C-C,
- на фиг. 8 приведен привод насосов в виде электродвигателя,- in FIG. 8 shows the pump drive in the form of an electric motor,
- на фиг. 9 приведен привод насосов в виде дизеля,- in FIG. 9 shows a pump drive in the form of a diesel engine,
- на фиг. 10 приведен привод насосов в виде газовой турбины,- in FIG. 10 shows a pump drive in the form of a gas turbine,
-на фиг. 11 приведен привод насосов в виде паровой турбины,FIG. 11 shows a pump drive in the form of a steam turbine,
- на фиг. 12 приведена схема контроля и управления,- in FIG. 12 shows a control and management diagram,
- на фиг. 13 приведена схема откачки нефти из продуктивного пласта,- in FIG. 13 shows a scheme for pumping oil from a reservoir,
- на фиг. 14 - графики изменения удельного теплового потока, скорости движения охлаждающей воды и температуры стенки камеры сгорания и сопла,- in FIG. 14 are graphs of changes in specific heat flux, cooling water velocity and wall temperature of the combustion chamber and nozzle,
- на фиг. 15 приведена диаграмма состояния воды,- in FIG. 15 is a water state diagram
- на фиг. 16 приведена схема добычи нефти и газа при помощи нескольких скважин,- in FIG. 16 shows a diagram of oil and gas production using several wells,
- на фиг. 17 приведена конструкция коаксиальных гибких трубопроводов,- in FIG. 17 shows the design of coaxial flexible pipelines,
- на фиг. 18 приведен разрез C-C,- in FIG. 18 shows a section C-C,
- на фиг. 19 приведена схема добычи нефти из нагнетательной скважины.- in FIG. 19 is a diagram of oil production from an injection well.
Устройство для разработки вязкой нефти (фиг. 1…19) содержит нагнетательную скважину 1, в которой установлена обсадная колонна 2, имеющая вертикальный и горизонтальный участки 3 и 4, соответственно. На всем горизонтальном участке 4 выполнена перфорация 5. В горизонтальном участке 4 обсадной колонны 2 установлен забойный газогенератор 6. В верхней части обсадной колонны 2 в устье т.е. выше поверхности 7 породы 8 выполнен коллектор 9. Горизонтальный участок 5 выполнен в пределах нефтеносного пласта 10.A device for the development of viscous oil (Fig. 1 ... 19) contains an injection well 1, in which a
Устройство имеет следующее оборудование, установленное на поверхности 7 (фиг. 1):The device has the following equipment installed on the surface 7 (Fig. 1):
бак воды 11 и подогреватель воды 12, бак окислителя 13 и насос окислителя 14, бак горючего 15 и насос горючего 16. Кроме того, устройство содержит три колтюбинга: колтюбинг окислителя 17, колтюбинг горючего 18 и колтюбинг воды 19, соответственно с гибкими трубопроводами 20, 21 и 22.the
Гибкие трубопроводы окислителя 20, горючего 21 и воды 22 соединены со скважинным газогенератором 6 и размещены в полости 23 обсадной колонны 2.Flexible pipelines of the oxidizing
Скважинный газогенератор 6 предназначен для сжигания горючего в окислителе. Чтобы полностью сжечь горючее и не осталось окислителя необходимо обеспечить их стехиометрическое соотношение.
Стехиометрическое соотношение между компонентами топлива (окислитель и горючее) является лишь теоретической мерой при оценке действительного состава топлива. Действительное соотношение между компонентами топлива оценивается через коэффициент избытка окислителя α.The stoichiometric ratio between the components of the fuel (oxidizing agent and fuel) is only a theoretical measure in assessing the actual composition of the fuel. The actual ratio between the components of the fuel is estimated through the coefficient of excess oxidizer α.
При α>1,0 топливо содержит избыток окислителя, а при α<<1,0 - избыток горючих элементов.For α> 1.0, the fuel contains an excess of oxidizing agent, and for α << 1.0 - an excess of combustible elements.
С точки зрения термодинамики предпочтительно сжигать горючее при α=1.From the point of view of thermodynamics, it is preferable to burn fuel at α = 1.
