RU2569375C1 - Method and device for heating producing oil-bearing formation - Google Patents

Method and device for heating producing oil-bearing formation Download PDF

Info

Publication number
RU2569375C1
RU2569375C1 RU2014142478/03A RU2014142478A RU2569375C1 RU 2569375 C1 RU2569375 C1 RU 2569375C1 RU 2014142478/03 A RU2014142478/03 A RU 2014142478/03A RU 2014142478 A RU2014142478 A RU 2014142478A RU 2569375 C1 RU2569375 C1 RU 2569375C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
water
heating
heater
nuclear reactor
Prior art date
Application number
RU2014142478/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2014142478/03A priority Critical patent/RU2569375C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569375C1 publication Critical patent/RU2569375C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: method for heating producing oil-bearing formation includes delivery of water pre-heated by the heater placed at the surface under pressure through injecting well. The device for heating producing oil-bearing formation comprises a pump with drive, which input is connected to water tank and through the heater to the injecting well. At that a nuclear reactor is used as the source of thermal energy. In the bottomhole there is a heat exchanger, to which circulation loop with heat carrier of the nuclear reactor is connected through two flexible coil tubings. Upon heating at the surface water is heated additionally within the whole length of the well and in the bottomhole.
EFFECT: improved efficiency of the process.
5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано 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 и для добычи газогидратов.The invention relates to the oil industry and can be used in the development of viscous oil, paraffin oil, bitumen, oil and kerogens from sand and clay rocks of oil-containing deposits. It is also possible to produce oil and gas in offshore fields and in permafrost and for the production of gas hydrates.

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 градуса по Цельсию. 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 процентов.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 degrees Celsius. Due to the fact that the rock of the Bazhenov formation has complex capacitive and filtration properties, the coefficient of oil recovery from the Bazhenov formation during its development by traditional methods does not exceed 3-5 percent.

Наиболее распространенными способами повышения добычи высоковязкой и тяжелой нефти являются термические паро- и парогазовые технологии.The most common ways to increase the production of high-viscosity and heavy oil are thermal steam and gas technologies.

При термической обработке нефтесодержащего пласта паром происходит снижение вязкости нефти под воздействием тепла, термическое расширение нефти, актуализация газонапорного режима, рост подвижностей и фазовых проницаемостей нефти и воды, а также внутрипластовая дистилляция остаточной нефти паром.During heat treatment of an oil-containing formation by steam, oil viscosity decreases under the influence of heat, thermal expansion of oil, actualization of the gas-pressure regime, increase in mobility and phase permeability of oil and water, as well as in-situ distillation of residual oil by steam.

По сравнению с простой термической паровой технологией термическая парогазовая технология представляется более эффективной, так как присутствие в парогазовой смеси, в основном, топочных газов и, в частности, углекислого газа оказывает положительное влияние на коэффициент вытеснения нефти, увеличивает проницаемость коллектора, предупреждает разбухание глин, дополнительно снижает вязкость нефти, а также понижает водонефтяной и паронефтяной факторы.Compared to simple thermal steam technology, thermal steam-gas technology seems to be more effective, since the presence of mainly flue gases and, in particular, carbon dioxide in a gas-vapor mixture has a positive effect on the oil displacement coefficient, increases the permeability of the reservoir, prevents clay swelling, additionally reduces the viscosity of oil, and also lowers the oil-water and steam-oil factors.

Применение термической парогазовой технологии предполагает использование наземных комплексов генерирования парогазовой смеси или забойных генераторов парогазовой смеси.The use of thermal vapor-gas technology involves the use of ground-based complexes for generating a gas-vapor mixture or downhole generators of a gas-vapor mixture.

Известен разработанный ОАО «РИТЭК» забойный парогазогенератор, генерирующий парогазовую смесь непосредственно на забое и содержащий каналы для ввода воздуха, топливной смеси и воды, топливную форсунку, запальный узел и камеру сгорания с выходным соплом, при этом парогазогенератор дополнительно снабжен форкамерой и камерой испарения, на внутренней поверхности которой выполнены сужающие устройства с секторами сброса воды, а камера сгорания выполнена в виде двух коаксиально расположенных оболочек с возможностью перемещения относительно друг друга и образования рубашки охлаждения, а на наружной поверхности внутренней оболочки камеры сгорания выполнен многозаходный шнек (патент РФ №2316648, МПК Е21В 43/24, публикация 2008 г. ).A well-known downhole steam and gas generator developed by RITEK, generating a steam-gas mixture directly at the bottom and containing channels for introducing air, fuel mixture and water, a fuel nozzle, an ignition unit and a combustion chamber with an outlet nozzle, while the steam and gas generator is additionally equipped with a pre-chamber and an evaporation chamber, the inner surface of which is made narrowing devices with sectors of water discharge, and the combustion chamber is made in the form of two coaxially located shells with the possibility of moving the relative but each other and the formation of a cooling jacket, and on the outer surface of the inner shell of the combustion chamber a multi-start screw is made (RF patent No. 2316648, IPC ЕВВ 43/24, 2008 publication).

