RU2637695C1 - Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива - Google Patents

Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива Download PDF

Info

Publication number
RU2637695C1
RU2637695C1 RU2016142021A RU2016142021A RU2637695C1 RU 2637695 C1 RU2637695 C1 RU 2637695C1 RU 2016142021 A RU2016142021 A RU 2016142021A RU 2016142021 A RU2016142021 A RU 2016142021A RU 2637695 C1 RU2637695 C1 RU 2637695C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
kerogen
formation
oil
combustion
Prior art date
Application number
RU2016142021A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгения Анатольевна Никитина
Сергей Игоревич Толоконский
Александр Владимирович Васильевский
Сергей Алексеевич Чаруев
Original Assignee
Акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (АО "ВНИИнефть")
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 Акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (АО "ВНИИнефть") filed Critical Акционерное общество "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова" (АО "ВНИИнефть")
Priority to RU2016142021A priority Critical patent/RU2637695C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2637695C1 publication Critical patent/RU2637695C1/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
    • 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)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к добыче керогенсодержащей нефти внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива. Технический результат - повышение нефтеотдачи пласта путем вовлечения в разработку керогенсодержащих участков пласта. Способ характеризуется тем, что в пласты баженовской свиты закачивают дополнительное топливо - смесь легкой нефти, добытой из этой свиты, и нафталина с концентрацией 1-19% масс. Закачивают также кислородсодержащую смесь – воздух. Формируют топливо с преобразованием легкой нефти в тяжелую с увеличением ее плотности и вязкости. Продолжают закачку воздуха до воспламенения сформированного топлива в призабойной зоне нагнетательной скважины. Создают фронт горения этим топливом и воздействуют его теплом на керогенсодержащие породы до образования в них сети трещин. Обеспечивают возможность окисления и самовозгорания керогена, содержащегося в породе пластов баженовской свиты. Используют кероген в качестве источника топлива и вовлекают керогенсодержащие пласты в разработку. При этом продукцию отбирают через добывающие скважины. 3. з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче керогенсодержащей нефти внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива. Способ разработки керогенсодержащих месторождений включает создание в дренируемой части пласта, содержащей легкую (маловязкую) нефть, области высокотемпературного окисления путем закачки в пласт смеси легкой нефти и нафталина.
Известен способ разработки нефтяной залежи, содержащей легкую (маловязкую) нефть, с применением внутрипластового горения, включающий закачку газовоздушной смеси, инициирование горения в призабойной зоне нагнетательной скважины с помощью электрозапала. Недостатком данного способа является применение его на относительно небольших глубинах [Оганов К.А., Бернштейн A.M. Результаты опытных работ по созданию внутрипластового очага горения на Сходницком месторождении. Нефтяное хозяйство, 1976, №9, с. 36-39].
Наиболее близким к предлагаемому является способ комбинированного воздействия на пласт, который применим для залежей с легкой (маловязкой) нефтью. Способ предусматривает на первом этапе создание высокотемпературной зоны вокруг нагнетательной скважины (в данном случае под действием внутрипластового горения) и на втором этапе - нагнетание воды (при нормальной температуре) для перемещения тепла в глубь пласта и охвата его воздействием [Оганов К.А., Бернштейн A.M. Результаты опытных работ по созданию внутрипластового очага горения на Сходницком месторождении. Нефтяное хозяйство, 1976, №9, с. 36-39]. Недостатком данного способа является применение искусственного инициирования процесса окисления, что возможно только на относительно небольших глубинах залегания пласта.
Продуктивные отложения баженовской свиты считаются нефтематеринскими и представлены, в основном, переслаиванием двух литологических типов коллекторов: кероген-глинисто-кремнистых пород - баженитов, занимающих обычно основную долю толщины пласта, и трещиноватых глинистых известняков (см. на сайте Высшей аттестационной комиссии (ВАК) автореферат кандидатской диссертации Вертиевец Ю.А. "Геологическое обоснование освоения трудноизвлекаемых запасов нефти кероген-глинисто-силицитовых пород баженовской свиты района Красноленинского свода", 2011 г., с. 13 и 14).
Бажениты характеризуются тем, что содержат углеводороды в двух различных формах. Во-первых, в виде легкой маловязкой нефти в пустотном пространстве. Во-вторых, в виде керогена - одной из породообразующих составляющих коллектора, соответствующей промежуточной стадии преобразования органического вещества и обладающей нефтегенерирующей способностью. Глубина залегания пластов баженовской свиты составляет 3000 м, поэтому нет возможности для искусственного инициирования процесса горения из-за большой глубины залегания пластов баженовской свиты.
Задачей изобретения является повышение нефтеотдачи пласта путем вовлечения в разработку керогенсодержащих участков пласта баженовской свиты.
Указанная задача решается предлагаемым способом разработки нефтяной залежи с применением внутрипластового горения, включающем закачку смеси легкой нефти и нафталина, затем инициирование горения в призабойной зоне нагнетательной скважины с помощью закачки через нее окислителя - воздуха, вовлечение в разработку керогенсодержащих пластов и отбор продукции через добывающие скважины.
Новым является то, что в пласт до инициирования горения закачивают смесь легкой нефти и нафталина.
Нафталин (C10H8) характеризуется как твердое кристаллическое вещество с характерным запахом. В воде не растворяется, но хорошо растворим в бензоле, эфире, спирте, хлороформе. Нафталин имеет плотность 1,14 г/см3, температура плавления 80,26°C, температура кипения 217,7°C, температура самовоспламенения 525°C (Википедия).
Лабораторные исследования показали, что добавка смеси легкой нефти и нафталина перед инициированием внутрипластового горения позволяет значительно повысить содержание смолисто-асфальтеновых веществ в пластовой нефти, соответственно увеличить плотность и вязкость нефти, сформировать необходимое количество топлива для создания фронта горения в дренируемой части пласта баженовской свиты. В результате воздействия тепла на керогенсодержащие породы появляется сеть трещин, происходит преобразование органического вещества в синтетическую нефть, а кероген, содержащийся в породе, постепенно окисляется и самовозгорается и в дальнейшем служит источником топлива для поддержания процесса горения.