Однако из-за неточности регулирования расходов компонентов топлива и неполноты сгорания целесообразно допустить небольшой избыток горючего α=0,9.However, due to inaccuracy in the regulation of the consumption of fuel components and incomplete combustion, it is advisable to allow a small excess of fuel α = 0.9.
В верхней части обсадная колонна 2 закрыта герметичной крышкой 24, в отверстиях которой проходят гибкие трубопроводы 20…22. Гибкие трубопроводы 20…22 уплотнены в крышке 24. Система подачи воды содержит бак воды 11, трубопровод подачи воды 25, насос воды 12, регулятор расхода 26, подогреватель воды 13 и колтюбинг воды 19. Трубопровод подачи воды 25 соединен с входом в подогреватель воды 13. Выход из подогревателя воды 13 соединен с гибким трубопроводом 22, который далее соединен с забойным газогенератором 6. В воду может быть подмешен порошковый катализатор, например, порошок благородного металла: золота или платины. Подмешивание катализатора может быть выполнено или в баке воды 11 или в трубопроводе подачи воды 25 (такой вариант на фиг. 1…16 не показан).In the upper part, the
Система подачи окислителя содержит бак окислителя 13, насос окислителя 14, регулятор расхода 27 и трубопровод окислителя 28, который соединяет бак окислителя 13 с колтюбингом 17.The oxidizer supply system comprises an
Система подачи горючего содержит бак горючего 15, насос горючего 16, регулятор расхода 29 и трубопровод горючего 30, который соединяет бак горючего 15 с колтюбингом 19.The fuel supply system comprises a
К коллектору 9 присоединен трубопровод отбора газообразных продуктов 31, который соединен с входом в установку сжижения газов 32, к выходу из которой присоединен трубопровод раздачи 33. Перед установкой сжижения газов 32 присоединен трубопровод отбора газа 34, содержащий регулятор 35 и клапан 36. Другой конец этого трубопровода соединен с подогревателем воды 13.A
Более подробно конструкция забойного газогенератора 6 приведена на фиг. 2 и 3. Забойный газогенератор 6 содержит корпус 37 в виде стальной трубы и муфту 38 на верхнем торце свинченных по конической резьбе 39. Верхний торец муфты 38 по конической резьбе 40 закрыт заглушкой 41, через которую проходят гибкие трубопроводы 20…22. Корпус 37 сверху закрыт заглушкой 42. Между заглушками 41 и 42 выполнена перегородка 43 с образованием между ними полостей 44 и 45. В полость 44 выходит гибкий трубопровод 22, подводящий воду, а в полость 45 - гибкий трубопровод 21, подводящий горючее. На заглушке 42 установлена форсунка окислителя 46 и форсунка горючего 47. На заглушке 41 установлена свеча зажигания 48.In more detail, the design of the
Заглушка 42 выполняет роль огневого днища камеры сгорания 49. Камера сгорания 49 выполнена в виде цилиндрического металлического кожуха установленного коаксиально корпусу 37 с зазором 50. К камере сгорания 49 присоединено сужающееся-расширяющееся сопло 51 (сопло Лаваля), которое содержит сужающуюся часть 52 и расширяющуюся часть 53 с критическим сечением 54 между ними. Сужающееся-расширяющееся сопло 51 может разгонять продукты сгорания до сверхзвуковой скорости. Гибкий трубопровод 20 соединен с форсункой окислителя 47. Свеча зажигания 48 соединена стальной трубкой 55 с полостью 56 камеры сгорания 49. (фиг. 3). В муфте 48 выполнена кольцевая полость 57, которая отверстиями 58 и 59 соединяет полость 44 с зазором 50 для прокачки воды с целью охлаждения камеры сгорания 49 и сопла 51.The
