RU2602094C1 - Способ термической добычи нефти - Google Patents

Способ термической добычи нефти Download PDF

Info

Publication number
RU2602094C1
RU2602094C1 RU2015132129/03A RU2015132129A RU2602094C1 RU 2602094 C1 RU2602094 C1 RU 2602094C1 RU 2015132129/03 A RU2015132129/03 A RU 2015132129/03A RU 2015132129 A RU2015132129 A RU 2015132129A RU 2602094 C1 RU2602094 C1 RU 2602094C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
wells
coal
injection
injection well
Prior art date
Application number
RU2015132129/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Фёдорович Косолапов
Original Assignee
Анатолий Фёдорович Косолапов
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 Анатолий Фёдорович Косолапов filed Critical Анатолий Фёдорович Косолапов
Priority to RU2015132129/03A priority Critical patent/RU2602094C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2602094C1 publication Critical patent/RU2602094C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/243Combustion in situ
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/243Combustion in situ
    • E21B43/247Combustion in situ in association with fracturing processes or crevice forming processes

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение коэффициента извлечения нефти до 90% на любых месторождениях с угольными пластами, в т. ч. на полностью обводненных и выработавших запасы. Способ термической добычи нефти из нефтеносного пласта, расположенного выше или ниже угольного пласта, включает бурение нагнетательной, нефтедобывающих, дутьевых, газоотводящих скважин, создание в угольном пласте очага горения. Причем дутьевые горизонтальные обсаженные скважины бурят в угольном пласте в направлении к нагнетательной скважине. Между ними в угольном пласте в направлении к нагнетательной скважине бурят газоотводящие вертикально-горизонтальные скважины, обсаженные перфорированными трубами. В промежутках между дутьевыми и газоотводящими скважинами бурят в нефтеносном пласте в направлении к нагнетательной скважине нефтедобывающие вертикально-горизонтальные необсаженные или обсаженные перфорированными трубами скважины. Между забоями дутьевых и газоотводящих скважин осуществляют гидроразрыв угольного пласта и огневую сбойку при подаче дутья. Создают в угольном пласте круговой фронт горения угля и синфазный с ним круговой пароводяной фронт вокруг нагнетательной скважины, через сутки начинают нагнетать воду в нагнетательную скважину, после чего запускают нефтедобывающие скважины и начинают отбор нефти. 2 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при термической добыче нефти.
Известен целый ряд тепловых способов добычи нефти. Один из которых - «Способ разработки залежи высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения» [Патент РФ №2494242, МПК Е21В 43/243], в котором обеспечивается более быстрый рост средней температуры по залежи и более высокое значение добычи вязкой нефти уже на начальном этапе ее разработки.
Способ внутрипластового горения (ВГ) широко применяется при добыче высоковязкой нефти и битумов с обводненностью не более 40%. Свыше этой обводненности высоковязкая нефть и битумы горят плохо. В практике термической добычи обычной (низковязкой) нефти способ ВГ широкого распространения не получил. Хотя нефтеотдача (коэффициент извлечения обычной нефти КИН) в слабо обводненных пластах при ВГ достигает 70%, а потери составляют всего лишь 15% сгораемой нефти.
Наиболее близким прототипом является «Способ термической добычи нефти» [Патент РФ №2057917, МПК Е21В 43/243], предусматривающий наличие угольных пластов, залегающих как выше, так и ниже нефтеносного пласта. При этом вскрытие нефтеносного и угольного пластов осуществляют соответственно горизонтальными и вертикальными скважинами, затем соединяют их между собой, а очаг горения создают в угольном пласте, причем нагнетание в нефтеносный пласт горячего газового агента осуществляют по газоотводящим скважинам без извлечения его на дневную поверхность. Давление в очаге горения, созданном в угольном пласте, поддерживают на уровне не меньше суммарного гидравлического сопротивления скважин и нефтеносного пласта, а извлечение нефтегазовой смеси осуществляют через эксплуатационные скважины в циклическом режиме.