Существенными признаками способа являются:
1. Создание области высокотемпературного окисления в пласте, содержащем легкую нефть.
2. Окисление легкой нефти в результате воздействия кислородом воздуха.
3. Ввод дополнительного топлива для создания фронта горения.
4. Использование в виде дополнительного топлива для создания фронта горения смеси легкой нефти и нафталина.
5. Самопроизвольное инициирование окислительных процессов в результате подачи воздуха.
Признаки 1-3 являются общими с прототипом существенными признаками, а признаки 4,5 - отличительными существенными признаками изобретения.
Осуществление способа.
Предложенный способ в промысловых условиях осуществляется следующим образом: создается смесь легкой нефти, добытой из пластов баженовской свиты, и нафталина с концентрацией 16% масс., смесь закачивается в пласт.
Для приготовления смеси легкой нефти с нафталином может быть использовано любое оборудование, обеспечивающее их регулируемое смешение (цементировочные агрегаты ЦА-320, технологические емкости растворных узлов, снабженные необходимой обвязкой и оборудованные насосами и т.д.) или другое имеющееся аналогичное оборудование, используемое для приготовления растворов.
Первоначально необходимо отмерить точное количество нафталина и нефти в строго определенном весовом соотношении. Заполнить нефтью емкость агрегата и при непрерывном перемешивании с помощью дозирующего устройства ввести нафталин. Для обеспечения тщательного распределения нафталина в объеме смеси произвести 2-3 цикла смешения по круговой циркуляции "емкость - насос - емкость - насос".
После приготовления смеси производят ее закачку непосредственно в пласт и переходят к инициированию процесса горения, осуществляемого закачкой окислителя (воздуха), далее - к другим общеизвестным операциям, используемым при применении способа внутрипластового горения.
Необходимым условием для формирования фронта горения нефти в пористой среде является предварительный нагрев среды до температуры горения. Если нефть легкая и в своем составе содержит компоненты, испаряющиеся при сравнительно невысокой температуре, то при нагреве пласта до температуры воспламенения тяжелых фракций нефти основная часть ее испаряется, уносится газами горения в глубь пласта и на породе может отложиться количество кокса, недостаточное для поддержания процесса горения. В этом случае созданный в призабойной зоне пласта фронт горения затухает. Следовательно, для поддержания процесса горения в нефтяном пласте на породе непосредственно перед фронтом горения необходимо сформировать отложение минимального количества топлива, которое согласно результатам лабораторных экспериментов, проведенных на моделях пластов, составляет ~12-14 кг/м3 нефтенасыщенной породы (Амелин И.Д. Внутрипластовое горение).
Нефть баженовской свиты характеризуется как особо легкая и имеет плотность 819 кг/м3 в поверхностных условиях. На основании оценочной зависимости по Вёльбиру (
Figure 00000001
R. Theoretische Betrachtungen
Figure 00000002
bei
Figure 00000003
Teilverbrennung anhand eines Rechenmodelle fur ein lineares System. Erdoel-Erdgas Zts. 1965, 81, №11) концентрация остаточного топлива для обеспечения процесса внутрипластового горения в пластах баженовской свиты составляет ~8 кг/м3 породы (фиг. 1).
Механизм процессов, происходящих в пласте при осуществлении предлагаемого способа, можно представить следующим образом. На первом этапе происходит закачка смеси легкой нефти и нафталина и осуществляется подача воздуха. В процессе закачки воздуха в пласте начинают протекать реакции конденсации и полимеризации ароматических и нафтеновых углеводородов, в результате которых формируется топливо, состоящее из кокса, асфальтенов и смол. Нафталин (ароматическое соединение), добавленный в нефть, также вступает в реакцию присоединения с кислородом и образует высокомолекулярные гетероциклические вещества, представляющие топливо. Таким образом, участие нафталина в формировании топлива ускоряет преобразование легкой нефти в тяжелую, увеличивая ее плотность и вязкость. Дальнейшая закачка воздуха приводит к воспламенению топлива и созданию фронта горения. На втором этапе в результате воздействия тепла на керогенсодержащие породы появляется сеть трещин, происходит преобразование органического вещества в синтетическую нефть, а кероген, содержащийся в породе, постепенно окисляется и самовозгорается. В дальнейшем кероген служит источником топлива для поддержания процесса горения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
Фиг. 1 - Зависимость концентрации остаточного топлива от плотности исходной нефти по Вёльбиру.
Фиг. 2 - Схема установки по исследованию окислительных процессов на термохимическом реакторе.
Фиг. 3 - Зависимость тепловыделения от температуры образцов нефти и смеси нефти с нафталином до и после окисления в реакторе.
Опыты по определению эффективности предлагаемого способа проводились на специальной установке, состоящей из термохимического реактора, блока подачи газов и системы отвода газообразных продуктов горения (фиг. 2). Перед проведением опыта в реактор загружался исследуемый образец (нефть или смесь нефти с нафталином), система опрессовывалась и создавались условия для проведения эксперимента, приближенные к пластовым.
Эксперименты по исследованию процесса образования топлива в области низкотемпературного окисления в результате присоединения кислорода к углеводородным компонентам нефти проводились в проточном изотермическом режиме при температуре 110°C в течение 8 часов. Концентрация нафталина выбиралась из диапазона его растворимости в нефти баженовской свиты и ограничивалась пределом растворимости, соответствующей 19% масс. В результате проведения четырех опытов (один с нефтью и три со смесью нефти и нафталина) была получена окисленная нефть с различной плотностью.
Figure 00000004
В соответствии с фиг. 1 оценочная концентрация топлива растет с увеличением содержания нафталина в нефти баженовской свиты в результате повышения плотности окисляемой нефти. Рекомендуемая концентрация для добавки нафталина в нефть составляет 16% масс., тогда на момент закачки смесь нефти с нафталином будет обладать подвижностью.
На дифференциальном сканирующем калориметре высокого давления было определено количество выделившейся теплоты в процессе линейного нагрева со скоростью 10°C/мин образцов нефти и смеси нефти с нафталином до и после экспериментов на реакторе (фиг. 3). Согласно полученным результатам в процессе окисления нефти с добавкой нафталина от 1% до 19% снижается температура самовозгорания и увеличивается температура фронта горения.