Поток, имеющий сверхзвуковую скорость, создает звуковые и ультразвуковые волны огромной силы 140…160 Дб в широком диапазоне частот. Звуковые и ультразвуковые колебания широкого диапазона частот проникают внутрь нефтесодержащей породы и способствуют ее отделению от породы, растрескивания породы, что повышает дебит нефти на скважине.A flow having supersonic speed creates sound and ultrasonic waves of
Для смешения воды с продуктами сгорания служат два ряда отверстий 60 и 61 выполненных соответственно в месте стыковки камеры сгорания 49 и сопла 51 и на выходе из сопла 51. Такое выполнение отверстий улучшает охлаждение сопла 51 (завесное охлаждение).For mixing water with the combustion products, two rows of
Для улучшения охлаждения между сужающейся и расширяющейся частями могут быть установлены с зазором две вставки 62 имеющие оребрение 63 на внутренней стороне. Оребрение 63 может быть выполнено переменной высоты с уменьшением в сторону критического сечения, где тепловые потоки максимальны (фиг. 14). Известно, что в критическом сечении сопла удельные тепловые потоки имеют максимальные значения и превышают удельные тепловые потоки вдоль камеры сгорания в 2…3 раза. Без охлаждения сопло в критическом сечении прогорит практически мгновенно при соотношении компонентов топлива близком к стехиометрическому. И даже неэффективное охлаждение (только одно мероприятие) не спасет ситуацию. Одним из важных способов повышения коэффициента теплоотдачи от стенки к охлаждающей воде является повышение ее скорости движения в зазоре. Уменьшая высоту оребрения можно повысить коэффициент теплоотдачи. Кроме того, помогает интенсифицировать процесс теплопередачи наличие оребрения, а завесное охлаждение водяным паром уменьшает температуру продуктов сгорания в пограничном слое.To improve cooling between the tapering and expanding parts, two
Для управления моментом воспламенения топлива может быть использован электронный блок 64, установленный в нагнетательной скважине 1 и закрепленный на скважинном газогенераторе 6 при помощи шарнирной тяги 65. Электронный блок 64 соединен электрическим проводом 66 со свечой зажигания 48.To control the moment of ignition of the fuel, an electronic unit 64 can be used installed in the injection well 1 and mounted on the
Возможная конструкция электронного блока 64 приведена на фиг. 3. Он содержит металлический корпус 67 с тепловой изоляцией 68, внутри которого расположен источник электроэнергии 69 (аккумуляторная батарея) и электронный ключ 70, например таймер, соединенные электрической связью 71 для передачи сигнала в момент воспламенения.A possible design of the electronic unit 64 is shown in FIG. 3. It contains a
Насосы воды 12, окислителя 14 и горючего 16 могут иметь общий вал 72 для согласования расходов окислителя, горючего и воды (фиг. 8).The water pumps 12, the oxidizing
Насос воды 12 расположен между насосами окислителя 14 и горючего 16. Это позволит значительно увеличить надежность насосов, так как исключает контакт окислителя и горючего, который может привести к взрыву.A
Насос окислителя 14 содержит входной корпус 73, шнек 74, центробежное рабочее колесо 75, выходной корпус 76, опору 77 и уплотнение 78.The
Насос воды 12 содержит входной корпус 79, шнек 80, центробежное рабочее колесо 81, выходной корпус 82, опору 83 и уплотнение 84.The
Насос окислителя 16 содержит входной корпус 85, шнек 86, центробежное рабочее колесо 87, выходной корпус 88, опору 89 и уплотнение 90.The
Центробежные рабочие колеса 75, 81 и 87 всех насосов установлены на общем валу 28, к которому присоединен привод 91. В качестве привода 91 может быть использован электродвигатель 92 (фиг. 8), соединенный электрическими проводами 93 через выключатель 94 с источником электроэнергии 95.