Но [Байбаковым Н.К. и Гарушевым А.Р. «Тепловые методы разработки нефтяных месторождений», М., Недра, 1981, на стр. 68] установлено, что горячим газом конечный коэффициент вытеснения нефти составляет только 46%. Самым эффективным вытесняющим теплоносителем является пар с конечным коэффициентом вытеснения около 90%. Пар на линии насыщения пароводяной смеси с температурой 340-350° при давлении 14-15 МПа становится не только вытеснителем, но и эффективным химическим растворителем нефти, обеспечивая наивысший коэффициент вытеснения 90% [Чекалюк Э.Б., Оганов К.А. «Тепловые методы повышения отдачи нефтяных залежей», Киев, Наукова думка, 1979].
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.
Поставленная цель достигается тем, что создающееся тепловое поле в процессе горения угольного пласта используют для контактного нагрева нефтеносного пласта, залегающего через глинистый пласт-перемычку выше или ниже угольного, и создания в нем пароводяного фронта с температурой пара на линии насыщения, для чего бурят дутьевые горизонтальные обсаженные скважины в угольном пласте в направлении к нагнетательной скважине, между ними в угольном пласте в направлении к нагнетательной скважине бурят газоотводящие вертикально-горизонтальные скважины, обсаженные перфорированными трубами, в промежутках между дутьевыми и газоотводящими скважинами бурят в нефтеносном пласте в направлении к нагнетательной скважине нефтедобывающие вертикально-горизонтальные необсаженные или обсаженные перфорированными трубами скважины, между забоями дутьевых и газоотводящих скважин осуществляют гидроразрыв угольного пласта и огневую сбойку при подаче дутья, создают в угольном пласте круговой фронт горения угля и синфазный с ним круговой пароводяной фронт вокруг нагнетательной скважины, через сутки начинают нагнетать воду в нагнетательную скважину, после чего запускают нефтедобывающие скважины и начинают отбор нефти.
На фиг. 1 показано тепловое поле горящего угольного пласта, смежного глинистого пласта и вышележащего нефтеносного пласта (симметричное поле нижележащего нефтеносного пласта с нижним пластом-покрышкой не показано), 1 - глинистая покрышка; 2 - нефтеносный пласт; 3 - глинистый пласт-перемычка (кровля угольного пласта); 4 - угольный пласт; 5 - глинистая почва угольного пласта (глинистая покрышка нижележащего нефтеносного пласта); 6 - огневой фронт горения; 7 - очаг горения; 8 - зола; 9 - обрушенная порода пласта-перемычки; 10 - пароводяной фронт; 11 - вытесняемая нефть; 12 - нагнетаемая вода.
На фиг. 2 показана схема одного из вариантов расположения скважин при термической добыче нефти, 1 - дутьевые горизонтальные скважины; 2 - газоотводящие горизонтальные скважины; 3 - нефтедобывающие горизонтальные скважины; 4 - нагнетательная скважина; 5 - круговой огневой фронт горения угля и синфазный с ним круговой пароводяной фронт. Стрелками показаны направления движения соответственно воздуха, газа и пароводяного фронта.
Тепловое поле (нелинейное) очага горения 7 угольного пласта 4 с максимальной температурой 2000°С, показанное на фиг. 1 изолиниями равных температур, за счет температуропроводности смежного глинистого пласта-перемычки 3 достигает нефтеносного пласта 2 при температуре 425°С в его подошве, а в кровле - до 350°С. Покрышкой 1 нефтеносного пласта 2 и почвой 5 угольного пласта 4 являются глинистые пласты. Образованный пароводяной фронт 10 на изолинии 350°С нагревает нагнетаемую в пласт воду 12 и вытесняет нефть 11 из нефтеносного пласта 2. В очаге горения 7 огневой фронт 6 по мере сгорания угля перемещается, оставляя золу 8, а глинистые породы 9 пласта-перемычки 3 плавно обрушаются, забутовывая выжженное пространство в очаге горения 7. Передний фронт теплового поля более крутой за счет анизотропии температуропроводности (вдоль пластов она выше, чем поперек).
Температура пароводяной смеси 350°С выбрана на примере Арланского (Башкортостан) нефте-угольного месторождения на глубине 1200-1400 м, на которой давление 14 МПа. Именно при этом давлении пар выходит на линию насыщения. Аналогичные условия на нефте-угольных месторождениях Татарстана. На других месторождениях температура пароводяной смеси выбирается в соответствии с глубиной залегания нефте-угольной пары пластов.
Создаваемое сгоранием угля тепловое поле находится через теплопроводность пластов λ, взаимосвязанную с их температуропроводностью α, теплоемкостью Ср и плотностью ρ следующим выражением [7]:
Figure 00000001