Известный парогазогенератор способен генерировать от 1 до 4 тонн парогазовой смеси в час. Максимальная температура генерируемой известным устройством парогазовой смеси (рабочий агент) - 350°С. Максимально развиваемое известным устройством давление на забое - не более 20 МПа. Известное устройство использует монотопливо, являющееся раствором аммиачной селитры с добавлением водородосодержащих компонентов. Для сжигания монотоплива используется процесс термолиза - сжигание монотоплива при высокой температуре без участия катализатора. Для инициации процесса термолиза в камере сгорания известного устройства требуется обязательный предварительный прогрев монотоплива в течение 5-6 минут до температуры 350°С в форкамере известного устройства.The well-known steam and gas generator is capable of generating from 1 to 4 tons of gas mixture per hour. The maximum temperature generated by the known device gas-vapor mixture (working agent) is 350 ° C. The maximum pressure developed by the known device at the bottom is not more than 20 MPa. The known device uses mono-fuel, which is a solution of ammonium nitrate with the addition of hydrogen-containing components. To burn mono-fuel, the thermolysis process is used - burning mono-fuel at high temperature without the participation of a catalyst. To initiate the process of thermolysis in the combustion chamber of a known device requires mandatory preheating of monofuel for 5-6 minutes to a temperature of 350 ° C in the chamber of the known device.

Недостатками известного забойного парогазогенератора, разработанного ОАО «РИТЭК», являются:The disadvantages of the well-known downhole steam and gas generator developed by RITEK are:

- относительно низкая температура генерируемой парогазовой смеси, достаточная для того, чтобы известное устройство могло бы использоваться для увеличения добычи высоковязкой и тяжелой нефти, но недостаточная для поддержания эффективного протекания процессов внутрипластового термического крекинга и внутрипластового пиролиза для извлечения нефти из керогеносодержащих пород, например, Баженовской свиты;- a relatively low temperature of the generated vapor-gas mixture, sufficient so that the known device could be used to increase the production of highly viscous and heavy oil, but insufficient to maintain the efficient processes of in-situ thermal cracking and in-situ pyrolysis to extract oil from kerogen-containing rocks, for example, the Bazhenov formation ;

- относительно низкое давление парогазовой смеси, генерируемой известным устройством, достаточное для того, чтобы известное устройство могло бы использоваться для увеличения добычи высоковязкой или тяжелой нефти, залегающей, в основном, на глубинах от 1000 до 1500 метров, но недостаточное для извлечения нефти из керогеносодержащих пород Баженовской свиты, пласты которой характеризуются аномально высоким пластовым давлением до 40-45 МПа;- the relatively low pressure of the vapor-gas mixture generated by the known device, sufficient so that the known device could be used to increase the production of highly viscous or heavy oil, lying mainly at depths from 1000 to 1500 meters, but insufficient to extract oil from kerogen-containing rocks Bazhenov Formation, the strata of which are characterized by abnormally high reservoir pressure up to 40-45 MPa;

- относительно невысокая производительность известного устройства по сравнению с наземными парогазогенерирующими установками и проблематичность увеличения производительности известного устройства в силу невозможности увеличения габаритных размеров самого известного устройства на забое, объема камеры сжигания известного устройства и того, что сжигание топливной смеси в камере сжигания известного устройства происходит с образованием открытого пламени. Производительность известного устройства детерминирована, главным образом, объемом камеры сжигания известного устройства и количеством подаваемой топливной смеси в минуту в камеру сжигания известного устройства. В случае увеличения количества подаваемой топливной смеси в минуту в камеру сжигания известного устройства стабильность процесса факельного сжигания топливной смеси понизится вплоть до прекращения процесса факельного сжигания топлива;- the relatively low productivity of the known device compared to ground-based gas-generating plants and the difficulty of increasing the productivity of the known device due to the impossibility of increasing the overall dimensions of the most famous device at the bottom, the volume of the combustion chamber of the known device and the fact that the fuel mixture is burned in the combustion chamber of the known device open flame. The performance of the known device is determined mainly by the volume of the combustion chamber of the known device and the amount of fuel mixture supplied per minute to the combustion chamber of the known device. In the case of increasing the amount of the supplied fuel mixture per minute into the combustion chamber of the known device, the stability of the process of flaring the fuel mixture will decrease until the process of flaring fuel is stopped;

- использование известным устройством только специального монотоплива (жидкая топливная смесь) и невозможность использования других жидких топливных смесей или газообразных топливных смесей на основе метана;- the use of a known device only special monofuel (liquid fuel mixture) and the inability to use other liquid fuel mixtures or gaseous fuel mixtures based on methane;

- необходимость обязательного предварительного нагрева монотоплива до температуры 350°С перед его подачей в камеру сгорания известного устройства;- the need for mandatory pre-heating of monofuel to a temperature of 350 ° C before it is fed into the combustion chamber of a known device;

- невозможность обогащения парогазовой смеси, генерируемой известным устройством, дополнительными компонентами, например азотом, углекислым газом, водородом и другими газами;- the inability to enrich the gas-vapor mixture generated by the known device, additional components, such as nitrogen, carbon dioxide, hydrogen and other gases;

- генерирование известным устройством парогазовой смеси с неизменным содержанием в парогазовой смеси только воды и топочных газов, образующихся в результате сжигания монотоплива;- generation by a known device of a gas-vapor mixture with an unchanged content in the gas-vapor mixture of only water and flue gases resulting from the combustion of monofuel;

- в составе парогазовой смеси, генерируемой известным устройством, присутствует сажа, которая образуется при факельном сжигании монотоплива и присутствие которой является нежелательным при парогазовой обработке нефтесодержащих и керогеносодержащих пластов.- in the composition of the gas-vapor mixture generated by the known device, there is soot, which is formed during the flaring of monofuel and the presence of which is undesirable in the gas-vapor treatment of oil-containing and kerogen-containing formations.