Возможно применение в качестве привода дизельного двигателя 96 (фиг. 9) или газовой турбины 97 (фиг. 10). Газовая турбина 97 содержит входной корпус 98, сопловой аппарат 99 и рабочее колесо 100. К входному корпусу 98 присоединен посредством газовода 101 генератор газа 102.It is possible to use a diesel engine 96 (Fig. 9) or a gas turbine 97 (Fig. 10) as a drive. The
Возможно применение паровой турбины 103 (фиг. 11). Паровая турбина 103 имеет конструкцию аналогичную газовой турбине и подсоединена паропроводом 104 к нагревателю воды 13, который предпочтительно выполнить с двумя независимыми секциями. В этом случае подогреватель воды 13 имеет корпус 105, в котором установлены высокотемпературная секция подогрева 106 и низкотемпературная секция подогрева 107. Внутри корпуса 105 выполнены форсунки 108, к корпусу 105 присоединена выхлопная труба 109. Ко входу в низкотемпературную секцию 103 присоединен трубопровод воды 110, а к ее выходу - паропровод 104, другой конец которого соединен с входным корпусом 98 паровой турбины 103.Perhaps the use of a steam turbine 103 (Fig. 11). The steam turbine 103 has a structure similar to a gas turbine and is connected by a steam line 104 to a
В процессе добычи нефти и газа (фиг. 12) в состав нагнетательной скважины 1 входит колонна НКТ 111 (насосно-компрессорных труб) со скважинными фильтрами 112, откачивающий насос 113, сепаратор 114, фильтр 115, трубопровод 116. Откачивающий насос 113 имеет привод 117.In the process of oil and gas production (Fig. 12), the injection well 1 includes a tubing string 111 (tubing) with
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯCONTROL AND MANAGEMENT SYSTEM
Система контроля и управления приведена на фиг. 13 и содержит датчик расхода окислителя 118, датчик расхода горючего 119, датчик расхода воды 120, датчик давления окислителя 121, датчик давления горючего 122, датчик давления воды 123, датчик температуры воды на выходе из высокотемпературной секции 124 и датчик температуры воды на выходе из низкотемпературной секции 125. Датчики расхода окислителя и горючего 118 и 119 позволяют определить соотношение компонентов топлива, поступающего в скважинный газогенератор 6.The monitoring and control system is shown in FIG. 13 and includes an
Устройство содержит блок управления 126, который электрическими связями 127 соединен с датчиками 118…125 и с регуляторами расхода 24, 27 и 29.The device comprises a control unit 126, which is electrically connected 127 to
На фиг. 14 приведены:In FIG. 14 are given:
- график изменения удельного теплового потока вдоль длины камеры сгорания и сопла поз. 128,- a graph of the specific heat flux along the length of the combustion chamber and nozzle pos. 128,
- график изменения скорости движения охлаждающей воды в зазоре - поз. 129,- a graph of the change in the speed of movement of cooling water in the gap - pos. 129,
- график изменения температуры стенки камеры сгорания и сопла - поз. 130.- a graph of the temperature of the wall of the combustion chamber and nozzle - pos. 130.
На фиг. 16 приведена схема добычи нефти и газа при помощи нескольких скважин.In FIG. 16 shows a diagram of oil and gas production using several wells.
Кроме нагнетательной скважины 1 пробурена одна или несколько добывающих скважин 131 с коллектором 132 на устье, к которому присоединен сепаратор 133, который разделяет добываемый продукт на нефть, газ и воду. Сепаратор 133 соединен первым выходом с нефтепроводом 134, вторым выходом - с осушителем газа 135, к выходу которого подсоединена установка сжижения газа 136. Первый выход 137 этой установки соединен с нефтепроводом 134. Второй выход 138 через клапан 139 соединен трубопроводом 140 с топливопроводом 34 для питания форсунки 108 подогревателя 13 сжиженным газом.In addition to the injection well 1, one or
Для питания подогревателя воды 13 несжиженным газом выход из осушителя газа 135 через клапан 141 также соединен с топливопроводом 34. Это снизит затраты на подогрев воды, так как привозное топливо в любом случае будет дороже.To supply the
Для запуска работы подогревателя воды 13 на первоначальном этапе целесообразно использовать привозное топливо.To start the operation of the