где α - средняя температуропроводность песчано-глинистых пород нефтеносного пласта и пласта-перемычки равна 0,814·10-6 м2/с; Ср - теплоемкость пластов (904 Дж/кг·град); ρ - плотность пород (2400 кг/м3).
В то же время теплопроводность пластов λ определяется через тепловой поток, создаваемый сгоранием угля из выражения:
Figure 00000002
где Q - теплота сгорания угля, равная 25 МДж для длиннопламенной марки Д (Арланское месторождение); ΔТ - перепад температуры (2000-350=1650°С) в толще пород в интервале Δh (м); S - единичная площадь теплового потока (1 м2); t - время прогрева толщи пород (1 сутки=86400 с).
Подставив выражение (2) в (1), получим:
Figure 00000003
Из выражения (3) найдем толщину песчано-глинистых пород Δh, прогреваемую в границах теплового поля:
Figure 00000004
Подставив в (4) численные значения, получим искомую толщину прогреваемых песчано-глинистых пород Δh:
Δn=0,814·10-6·1650·904·2400·1·86400/25·106=10,1 м.
Полученная величина Δh подтверждает возможность контактного нагрева тепловым полем нефтеносного пласта толщиной 5 м через пласт-перемычку 5 м до температуры 350-400°С в течение суток, при которой создается пароводяная смесь на линии насыщения пара, вытесняющая до 90% нефти из нефтеносного пласта.
Для прогрева 1 м нефтеносного пласта необходимо 0,25-2,72 Гкал тепла в зависимости от времени нагрева [Байбаков Н.К. … стр. 154]. Для нагрева 5-метрового пласта в течение суток требуется 0,75·5=3,75 Гкал или 3,75·4,19=15,7 ГДж. При скорости горения угля марки Д 10 т/сут выделится тепла Q=25·10·103=250 ГДж. В окружающие угольный пласт горные породы уйдет 15% тепла. Это так называемые потери подземной газификации угля [Крейнин Е.В., Федоров Н.А., Звягинцев К.Н., Пьянкова Т.М. «Подземная газификация угольных пластов», М., Недра, 1982, стр. 15]. На одну сторону эти потери составят половину - 7,5% и пойдут по прямому назначению - созданию теплового поля в пласте-перемычке и в нефтеносном пласте. Это составит 250·0,075=18,75 ГДж, что превышает величину потребности нефтеносного пласта для нагрева его в течение суток (15,7 ГДж).
Предлагаемый способ предназначен не только для эксплуатируемых месторождений нефти, но и для полностью обводненных, выработавших запасы месторождений с конечным коэффициентом извлечения нефти КИН=0,35-0,45. Способ реализуется следующим образом.
В блоке из семи (фиг. 2) законсервированных или еще действующих эксплуатационных скважин (например, по треугольной сетке) бурятся с боковой зарезкой шесть дутьевых горизонтальных обсаженных скважин 1 в угольном пласте в направлении к одной центральной, которую оставляют в качестве нагнетательной 4. Между ними вновь бурятся в том же направлении еще шесть вертикально-горизонтальных скважин в угольном пласте, обсаженных перфорированными трубами, которые предназначены в качестве газоотводящих 2. В промежутках между дутьевыми и газоотводящими скважинами вновь бурятся в том же направлении двенадцать нефтедобывающих вертикально-горизонтальных необсаженных или обсаженных перфорированными трубами скважин в нефтеносном пласте, которые предназначены в качестве нефтедобывающих 3. Таким образом, подготовлены условия в угольном пласте для кругового фронта горения угля и синфазного с ним кругового пароводяного фронта 5 вокруг нагнетательной скважины.
После подготовки всего блока, либо частично, между забоями дутьевых и газоотводящих скважин осуществляют гидроразрыв угольного пласта и огневую сбойку при подаче дутья. Когда все дутьевые и газоотводящие скважины запущены и образовавшийся вокруг нагнетательной скважины круговой огневой фронт горения через сутки прогреет нефтяной пласт до температуры 350-400°С, начинают нагнетать воду в нагнетательную скважину. После чего запускаются нефтяные эксплуатационные скважины и начинается отбор нефти. Нефть из выработанной залежи будет обводненной, но коэффициент извлечения ее будет достигать 90%. Так как в очаге горения температура достигает 2000°С (при парокислородном дутье), то стальные обсадные трубы на забое дутьевых скважин по мере перемещения очага горения оплавляются. При воздушном дутье температура в очаге горения снижается до 1600°С, трубы также оплавляются, но скорость огневого фронта понижается, время прогрева нефтяного пласта увеличивается и темпы нагнетания воды и отбора нефти соответственно снижаются.
Технический эффект: возможность использования способа на полностью обводненных, выработавших запасы месторождениях с высоким коэффициентом извлечения нефти до 90%.