Известны каталитические теплогенераторы (патенты РФ № №2124674, 2232942, 2380612), использующие для генерации тепла принцип каталитического беспламенного окисления жидких и газообразных топлив или топливных смесей, относящиеся к теплоэнергетике, и которые могут быть использованы в промышленности, сельском хозяйстве, жилищно-комунальном хозяйстве, на транспорте и других областях для автономного водяного отопления воздушного обогрева, а также горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, зданий и сооружений.Catalytic heat generators are known (RF patents №2124674, 2232942, 2380612), which use the principle of catalytic flameless oxidation of liquid and gaseous fuels or fuel mixtures related to heat energy for heat generation, and which can be used in industry, agriculture, housing and communal services , in transport and other areas for autonomous water heating of air heating, as well as hot water supply for residential and industrial premises, buildings and structures.

Несмотря на все свои преимущества этих специфических устройств, относящихся к теплоэнергетике и предназначенных для генерации тепла, известные каталитические теплогенераторы не могут быть непосредственно использованы для генерации парогазовой или парогазокаталитической смеси на забое скважины по следующим основным причинам:Despite all the advantages of these specific devices related to the power system and designed to generate heat, the well-known catalytic heat generators cannot be directly used to generate gas-vapor or vapor-gas-catalytic mixture at the bottom of the well for the following main reasons:

- габаритные размеры и конструктивные особенности известных устройств не позволяют использовать их на забое скважины;- overall dimensions and design features of the known devices do not allow their use in the bottom of the well;

- конструкции каталитических реакторов известных устройств не предназначены для генерирования парогазовой смеси непосредственно в каталитических реакторах устройств и при непосредственном контакте катализатора с топливной смесью. Съем генерируемого в результате реакции каталитического окисления топлива тепла в известных устройствах происходит за счет использования разного рода теплообменных поверхностей или теплообменников, помещенных в каталитические реакторы известных устройств;- the design of the catalytic reactors of known devices are not intended to generate a gas-vapor mixture directly in the catalytic reactors of the devices and in direct contact of the catalyst with the fuel mixture. The heat generated as a result of the catalytic oxidation reaction of fuel in known devices occurs due to the use of various kinds of heat exchange surfaces or heat exchangers placed in catalytic reactors of known devices;

- конструкции известных устройств не предусматривают возможность дополнительного обогащения продуктов каталитического беспламенного сжигания топлива или топливных смесей водой, газами и наноразмерными частицами катализатора;- designs of known devices do not provide for the possibility of additional enrichment of products of catalytic flameless combustion of fuel or fuel mixtures with water, gases and nanosized catalyst particles;

- конструкции каталитических реакторов известных устройств и типы катализаторов, используемых в каталитических реакторах известных устройств, предполагают минимизацию выбросов углекислого газа и окислов азота, в то время как процесс каталитического беспламенного сжигания жидких или газообразных топливных смесей в заявляемом забойном каталитическом генераторе парогазокаталитической смеси предполагает, напротив, их максимизацию в составе продуктов каталитического сжигания.- the designs of catalytic reactors of known devices and the types of catalysts used in catalytic reactors of known devices involve minimizing the emission of carbon dioxide and nitrogen oxides, while the process of catalytic flameless combustion of liquid or gaseous fuel mixtures in the inventive downhole catalytic generator of a vapor-gas-catalytic mixture assumes, on the contrary, their maximization in the composition of catalytic combustion products.

Известен также способ термохимического воздействия на пористую среду, в соответствии с которым в продуктивный пласт вместе с водой закачиваются частицы металла, через которые в свою очередь прокачивается реагент - щелочь или кислота. В результате химической экзотермической реакции происходит прогрев продуктивного пласта, для регулирования температуры которого в последующем в продуктивный пласт закачиваются потокорегулирующие реагенты (патент РФ №2399752, E21B 43/24, публикация 2010 г.).There is also known a method of thermochemical exposure of a porous medium, according to which metal particles are pumped into the reservoir with water, through which, in turn, a reagent is pumped - alkali or acid. As a result of a chemical exothermic reaction, the productive formation is heated, to control the temperature of which subsequently flow-control reagents are pumped into the reservoir (patent of the Russian Federation No. 2399752, E21B 43/24, publication 2010).

Недостатками известного способа является следующее:The disadvantages of this method is the following:

- способ предполагает закачку в продуктивные пласты большого объема воды, что, несомненно, ведет к чрезмерному обводнению продуктивного пласта;- the method involves the injection into the reservoir of large volumes of water, which, of course, leads to excessive flooding of the reservoir;

- способ для генерирования внутрипластовых экзотермических химических реакций предполагает использование щелочей и кислот, что усложняет и удорожает процесс термической обработки продуктивного пласта;- the method for generating in-situ exothermic chemical reactions involves the use of alkalis and acids, which complicates and increases the cost of heat treatment of the reservoir;

- способ не может быть использован для извлечения нефти из керогена, так как рабочая температура известного метода (200 градусов по Цельсию) является для этого недостаточно высокой;- the method cannot be used to extract oil from kerogen, since the working temperature of the known method (200 degrees Celsius) is not high enough for this;

- способ также имеет весьма сложный алгоритм термической обработки продуктивного пласта, заключающийся в последовательной реализации трех отдельных операций: (а) закачка воды с частицами металла, (б) прокачка реагента и (в) закачка потокорегулирующих реагентов;- the method also has a very complex algorithm for heat treatment of the reservoir, which consists in the sequential implementation of three separate operations: (a) pumping water with metal particles, (b) pumping the reagent and (c) pumping the flow control reagents;

- способ предполагает закачку в продуктивный пласт большого количества холодной воды и холодных потокорегулирующих реагентов, понижающих температуру продуктивного пласта, что снижает эффективность термохимического воздействия на пористую среду.- the method involves the injection into the reservoir of a large amount of cold water and cold flow control agents that lower the temperature of the reservoir, which reduces the effectiveness of thermochemical effects on the porous medium.