На фиг. 17 и 18 приведена конструкция коаксиально расположенных гибких труб 17 и 18. Окислитель поступает в забойный газогенератор 6 по полости 142 гибкой трубы 17, а горючее по зазору 143 между гибкими трубами 17 и 18. В этом случае вместо трех колтюбингов будет применено два.In FIG. 17 and 18, the coaxially arranged
На фиг. 19 приведена схема добычи нефти и газа из нагнетательной скважины с применением пакеров 144 между обсадной колонной труб 2 и колонной НКТ 111 и пакера 145 размещенного вне обсадной колонны 2 в заколонном зазоре 146.In FIG. 19 is a diagram of oil and gas production from an injection well using
РАБОТА УСТРОЙСТВАDEVICE OPERATION
Перед выполнением работ бурят нагнетательную скважину 1 (горизонтальную) и устанавливают в ней обсадную колонну 2. При этом горизонтальная часть 4 обсадной колонны 2 полностью перфорирована отверстиями 5 (фиг. 1).Before the work is completed, an injection well 1 (horizontal) is drilled and a
При помощи колтюбингов 17, 18 и 19 на гибких трубопроводах 20…22 забойный газогенератор 6 опускают в обсадную колону 2 на максимальную глубину в забой скважины 1, запускают привод 91 (фиг. 8), который приводит во вращение центробежные рабочие колеса 75,81 и 87 насосов 12, 14 и 16. Окислитель, горючее и вода поступают в скважинный газогенератор 6 через колтюбинги 17…19 по гибким трубам 20…22.Using
При помощи электронного ключа 70 в электронном блоке 64 (фиг. 3) подают напряжение на свечу зажигания 48 в результате чего компоненты топлива окислитель и горючее в камере сгорания 49 воспламеняются. Продукты сгорания со сверхзвуковой скоростью истекают из сужающееся-расширяющегося сопла 51 в нагнетательную скважину 1. Вода охлаждает стенки сопла 51 и истекает в него через два ряда отверстий 60 и 61 при этом температура продуктов сгорания уменьшается во избежание прогара обсадной колонны 2. Продукты сгорания прогревают нефтеносный пласт 10. Скважинный газогенератор 6 медленно перемещают по горизонтальному участку 4 обсадной трубы 2 в сторону устья. Перемещение может быть дискретным.Using the electronic key 70 in the electronic unit 64 (Fig. 3), voltage is supplied to the
Одновременно из коллектора 9 по трубопроводу 31 отбирают газообразные продукты, содержащие природный газ, легкие фракции нефти и продукты сгорания. После фильтрации газообразные углеводороды сжижают в установке сжижения 32 и по трубопроводу 33 подают потребителю.At the same time, gaseous products containing natural gas, light oil fractions and combustion products are taken from the
Перемещение скважинного газогенератора может быть дискретным и длится довольно долго, чтобы прогреть окружающее пространство на расстояние не менее 50 м. Потом скважинный газогенератор 6 поднимают на поверхность и извлекают его.The movement of the downhole gas generator can be discrete and lasts quite a long time to warm the surrounding space to a distance of at least 50 m. Then, the
После этого в скважину 1 (фиг. 12) опускают колонну НКТ 111 со скважинными фильтрами 112. Включают откачивающий насос 118 и из скважины 1 откачивают смесь нефти, газа и воды, которые фильтруют в фильтре 114, который установлен на устье скважины 1 и разделяют на фракции в сепараторе 115. По трубе 116 очищенная нефть идет к потребителю, например, в нефтепровод. В нефтепровод могут подаваться и сжиженные фракции полученные в результате добычи нефти попутно с ней.After that, the
Контроль за процессом осуществляют (фиг. 13) автоматически или вручную. Для этого используют показания расходомеров 118…120 и датчиков 121…125. По показаниям расходомера окислителя 118 и горючего 119 поддерживают оптимальное соотношение компонентов топлива α=0,9…1,0.Process control is carried out (Fig. 13) automatically or manually. To do this, use the readings of
На фиг. 13 приведены графики изменения удельного теплового потока 128, скорости движения охлаждающей воды 129 и температуры стенки 130 вдоль камеры сгорания и сопла скважинного газогенератора. Применение переменной высоты ребер, уменьшающихся к критическому стечению, позволило предотвратить прогары в этом сечении и сделать температуру стенок сопла практически постоянной по его длине.In FIG. 13 shows graphs of changes in the
Возможно осуществление питания подогревателя газом от соседней скважины (фиг. 16).It is possible to supply gas to the heater from a neighboring well (Fig. 16).