Claims (1)

  1. Способ термической добычи нефти из нефтеносного пласта, расположенного выше или ниже угольного пласта, включающий бурение нагнетательной, нефтедобывающих, дутьевых, газоотводящих скважин, создание в угольном пласте очага горения, отличающийся тем, что дутьевые горизонтальные обсаженные скважины бурят в угольном пласте в направлении к нагнетательной скважине, между ними в угольном пласте в направлении к нагнетательной скважине бурят газоотводящие вертикально-горизонтальные скважины, обсаженные перфорированными трубами, в промежутках между дутьевыми и газоотводящими скважинами бурят в нефтеносном пласте в направлении к нагнетательной скважине нефтедобывающие вертикально-горизонтальные необсаженные или обсаженные перфорированными трубами скважины, между забоями дутьевых и газоотводящих скважин осуществляют гидроразрыв угольного пласта и огневую сбойку при подаче дутья, создают в угольном пласте круговой фронт горения угля и синфазный с ним круговой пароводяной фронт вокруг нагнетательной скважины, через сутки начинают нагнетать воду в нагнетательную скважину, после чего запускают нефтедобывающие скважины и начинают отбор нефти.
RU2015132129/03A 2015-07-31 2015-07-31 Способ термической добычи нефти RU2602094C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132129/03A RU2602094C1 (ru) 2015-07-31 2015-07-31 Способ термической добычи нефти

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015132129/03A RU2602094C1 (ru) 2015-07-31 2015-07-31 Способ термической добычи нефти

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2602094C1 true RU2602094C1 (ru) 2016-11-10

Family

ID=57278113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015132129/03A RU2602094C1 (ru) 2015-07-31 2015-07-31 Способ термической добычи нефти

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2602094C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107654222A (zh) * 2017-08-28 2018-02-02 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 化石能源开采方法及系统
CN110972485A (zh) * 2017-03-23 2020-04-07 北京捷茂迪华能源技术有限公司 注高温空气增产煤层气的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2057917C1 (ru) * 1993-03-11 1996-04-10 Малое научно-производственное предприятие "Институт геотехнологии" Способ термической добычи нефти
EA013607B1 (ru) * 2000-04-24 2010-06-30 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Извлечение углеводородов на месте залегания из керогенсодержащей формации
RU2494242C1 (ru) * 2012-03-23 2013-09-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Способ разработки залежи высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2057917C1 (ru) * 1993-03-11 1996-04-10 Малое научно-производственное предприятие "Институт геотехнологии" Способ термической добычи нефти
EA013607B1 (ru) * 2000-04-24 2010-06-30 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Извлечение углеводородов на месте залегания из керогенсодержащей формации
RU2494242C1 (ru) * 2012-03-23 2013-09-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Способ разработки залежи высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАЙБАКОВ Н. К. и др. Тепловые методы разработки нефтяных месторождений, Москва, "Недра";, 1988, с. 328. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110972485A (zh) * 2017-03-23 2020-04-07 北京捷茂迪华能源技术有限公司 注高温空气增产煤层气的方法
CN110972485B (zh) * 2017-03-23 2022-08-12 北京捷茂迪华能源技术有限公司 注高温空气增产煤层气的方法
CN107654222A (zh) * 2017-08-28 2018-02-02 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 化石能源开采方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4640352A (en) In-situ steam drive oil recovery process
CA1295547C (en) Overburn process for recovery of heavy bitumens
CA1158155A (en) Thermal recovery of viscous hydrocarbons using arrays of radially spaced horizontal wells
US20180010434A1 (en) Stimulation of light tight shale oil formations
RU2306410C1 (ru) Способ термической разработки месторождений газовых гидратов
CA2815737C (en) Steam assisted gravity drainage with added oxygen geometry for impaired bitumen reservoirs
RU2539048C2 (ru) Способ добычи нефти при помощи внутрипластового горения (варианты)
US10208578B2 (en) Moving injection gravity drainage for heavy oil recovery
WO2001081505A1 (en) Method for production of hydrocarbons from organic-rich rock
WO2011139434A2 (en) Conduction convection reflux retorting process
RU2399755C1 (ru) Способ разработки нефтяной залежи с использованием термического воздействия на пласт
CA2766844A1 (en) Heating a hydrocarbon reservoir
CA2871568C (en) Waste heat recovery from depleted reservoir
RU2602094C1 (ru) Способ термической добычи нефти
CA2856914C (en) In situ combustion with a mobile fluid zone
RU2429346C1 (ru) Способ разработки месторождения высоковязкой нефти с использованием внутрипластового горения
US9284827B2 (en) Hydrocarbon recovery facilitated by in situ combustion
Turta In situ combustion
RU2597040C1 (ru) Способ разработки залежи углеводородных флюидов
RU2433257C1 (ru) Способ разработки месторождения высоковязкой нефти
Hallam et al. Pressure-up blowdown combustion: A channeled reservoir recovery process
RU2603795C1 (ru) Способ разработки залежи углеводородных флюидов (12)
Carcoana Results and difficulties of the world's largest in-situ Combustion process: Suplacu de Barcau field, Romania
Jinzhong et al. Combustion front expanding characteristic and risk analysis of THAI process
RU2581071C1 (ru) Способ разработки залежи углеводородных флюидов

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180801