Аналогом заявляемого изобретения является способ обработки пласта, включающий спуск в скважину нагревателя, подачу газовоздушной смеси, подачу в пласт тепла сжигаемых газов, при этом в скважину спускают в качестве нагревателя каталитическую печь, осуществляют нагрев катализатора до температуры каталитического горения смеси, подачу газовоздушной смеси с содержанием метана от 2,35-4,89 и от 16-64,5 объемных процента (заявка РФ на изобретение №2004121821, E21B 43/24, публикация 2006 г.).An analogue of the claimed invention is a method of treating a formation, including descent into a well of a heater, supplying a gas-air mixture, supplying heat of combusted gases to the formation, while a catalytic furnace is lowered into the well as a heater, the catalyst is heated to the temperature of the catalytic combustion of the mixture, and the gas-air mixture is supplied with the content methane from 2.35-4.89 and from 16-64.5 volume percent (RF application for invention No. 2004121821, E21B 43/24, publication 2006).

К недостаткам известного способа относится:The disadvantages of this method include:

- продуктом каталитического сжигания в каталитической печи газовоздушной смеси является высокотемпературная газовоздушная смесь, которая содержит незначительное количество топочных газов. Из современного уровня техники известно, что топочные газы (углекислый газ и окислы азота) благоприятствуют повышению нефтеотдачи нефтесодержащих и/или керогеносодержащих пластов. При попадании в пласт большого количества углекислого газа и окислов азота растет коэффициент вытеснения нефти, увеличивается проницаемость коллектора, снижается вязкость нефти, понижаются водонефтяной и паронефтяной факторы, при этом присутствие указанных выше газов и их окислов в нефтесодержащих и/или керогеносодержащих пластах препятствует разбуханию глин, что особенно важно для коллекторов с высоким процентным содержанием глины, например коллекторов Баженовской свиты. Поэтому незначительное содержание топочных газов в продукте каталитического сжигания известного устройства не может привести к существенному увеличению нефтеотдачи нефтесодержащих и/или керогеносодержащих пластов и это является первым недостатком известного устройства;- the product of catalytic combustion in a catalytic furnace gas-air mixture is a high-temperature gas-air mixture, which contains a small amount of flue gases. It is known from the state of the art that flue gases (carbon dioxide and nitrogen oxides) favor enhanced oil recovery of oil-containing and / or kerogen-containing formations. When a large amount of carbon dioxide and nitrogen oxides enters the formation, the oil displacement coefficient increases, the permeability of the reservoir increases, the viscosity of the oil decreases, the water-oil and vapor-oil factors decrease, while the presence of the above gases and their oxides in oil-containing and / or kerogen-containing formations prevents clay swelling, which is especially important for collectors with a high percentage of clay, for example, collectors of the Bazhenov Formation. Therefore, the low content of flue gases in the product of catalytic combustion of the known device cannot lead to a significant increase in oil recovery of oil-containing and / or kerogen-containing formations and this is the first disadvantage of the known device;

Приемлемыми температурами воздействия на горную породу (например, песчаник) околоскважинного пространства являются температуры от 400 до 800 градусов по Цельсию, при которых активно развивается процесс шелушения горной породы и растет макро- и микротрещиноватость коллектора. Для получения таких температур в зоне нефтесодержащего или керогеносодержащего пласта известное устройство должно быть расположено в скважине выше и на расстоянии, как минимум, 800-1000 метров от нефтесодержащего или керогеносодержащего пласта. В этом случае вследствие тепловых потерь температура в зоне нефтесодержащего и/или керогеносодержащего пласта понизится до 700-800 градусов по Цельсию.Acceptable temperatures for impacting a rock (e.g., sandstone) in the near-wellbore space are temperatures from 400 to 800 degrees Celsius, at which the process of peeling of the rock is actively developing and the macro- and microcracking of the reservoir is growing. To obtain such temperatures in the zone of an oil-containing or kerogen-containing formation, the known device must be located in the well above and at a distance of at least 800-1000 meters from the oil-containing or kerogen-containing formation. In this case, due to heat losses, the temperature in the zone of the oil-containing and / or kerogen-containing formation will drop to 700-800 degrees Celsius.

Известны способ и устройство для разработки труднодоступной нефти и скважинный газогенератор по патенту РФ на изобретение №2447276, МПК E21B 43/24, опубл. 10.04.2012 г.A known method and device for the development of hard-to-reach oil and a downhole gas generator according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2447276, IPC E21B 43/24, publ. 04/10/2012

Этот способ включает образование рабочего агента и подачу его под давлением в нефтесодержащие через нагнетательную скважину, при этом в качестве рабочего агента используют парогазокаталитическую смесь, образованную при сжигании в каталитическом реакторе жидкой или газообразной углеродсодержащей топливной смеси за счет экзотермической реакции каталитического беспламенного окисления жидких или газообразных углеродсодержащих топливных смесей и последующем смешении полученного продукта с обогатительной смесью, содержащей катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт, в качестве катализатора применен перманганат калия, растворенный в воде. Жидкая топливная смесь состоит предпочтительно из воды, метанола и перекиси водорода, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют газообразную смесь, включающую углекислый газ и азот.This method involves the formation of a working agent and its supply under pressure to an oil-containing one through an injection well, while the vapor-gas-catalytic mixture formed during the combustion of a liquid or gaseous carbon-containing fuel mixture in a catalytic reactor due to the exothermic reaction of a catalytic flameless oxidation of liquid or gaseous carbon-containing fuel mixtures and the subsequent mixing of the obtained product with a concentration mixture containing catalysis torus to provide in-situ thermocouple gas-catalytic effects on the reservoir, potassium permanganate dissolved in water was used as a catalyst. The liquid fuel mixture preferably consists of water, methanol and hydrogen peroxide, while a gaseous mixture comprising carbon dioxide and nitrogen is used as an enrichment mixture to obtain a working agent.