На фиг. 17 и 18 приведен возможный вариант жидких трубопроводов окислителя 17 и горючего 18 с их коаксиальным расположением.In FIG. 17 and 18 show a possible variant of the liquid pipelines of the
Соотношение расхода воды и компонентов топлива (суммарный расход горючего и окислителя) зависит от энергетики компонентов топлива и от температуры воды и может быть выполнено в диапазонеThe ratio of water consumption to fuel components (total fuel and oxidizer consumption) depends on the energy of the fuel components and the water temperature and can be performed in the range
Gвод./(Go+Gг)=1,0…5,0Gvod ./ (Go + Gg) = 1,0 ... 5,0
Чем выше температура воды, тем больше ее потребуется в связи с тем, что ее удельная теплота испарения снижается с ростом температуры (табл. 1.)The higher the water temperature, the more it will be required due to the fact that its specific heat of evaporation decreases with increasing temperature (table 1.)
Результаты сравнения предложенного способа добычи вязкой нефти с прототипом приведены в табл. 2The comparison results of the proposed method for the production of viscous oil with the prototype are given in table. 2
Время прогрева заданного объема уменьшилось в 28 раз.The heating time for a given volume decreased by 28 times.
Закачка в пласт с поверхности земли или с морской платформы перегретой воды с докритической температурой (ниже 374°С) или с температурой выше критической (выше 374°С) и высоким избыточным давлением, позволяющим достичь указанных температур воды без кипения и без образования пара непосредственно на поверхности, но с образованием большого количества пара в призабойной или забойной зоне скважины при доставке перегретой воды наземной котельной установки.Injection into the reservoir from the surface of the earth or from an offshore platform of superheated water with a subcritical temperature (below 374 ° C) or with a temperature higher than critical (above 374 ° C) and high overpressure, which allows reaching the indicated water temperatures without boiling and without steam formation directly on surface, but with the formation of a large amount of steam in the bottomhole or bottomhole zone of the well during the delivery of superheated water from a ground-based boiler plant.
При высоком избыточном давлении в 218,5 атмосфер воду можно нагреть до критической точки, соответствующей температуре 374°C (фиг. 15). При этом плотность воды в процессе ее нагрева до критической точки останется практически неизменной от первоначальной, что позволяет доставить ее к месту использования - призабойную или забойную зону скважины в компактном виде с небольшими тепловыми потерями за счет высокой скорости из-за разницы в давлении - более высоким на поверхности земли и более низким в скважине. При этом, за счет более низкого давления в скважине произойдет вскипание воды и выброс большого количества пара в скважину.At a high overpressure of 218.5 atmospheres, water can be heated to a critical point corresponding to a temperature of 374 ° C (Fig. 15). At the same time, the density of water during its heating to a critical point will remain virtually unchanged from the original, which allows you to deliver it to the place of use - bottom-hole or bottom-hole zone of the well in a compact form with low heat loss due to high speed due to pressure difference - higher on the surface of the earth and lower in the well. At the same time, due to lower pressure in the well, water will boil and a large amount of steam will be released into the well.
В случае присутствия высокого давления в скважине, выше 218,5 атмосфер, для образования пара в нагревателе (наземной котельной установке) необходимо поднять температуру воды выше критической 374°C, для этого создать давление выше 218,5 атмосфер.In the case of the presence of high pressure in the well, above 218.5 atmospheres, for the formation of steam in the heater (ground-based boiler plant), it is necessary to raise the water temperature above the critical 374 ° C, to create a pressure above 218.5 atmospheres.
За счет давления водяного столба в подающей трубе, высота которой может составлять несколько километров, будет образовываться дополнительное давление теплоносителя - воды порядка 100-300 атмосфер. Это уменьшит нагрузку на насос воды и уменьшит энергетические затраты на его привод.Due to the pressure of the water column in the supply pipe, the height of which can be several kilometers, additional pressure of the heat carrier - water of the order of 100-300 atmospheres will be formed. This will reduce the load on the water pump and reduce the energy costs of its drive.