Claims (4)

1. Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты внутрипластовым горением, характеризующийся тем, что в пласты баженовской свиты закачивают дополнительное топливо - смесь легкой нефти, добытой из этой свиты, и нафталина с концентрацией 1-19% масс., осуществляют закачку кислородсодержащей смеси - воздуха, формируют топливо с преобразованием легкой нефти в тяжелую с увеличением ее плотности и вязкости, продолжают закачку воздуха до воспламенения сформированного топлива в призабойной зоне нагнетательной скважины, создают фронт горения этим топливом и воздействуют его теплом на керогенсодержащие породы до образования в них сети трещин, обеспечивают возможность окисления и самовозгорания керогена, содержащегося в породе пластов баженовской свиты, используют его в качестве источника топлива и вовлекают керогенсодержащие пласты в разработку, при этом продукцию отбирают через добывающие скважины.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что закачку дополнительного топлива чередуют с подачей воздуха.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что закачку дополнительного топлива осуществляют одновременно с подачей воздуха.
4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что закачку дополнительного топлива полностью прекращают после воспламенения сформированного топлива.
RU2016142021A 2016-10-27 2016-10-27 Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива RU2637695C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016142021A RU2637695C1 (ru) 2016-10-27 2016-10-27 Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016142021A RU2637695C1 (ru) 2016-10-27 2016-10-27 Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2637695C1 true RU2637695C1 (ru) 2017-12-06