Это устройство выполнено в виде баков горючего и обогатительной смеси, соединенных при помощи колтюбингов со скважинным газогенератором, установленным в обсадной колонне нагнетательной скважины и содержащим корпус, каналы топлива и обогатительной смеси, камеру сгорания и выходное сопло, что сопло выполнено сужающимся. Жидкая топливная смесь состоит предпочтительно из воды, метанола и перекиси водорода, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента использована газообразная смесь, включающая углекислый газ и азотThis device is made in the form of tanks of fuel and concentration mixture, connected by means of coiled tubing to a downhole gas generator installed in the casing of the injection well and containing a housing, fuel and concentration mixture channels, a combustion chamber and an exit nozzle, which the nozzle is made narrowing. The liquid fuel mixture preferably consists of water, methanol and hydrogen peroxide, while a gaseous mixture comprising carbon dioxide and nitrogen is used as an enrichment mixture to obtain a working agent

Скважинный газогенератор содержит камеру сгорания и сопло.The downhole gas generator comprises a combustion chamber and a nozzle.

Недостатки - высокая стоимость оборудования, в котором в качестве катализатора используются благородные металлы: золото и платина. Кроме того, катализатор, размещенный в скважинном газогенераторе, в процессе работы покрывается слоем углерода из-за неполного сжигания топлива. Применение наночастиц только ухудшает ситуацию, так как между ними более интенсивно осаждается углерод. Все это снижает эффективность ретортинга нефтеносного пласта.Disadvantages - the high cost of equipment in which noble metals are used as a catalyst: gold and platinum. In addition, the catalyst placed in the downhole gas generator during operation is covered with a layer of carbon due to incomplete combustion of fuel. The use of nanoparticles only worsens the situation, since carbon is more precipitated between them. All this reduces the effectiveness of retorting the oil reservoir.

Известны способ и устройство для подогрева продуктивного пласта по патенту РФ №2377402, МПК E21B 43/24, опубл.27.12. 2009 г.The known method and device for heating the reservoir according to the patent of the Russian Federation No. 2377402, IPC E21B 43/24, publ. 27.12. 2009 year

Этот способ предусматривает закачку подогретой в нагревателе, расположенном в выхлопном устройстве газоперекачивающего агрегата, воды и закачку ее в продуктивный пласт.This method involves the injection of water heated in a heater located in the exhaust device of the gas pumping unit and its injection into the reservoir.

Это устройство содержит насос с приводом, вход которого соединен с емкостью для воды, а выход - с нагнетательной скважиной. Согласно изобретению устройство имеет газоперекачивающий агрегат, содержащий газотурбинный двигатель и свободную турбину, газовую магистраль с природным газом, топливную магистраль, подсоединенную к газовой магистрали для подачи топлива в газотурбинный двигатель, компрессор для перекачки природного газа и повышения давления в газовой магистрали и теплообменник. Этот теплообменник установлен по линии воды после насоса в выхлопном устройстве газоперекачивающего агрегата. Выхлопное устройство установлено за свободной турбиной. Ротор свободной турбины соединен с компрессором для перекачки газа.This device contains a pump with a drive, the inlet of which is connected to a water tank, and the outlet to an injection well. According to the invention, the device has a gas pumping unit comprising a gas turbine engine and a free turbine, a natural gas gas line, a fuel line connected to a gas line to supply fuel to the gas turbine, a compressor for pumping natural gas and increasing pressure in the gas line, and a heat exchanger. This heat exchanger is installed along the water line after the pump in the exhaust device of the gas pumping unit. An exhaust device is installed behind a free turbine. The rotor of a free turbine is connected to a compressor for pumping gas.

Недостатки - относительно низкая энергетическая эффективность способа и устройства, обусловленная тем, что вследствие теплообмена в обсадной колонне нагнетательной скважины температура воды снижается примерно на 100°C на каждый километр глубины. При глубине залегания продуктивного пласта более 3 км более 70% энергии не доходит до продуктивного пласта.Disadvantages - the relatively low energy efficiency of the method and device, due to the fact that due to heat transfer in the casing of the injection well, the water temperature decreases by about 100 ° C per kilometer of depth. With a depth of more than 3 km in the reservoir, more than 70% of the energy does not reach the reservoir.

Задачи создания изобретения, совпадающие с техническим результатом, - повышение КПД процесса.The objectives of the invention, consistent with the technical result, is to increase the efficiency of the process.

Решение указанных задач достигнуто в способе подогрева продуктивного нефтеносного пласта, включающем подачу предварительно подогретой в нагревателе, размещенном на поверхности, воды под давлением через нагнетательную скважину, отличающемся тем, что подогреватель работает от ядерного реактора, после подогрева на поверхности дополнительно подогревают воду по всей длине скважины и в забое. Ядерный реактор используют для подогрева воды в нагнетательной скважине и теплообменниках нескольких скважин месторождения. Подогрев выполняют в течение 1-500 суток.The solution of these problems was achieved in a method of heating a productive oil reservoir, including the supply of pre-heated water in a heater placed on the surface under pressure through an injection well, characterized in that the heater works from a nuclear reactor, after heating on the surface, water is additionally heated along the entire length of the well and in the face. A nuclear reactor is used to heat water in the injection well and heat exchangers of several wells in the field. Heating is performed within 1-500 days.