Применение группы изобретений позволило:The use of a group of inventions allowed:
1. Увеличить полноту сгорания топлива в скважинном газогенераторе практически до 100%, полностью исключив попадание окислителя (кислорода) в нефтеносный пласт и исключить взрывы из-за накопления кислорода и его вступления в реакцию с углеводородами. Это достигнуто соотношением расходов окислителя и горючего α=0,9…1,0.1. To increase the completeness of fuel combustion in the downhole gas generator to almost 100%, completely eliminating the ingress of oxidizing agent (oxygen) into the oil reservoir and to prevent explosions due to the accumulation of oxygen and its reaction with hydrocarbons. This is achieved by the ratio of the costs of the oxidizing agent and fuel α = 0.9 ... 1.0.
2. Подвести максимально возможное количество энергии в нагревательную скважину, при этом потратив на эту энергию минимум экономических затрат.2. To bring the maximum possible amount of energy into the heating well, while spending a minimum of economic costs on this energy.
3. На участке разработки с использованием предлагаемого метода достигается нефтеотдача 70%. Таким образом, оптимально значение соотношения компонентов топлива и водовтопливное соотношение позволило получить большую нефтеотдачу по сравнению с прототипом. Способ позволяет добывать трудноизвлекаемые нефтепродукты: битумы, сланцевую нефть и керогеносодержащие нефти за счет подогрева нефтеносного пласта до относительно высоких температур.3. At the development site using the proposed method, oil recovery of 70% is achieved. Thus, the optimal value of the ratio of the components of the fuel and water-fuel ratio allowed to obtain greater oil recovery compared with the prototype. The method allows to extract hard to recover oil products: bitumen, shale oil and kerogen-containing oil by heating the oil reservoir to relatively high temperatures.
4. Уменьшить время прогрева нефтеносного пласта до 250°C с 14 месяцев до 15 дней по сравнению с прототипом.4. To reduce the warm-up time of the oil reservoir to 250 ° C from 14 months to 15 days compared with the prototype.
5. Использовать одновременно с другими методами воздействия на нефтеносный пласт акустическое воздействие, что улучшит проницаемость нефтеносного пласта и приведет к образованию в нем микро и макротрещин.5. Use simultaneously with other methods of influencing the oil reservoir the acoustic impact, which will improve the permeability of the oil reservoir and lead to the formation of micro and macrocracks in it.
6. Использовать для скважинного газогенератора несамовоспламеняющиеся компоненты топлива за счет применение свечи зажигания.6. Use non-combustible fuel components for the downhole gas generator through the use of a spark plug.
7. Отказаться от геофизического кабеля для управления моментом воспламенения в камере сгорания скважинного газогенератора.7. Refuse the geophysical cable to control the ignition moment in the combustion chamber of the downhole gas generator.
8. Одновременно с добычей нефти добывать и утилизировать газообразные углеводороды для собственных нужд и для потребителя.8. At the same time as oil production, to produce and utilize gaseous hydrocarbons for own needs and for the consumer.
9. Улучшить экологию процесса добычи исключив выброс или сжигание газа в атмосфере без использования тепловой энергии.9. Improve the ecology of the production process by eliminating the emission or burning of gas in the atmosphere without the use of thermal energy.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014142524/03A RU2567583C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Method of viscous oil development, device for its implementation and bottomhole gas generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014142524/03A RU2567583C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Method of viscous oil development, device for its implementation and bottomhole gas generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2567583C1 true RU2567583C1 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014142524/03A RU2567583C1 (en) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Method of viscous oil development, device for its implementation and bottomhole gas generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2567583C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701268C1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-09-25 | Анастасия Александровна Самбурова | Method for measuring flow rate of oil wells |
RU2781361C1 (en) * | 2021-07-27 | 2022-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Альянс-Недра" | Device for extraction of hard-to-recover petrochemicals |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5083615A (en) * | 1990-01-26 | 1992-01-28 | The Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Aluminum alkyls used to create multiple fractures |