Family

ID=60581429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016142021A RU2637695C1 (ru) 2016-10-27 2016-10-27 Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2637695C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2773649C1 (ru) * 2021-09-03 2022-06-06 Саутвест Петролеум Юниверсити Устройство и способ для изучения влияния отложений кокса на физические свойства пласта

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415031A (en) * 1982-03-12 1983-11-15 Mobil Oil Corporation Use of recycled combustion gas during termination of an in-situ combustion oil recovery method
RU1353022C (ru) * 1985-06-28 1995-03-27 ТатНИПИнефть Способ разработки залежи нефти
RU2084478C1 (ru) * 1995-02-02 1997-07-20 Акционерное общество открытого типа "Ярославский технический углерод" Сырьевая композиция для получения сажи
RU2341553C2 (ru) * 2003-11-21 2008-12-20 Бп Корпорейшн Норт Америка Инк. Способ селективного оксигенирования топлива
RU2342997C2 (ru) * 2002-10-17 2009-01-10 Карнеги Меллон Юниверсити Каталитический способ обработки органических соединений
RU2418944C1 (ru) * 2010-04-16 2011-05-20 Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") Способ разработки нефтекерогеносодержащих месторождений

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415031A (en) * 1982-03-12 1983-11-15 Mobil Oil Corporation Use of recycled combustion gas during termination of an in-situ combustion oil recovery method
RU1353022C (ru) * 1985-06-28 1995-03-27 ТатНИПИнефть Способ разработки залежи нефти
RU2084478C1 (ru) * 1995-02-02 1997-07-20 Акционерное общество открытого типа "Ярославский технический углерод" Сырьевая композиция для получения сажи
RU2342997C2 (ru) * 2002-10-17 2009-01-10 Карнеги Меллон Юниверсити Каталитический способ обработки органических соединений
RU2341553C2 (ru) * 2003-11-21 2008-12-20 Бп Корпорейшн Норт Америка Инк. Способ селективного оксигенирования топлива
RU2418944C1 (ru) * 2010-04-16 2011-05-20 Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") Способ разработки нефтекерогеносодержащих месторождений

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2773649C1 (ru) * 2021-09-03 2022-06-06 Саутвест Петролеум Юниверсити Устройство и способ для изучения влияния отложений кокса на физические свойства пласта

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A three-dimensional study on methane hydrate decomposition with different methods using five-spot well
Mukhametshina et al. Asphaltene precipitation during bitumen extraction with expanding-solvent steam-assisted gravity drainage: effects on pore-scale displacement
CA2796663C (en) Systems and methods for producing oil and/or gas
US8672027B2 (en) In situ fluid reservoir stimulation process
Foroozesh et al. Simulation of carbonated water injection coreflood experiments: an insight into the wettability effect
US8813846B2 (en) Hydrocarbon recovery process for fractured reservoirs
Wei et al. Experimental and simulation investigations of carbon storage associated with CO2 EOR in low-permeability reservoir
Gandossi State of the art report on waterless stimulation techniques for shale formations
RU2637695C1 (ru) Способ разработки керогенсодержащих пластов баженовской свиты внутрипластовым горением с вводом дополнительного топлива
RU2722893C1 (ru) Способ разработки многопластового неоднородного нефтяного месторождения
RU2672272C2 (ru) Способ разработки месторождений сверхвязкой нефти
WO2014207108A1 (en) Increasing hydrocarbon production from reservoirs
RU2722895C1 (ru) Способ разработки многопластовой неоднородной нефтяной залежи
Gowida et al. Accelerated low-temperature oxidation for sand consolidation and production control
Tan et al. The supercritical multithermal fluid flooding investigation: experiments and numerical simulation for deep offshore heavy oil reservoirs
Hao et al. Using a well-to-well interplay during the CO2 huff-n-puff process for enhanced oil recovery in an inclined oil reservoir: Experiments, simulations, and pilot tests
Hashem et al. Experimental investigation of heavy oil recovery by hot water flooding followed by steam flooding for lower Fars reservoir, Kuwait
Zandi Numerical modeling of geomechanical effects of steam injection in SAGD heavy oil recovery
Khalilnezhad et al. Hybrid thermal chemical EOR methods
Li et al. Insights into Enhancing Shale Oil Recovery Postfracturing with CO2 Huff and Puff and Elastic Depletion Development Strategies
Mukhametshina Reducing the Environmental Impact of Bitumen Extraction with ES-SAGD Process
Shah et al. A review of thermal enhanced oil recovery in naturally fractured reservoir
RU2801030C2 (ru) Способ разработки месторождений трудноизвлекаемых углеводородов
Gadelle In-situ combustion pilot basic design and laboratory experiments
Rankin Novel solvent injection and conformance control technologies for fractured viscous oil reservoirs