Решение указанных задач достигнуто в устройстве для подогрева продуктивного нефтеносного пласта, содержащем насос с приводом, вход которого соединен с емкостью для воды, а выход - через подогреватель с нагнетательной скважиной, отличающемся тем, что в качестве источника тепловой энергии для подогревателя используют ядерный реактор, в забое скважины установлен теплообменник, к которому при помощи двух гибких трубопроводов колюбингов присоединен контур циркуляции теплоносителя ядерного реактора. Подогреватель может быть соединен трубопроводами подачи воды с несколькими нагнетательными скважинами месторождения, а ядерный реактор соединен трубопроводами циркуляции теплоносителя с несколькими нагнетательными скважинами месторождения.The solution of these problems was achieved in a device for heating a productive oil reservoir containing a pump with a drive, the input of which is connected to a water tank, and the output through a heater with an injection well, characterized in that a nuclear reactor is used as a source of thermal energy for the heater, a heat exchanger is installed to the bottom of the well, to which a coolant circuit of a nuclear reactor is connected using two flexible piping of the tubing. The heater may be connected by water supply pipelines to several injection wells of the field, and the nuclear reactor may be connected by coolant circulation pipelines to several injection wells of the field.

Сущность изобретения поясняется на чертежах (фиг. 1…3), где:The invention is illustrated in the drawings (Fig. 1 ... 3), where:

на фиг. 1 - схема устройства,in FIG. 1 is a diagram of a device,

на фиг. 2 приведена схема устройства с двумя нагнетательными и двумя добывающими скважинами,in FIG. 2 shows a diagram of a device with two injection and two production wells,

на фиг. 3 показана схема с тремя и более нагнетательными скважинами.in FIG. 3 shows a diagram with three or more injection wells.

Устройство для подогрева продуктивного нефтесодержащего пласта 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 верхней части обсадной колонны 2 в устье т.е. выше поверхности 7 породы 8, выполнен коллектор 9. Горизонтальный участок 5 выполнен в пределах продуктивного пласта 10.A device for heating a productive oil-containing formation contains an injection well 1, in which a casing 2 is installed, having vertical and horizontal sections 3 and 4, respectively. Perforation 5 was performed on the entire horizontal section 4. In the upper part of the casing 2 at the mouth, i.e. above the surface 7 of the rock 8, the collector is made 9. The horizontal section 5 is made within the reservoir 10.

Устройство имеет следующее оборудование, установленное на поверхности 7 (фиг. 1): бак воды 11, трубопровод воды 12, клапан 13, насос воды 14, подогреватель воды 15. Подача тепла к подогревателю воды 15 осуществляется от ядерного реактора 16, который трубопроводами рециркуляции теплоносителя 17 и 18 соединен с нагревателем воды 15. Трубопровод рециркуляции теплоносителя 17 содержит насос 19. Выход из подогревателя 15 трубопроводом 20 соединен с коллектором 9 и далее с обсадной колонной 2 нагнетательной скважины 1.The device has the following equipment installed on surface 7 (Fig. 1): a water tank 11, a water pipe 12, a valve 13, a water pump 14, a water heater 15. Heat is supplied to the water heater 15 from a nuclear reactor 16, which is recycled through coolant pipelines 17 and 18 is connected to the water heater 15. The recirculation pipe of the coolant 17 contains a pump 19. The outlet of the heater 15 by a pipe 20 is connected to the manifold 9 and then to the casing 2 of the injection well 1.

Система дополнительного нагрева воды в скважине содержит систему подачи теплоносителя и систему возврата теплоносителя. Система подачи теплоносителя содержит трубопровод теплоносителя 21, насос 22 и первый колтюбинг 23 с гибким трубопроводом 24, который опущен с нагнетательную скважину 1 и соединен с установленным в нем теплообменником 25. Система возврата теплоносителя содержит присоединенный к ядерному реактору 16 трубопровод возврата 26 с клапаном 27, второй колтюбинг 28 и гибкий трубопровод 29, проходящий в обсадной колонне и соединенный с теплообменником 25.The system for additional heating of water in the well comprises a coolant supply system and a coolant return system. The coolant supply system includes a coolant pipe 21, a pump 22 and a first coiled tubing 23 with a flexible pipe 24, which is lowered from the injection well 1 and connected to a heat exchanger 25 installed therein. The coolant return system comprises a return pipe 26 connected to the nuclear reactor 16, with a valve 27, a second coiled tubing 28 and a flexible conduit 29 extending in the casing and connected to the heat exchanger 25.

Нефть добывают из добывающей скважины 30 при помощи эксплуатационной колонны 31, на устье которой находится коллектор 32, к которому трубопроводом 33 присоединен вход насоса 34. Выход из насоса 34 через устройство очистки 35 соединен с нефтепроводом 36.Oil is extracted from the producing well 30 using a production casing 31, at the mouth of which there is a manifold 32, to which the inlet of the pump 34 is connected by a pipe 33. The outlet of the pump 34 through the cleaning device 35 is connected to the oil pipe 36.

На фиг. 2 приведено аналогичное устройство с использование двух нагнетательных скважин, а на фиг. 3 - с применением трех и более скважин. Один подогреватель 15 и один ядерный реактор 16 используют для любого числа нагнетательных скважин.In FIG. 2 shows a similar device using two injection wells, and FIG. 3 - using three or more wells. One heater 15 and one nuclear reactor 16 are used for any number of injection wells.