RU2087693C1 (en) * | 1996-11-26 | 1997-08-20 | Научно-техническое общество с ограниченной ответственностью "Волго-Уральский геоэкологический центр" | Method of treating bottom-hole zone of well |
RU2209960C2 (en) * | 2001-01-17 | 2003-08-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им.В.Д.Шашина | Method of bottomhole oil formation zone treatment and device for method embodiment |
RU2282026C1 (en) * | 2004-12-16 | 2006-08-20 | Николай Михайлович Пелых | Thermogaschemical well stimulation method with the use of coiled tubing |
RU2311529C2 (en) * | 2006-01-10 | 2007-11-27 | Федеральное казенное предприятие "Пермский пороховой завод" (ФКП "Пермский пороховой завод") | Solid-fuel gas generator for oil and gas well treatment |
RU136083U1 (en) * | 2013-07-01 | 2013-12-27 | Антон Иванович Мустейкис | STEAM GAS GENERATOR |
-
2014
- 2014-10-21 RU RU2014142524/03A patent/RU2567583C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5083615A (en) * | 1990-01-26 | 1992-01-28 | The Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Aluminum alkyls used to create multiple fractures |
RU2087693C1 (en) * | 1996-11-26 | 1997-08-20 | Научно-техническое общество с ограниченной ответственностью "Волго-Уральский геоэкологический центр" | Method of treating bottom-hole zone of well |
RU2209960C2 (en) * | 2001-01-17 | 2003-08-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им.В.Д.Шашина | Method of bottomhole oil formation zone treatment and device for method embodiment |
RU2282026C1 (en) * | 2004-12-16 | 2006-08-20 | Николай Михайлович Пелых | Thermogaschemical well stimulation method with the use of coiled tubing |
RU2311529C2 (en) * | 2006-01-10 | 2007-11-27 | Федеральное казенное предприятие "Пермский пороховой завод" (ФКП "Пермский пороховой завод") | Solid-fuel gas generator for oil and gas well treatment |
RU136083U1 (en) * | 2013-07-01 | 2013-12-27 | Антон Иванович Мустейкис | STEAM GAS GENERATOR |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2701268C1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-09-25 | Анастасия Александровна Самбурова | Method for measuring flow rate of oil wells |
RU2781361C1 (en) * | 2021-07-27 | 2022-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Альянс-Недра" | Device for extraction of hard-to-recover petrochemicals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2818692C (en) | Combustion thermal generator and systems and methods for enhanced oil recovery | |
CN102947539B (en) | Conductive-convective backflow method for destructive distillation | |
RU2306410C1 (en) | Method for thermal gaseous hydrate field development | |
US4089373A (en) | Situ coal combustion heat recovery method | |
US2421528A (en) | Underground oil recovery | |
RU2539048C2 (en) | In-situ combustion method (versions) | |
AU2011218161A1 (en) | Method and apparatus to release energy in a well | |
CN106437669A (en) | Thermal cracking fracture forming method and system for deep hot dry rock stratum mining | |
RU2399755C1 (en) | Development method of oil deposit by using thermal action on formation | |
CN104265258A (en) | Fracture-assisted combustion of oil in-situ stimulation thickened oil exploiting method | |
CN110043235A (en) | A kind of thick oil filling vaporization method burnt using underground supercritical water | |
RU2391497C1 (en) | Method to develop high-viscosity oil deposit | |
RU2403382C1 (en) | Development method of high-viscous oil deposit | |
RU2429346C1 (en) | Development method of high-viscosity oil deposit with use of in-situ combustion | |
RU2567583C1 (en) | Method of viscous oil development, device for its implementation and bottomhole gas generator | |
CN104265257A (en) | Oil in-situ combustion huff and puff oil production method for assisting catalytic ignition by filling fracturing propping agent | |
RU2471064C2 (en) | Method of thermal impact at bed | |
US3605885A (en) | Earth formation heating apparatus | |
RU2593614C1 (en) | Method for mining-well extraction scavenger oil and process equipment system therefor | |
RU2620507C1 (en) | Device for scavenger oil development | |
CN104265249B (en) | A kind of combustion in situ huff and puff oil recovery method | |
CN103114836A (en) | Steam heavy oil thermal recovery equipment and method thereof | |
RU2574085C1 (en) | Viscous oil development method and device for its implementation (versions) | |
RU2550632C1 (en) | Method of oil field development by horizontal and vertical well system using thermal impact | |
RU2421609C1 (en) | Procedure for development of high viscous oil deposit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161022 |