РАБОТА УСТРОЙСТВАDEVICE OPERATION

При работе в бак воды заправляют воду из водоема или водопровода.When working in a water tank, water is charged from a reservoir or water supply system.

После этого запускают ядерный реактор 16 и открывают клапаны 13, 23 и 27 и подогретая вода подается из бака воды 11 по трубопроводу 12 через клапан 13 и насос 14 в подогреватель воды 15 и далее по трубопроводу 20 - в коллектор 9 обсадной колонны 1.After that, the nuclear reactor 16 is started and the valves 13, 23 and 27 are opened and the heated water is supplied from the water tank 11 through the pipe 12 through the valve 13 and the pump 14 to the water heater 15 and then through the pipe 20 to the casing manifold 9.

Одновременно из ядерного реактора 16 теплоноситель по трубопроводу циркуляции 17 насосом 18 подается в подогреватель воды 15 и, охладившись, возвращается в ядерный реактор 16 по трубопроводу циркуляции 18. Подогретая вода поступает в коллектор 9 и далее в обсадную колонну 2, где по мере продвижения к забою охлаждается на 100…300°C.At the same time, from the nuclear reactor 16, the coolant is pumped through the circulation pipe 17 to the water heater 15 by the pump 18 and, having cooled, is returned to the nuclear reactor 16 through the circulation pipe 18. The heated water enters the collector 9 and then into the casing 2, where, as it moves towards the bottom cooled by 100 ... 300 ° C.

Чтобы этого не происходило, теплоноситель по гибким трубопроводам 24 и 29 циркулирует через теплообменник 25, при этом подогревает воду не только в районе установки теплообменника 29, но и в самой обсадной колоне 2, частично или полностью компенсируя охлаждение горячей воды в ней.To prevent this, the coolant through flexible pipes 24 and 29 circulates through the heat exchanger 25, while heating water not only in the area of installation of the heat exchanger 29, but also in the casing 2 itself, partially or completely compensating for the cooling of hot water in it.

Происходит подогрев грунта 8 в продуктивном пласте 9: подогрев вязкой нефти и испарение легких фракций нефти.There is a heating of the soil 8 in the reservoir 9: heating of viscous oil and evaporation of light oil fractions.

Нефть добывают из добывающей скважины 30 эксплуатационной колонны 31 при помощи насоса 34. Нефть после очистки и сепарации в устройстве очистки 35 передается в нефтепровод 36 и далее к потребителю.Oil is extracted from the production well 30 of the production casing 31 using a pump 34. After cleaning and separation in the cleaning device 35, the oil is transferred to the oil pipeline 36 and then to the consumer.

Применение группы изобретений позволило:The use of a group of inventions allowed:

1. Подвести максимально возможное количество энергии в нагревательную скважину, при этом потратив на эту энергию минимум экономических затрат.1. To bring the maximum possible amount of energy into the heating well, while spending a minimum of economic costs on this energy.

2. На участке разработки с использованием предлагаемого метода достигается нефтеотдача 75%. Таким образом, оптимальное значение соотношения компонентов топлива и водотопливное 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.2. At the development site using the proposed method, oil recovery of 75% 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 to 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.

3. Уменьшить время прогрева нефтеносного пласта до 250°C в 20…30 раз по сравнению с прототипом.3. To reduce the heating time of the oil reservoir to 250 ° C in 20 ... 30 times compared with the prototype.

Claims (5)

1. Способ подогрева продуктивного нефтеносного пласта, включающий подачу предварительно подогретой в подогревателе, размещенном на поверхности, воды под давлением через нагнетательную скважину, отличающийся тем, что подогреватель работает от ядерного реактора, после подогрева на поверхности дополнительно подогревают воду по всей длине скважины и в забое.1. A method of heating a productive oil reservoir, including the supply of pre-heated in a heater located on the surface, pressurized water through an injection well, characterized in that the heater works from a nuclear reactor, after heating on the surface, water is additionally heated along the entire length of the well and in the bottom hole . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ядерный реактор используют для подогрева воды в нагнетательной скважине и теплообменниках нескольких скважин месторождения.2. The method according to p. 1, characterized in that the nuclear reactor is used to heat water in the injection well and heat exchangers of several wells of the field. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подогрев выполняют в течение 1-500 суток.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the heating is performed within 1-500 days. 4. Устройство для подогрева продуктивного нефтеносного пласта, содержащее насос с приводом, вход которого соединен с емкостью для воды, а выход - через подогреватель с нагнетательной скважиной, отличающийся тем, что в качестве источника тепловой энергии для подогревателя используют ядерный реактор, в забое скважины установлен теплообменник, к которому при помощи двух гибких трубопроводов колюбингов присоединен контур циркуляции теплоносителя ядерного реактора.4. A device for heating a productive oil reservoir containing a pump with a drive, the input of which is connected to a water tank, and the output through a heater with an injection well, characterized in that a nuclear reactor is used as a source of thermal energy for the heater; a heat exchanger to which, with the help of two flexible pipelines, is connected to the circulation loop of the coolant of a nuclear reactor. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, подогреватель соединен трубопроводами подачи воды с несколькими нагнетательными скважинами месторождения, а ядерный реактор соединен трубопроводами циркуляции теплоносителя с несколькими нагнетательными скважинами месторождения. 5. The device according to p. 4, characterized in that the heater is connected by water supply pipelines to several injection wells of the field, and the nuclear reactor is connected by coolant circulation pipelines to several injection wells of the field.
RU2014142478/03A 2014-10-21 2014-10-21 Method and device for heating producing oil-bearing formation RU2569375C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014142478/03A RU2569375C1 (en) 2014-10-21 2014-10-21 Method and device for heating producing oil-bearing formation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014142478/03A RU2569375C1 (en) 2014-10-21 2014-10-21 Method and device for heating producing oil-bearing formation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2569375C1 true RU2569375C1 (en) 2015-11-27

Family

ID=54753447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014142478/03A RU2569375C1 (en) 2014-10-21 2014-10-21 Method and device for heating producing oil-bearing formation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2569375C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113251232A (en) * 2021-06-29 2021-08-13 成都创源油气技术开发有限公司 Gas storage wellhead throttling device
WO2022206713A1 (en) * 2021-03-29 2022-10-06 北京红蓝黑能源科技有限公司 Method and device for heating formation water directionallay and quantitatively in delayed manner

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6079499A (en) * 1996-10-15 2000-06-27 Shell Oil Company Heater well method and apparatus
RU2204696C1 (en) * 2001-09-25 2003-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-технологическая компания "Российский межотраслевой научно-технический комплекс "Нефтеотдача" Bottom-hole water heater for injection well
RU2211318C2 (en) * 2000-11-21 2003-08-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт им. акад. А.П. Крылова" Method of recovery of viscous oil with heat stimulation of formation
RU2377402C1 (en) * 2008-08-04 2009-12-27 Николай Борисович Болотин Device to force water in well
RU2009118919A (en) * 2006-10-20 2010-11-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. (NL) METHOD FOR IN SITU THERMAL PROCESSING USING A CLOSED CIRCUIT HEATING SYSTEM
RU2518649C2 (en) * 2008-10-13 2014-06-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Using self-regulating nuclear reactors in treating subsurface formation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6079499A (en) * 1996-10-15 2000-06-27 Shell Oil Company Heater well method and apparatus
RU2211318C2 (en) * 2000-11-21 2003-08-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт им. акад. А.П. Крылова" Method of recovery of viscous oil with heat stimulation of formation
RU2204696C1 (en) * 2001-09-25 2003-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-технологическая компания "Российский межотраслевой научно-технический комплекс "Нефтеотдача" Bottom-hole water heater for injection well
RU2009118919A (en) * 2006-10-20 2010-11-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. (NL) METHOD FOR IN SITU THERMAL PROCESSING USING A CLOSED CIRCUIT HEATING SYSTEM
RU2377402C1 (en) * 2008-08-04 2009-12-27 Николай Борисович Болотин Device to force water in well
RU2518649C2 (en) * 2008-10-13 2014-06-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Using self-regulating nuclear reactors in treating subsurface formation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022206713A1 (en) * 2021-03-29 2022-10-06 北京红蓝黑能源科技有限公司 Method and device for heating formation water directionallay and quantitatively in delayed manner
CN116057252A (en) * 2021-03-29 2023-05-02 北京红蓝黑能源科技有限公司 Method and equipment for directionally and quantitatively heating formation water in delayed mode
CN113251232A (en) * 2021-06-29 2021-08-13 成都创源油气技术开发有限公司 Gas storage wellhead throttling device
CN113251232B (en) * 2021-06-29 2021-11-12 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探开发研究院 Gas storage wellhead throttling device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2447276C1 (en) Method of thermal exposure of oil-containing and/or kerogen-containing beds with high-viscosity and heavy oil and device for its realisation
AU2010359821B2 (en) Apparatus for thermally treating an oil reservoir
RU2537712C2 (en) Heating of underground hydrocarbon formations by circulating heat-transfer fluid
CN100400793C (en) Methods and systems for heating a hydrocarbon containing formation in situ with an opening contacting the earth's surface at two locations
Sanyal et al. Geothermal power capacity from petroleum wells–some case histories of assessment
US20050239661A1 (en) Downhole catalytic combustion for hydrogen generation and heavy oil mobility enhancement
RU2576267C1 (en) Method for combined effect on formations containing hydrocarbons and/or solid organic substances and device for implementing said method
US20130341015A1 (en) Downhole combustor
BRPI0617005A2 (en) apparatus and method for extracting oil from shale oil and system for in situ extraction of oil from shale oil
RU2060378C1 (en) Method for developing oil stratum
RU2601626C1 (en) Method and system for supply of heat energy to horizontal well bore
US7665525B2 (en) Reducing the energy requirements for the production of heavy oil
WO2008128252A1 (en) Apparatus, system, and method for in-situ extraction of hydrocarbons
US10041340B2 (en) Recovery from a hydrocarbon reservoir by conducting an exothermic reaction to produce a solvent and injecting the solvent into a hydrocarbon reservoir
CA2791318A1 (en) Steam flooding with oxygen injection, and cyclic steam stimulation with oxygen injection
RU2569375C1 (en) Method and device for heating producing oil-bearing formation
Miller et al. Proposed air injection recovery of cold-produced heavy oil reservoirs
Ameli et al. Thermal recovery processes
CN114876429B (en) Method for exploiting heavy oil reservoir by utilizing shaft catalytic heat generation
RU2433255C1 (en) Method of gas hydrate development
CN204729075U (en) A kind of petroleum thermal recovery system
RU159925U1 (en) DEVICE FOR HEATING PRODUCTIVE OIL-CONTAINING LAYER
RU2569382C1 (en) Downhole gas generator
RU2559250C1 (en) Bottomhole catalytic assembly for thermal impact on formations containing hydrocarbons and solid organic substances
RU2704684C1 (en) Method for production of high-technology oil and technological complex for its implementation