RU2796410C1

RU2796410C1 - Method for oil production in clay-bearing reservoirs with montmorillonite compounds

Info

Publication number: RU2796410C1
Application number: RU2022115397A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Георгиевич Антониади; Юрий Иванович Сташок; Константин Эдуардович Джалалов; Гани Гайсинович Гилаев; Мария Юрьевна Маликова
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2023-05-23

Abstract

FIELD: oil production.

SUBSTANCE: in clay-containing oil-saturated reservoirs with montmorillonite compounds, the current formation pressure is determined, a clay sample is taken, the temperature of the start of crystal chemical transformation of clays is determined on the selected clay sample of the oil-saturated reservoir. The bottom hole zone of the well is heated and secondary fracturing is formed by pumping the calculated volume of anhydrous gaseous coolant - the combustion product of organic fuel with air or an inert gas - at a temperature below the temperature of crystal chemical transformation of clays and a pressure equal to the minimum hydraulic fracturing pressure, forming secondary fracturing. Then the well is shut for the time of pressure drop to the current reservoir pressure, then the oil is produced.

EFFECT: increase in oil production by enhancing the coverage of the reservoir with a coolant, maintaining the structure and shape of the pore channels, restoring and increasing its natural permeability.

1 cl

Description

Изобретение относится к тепловым методам добычи нефти в глиносодержащих коллекторах с монтмориллонитовыми соединениями кальциевого и натриевого типа с использованием газообразного теплоносителя и может быть применено в нефтедобывающей отрасли. The invention relates to thermal methods of oil production in clay reservoirs with montmorillonite compounds of calcium and sodium type using a gaseous coolant and can be applied in the oil industry.

Известен способ разработки нефтяной залежи с глиносодержащим коллектором (патент РФ № 2662724, Е21В 43/20, Е21В 43/17, опубл. 27.07.2018 г. Бюл. № 21), включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины и отбор пластовой продукции через добывающие вертикальные и горизонтальные скважины, при этом по первому варианту в пласт через нагнетательные скважины закачивают минерализованную воду до достижения обводненности скважинной продукции до 50% (включительно), после чего поочередно используют три режима разработки нефтяной залежи с глиносодержащим коллектором, первый режим включает закачку через нагнетательные скважины пресной воды в объеме до 0,5 (включительно) поровых объемов гидродинамически связанных каналов продуктивного пласта либо до достижения забойного давления значения 95% давления гидравлического разрыва пласта, второй режим включает обработку продуктивного интервала пласта горизонтальной добывающей скважины физическим воздействием - устройством для генерирования упругих резонансных импульсов в гидросфере горизонтальной скважины и выдержку на технологическую паузу для перераспределения фильтрационных потоков в течение 12-24 часов, третий режим включает закачку через нагнетательные скважины минерализованной воды до роста средней обводненности скважинной продукции на 10%, причем по второму варианту в пласт через нагнетательные скважины закачивают минерализованную воду до достижения обводненности скважинной продукции до 50% (включительно), после чего поочередно используют три режима разработки нефтяной залежи с глиносодержащим коллектором, при этом первый и второй режим разработки одинаковы с первым вариантом, а третий режим включает закачку через нагнетательные скважины минерализованной воды или минерализованной воды с содержанием 0,05 мас.% неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ) до роста средней обводненности скважинной продукции на 10%.A known method of developing an oil deposit with a clay-containing reservoir (RF patent No. 2662724, E21B 43/20, E21B 43/17, publ. vertical and horizontal wells, while according to the first option, mineralized water is injected into the formation through injection wells until the water cut of the well production reaches 50% (inclusive), after which three modes of developing an oil deposit with a clay-containing reservoir are used in turn, the first mode includes injection through injection wells fresh water in a volume up to 0.5 (inclusive) of the pore volumes of hydrodynamically connected channels of the productive formation or until the bottomhole pressure reaches 95% of the hydraulic fracturing pressure, the second mode includes processing the productive interval of the formation of a horizontal production well by physical action - a device for generating elastic resonant impulses in the hydrosphere of a horizontal well and holding for a technological pause to redistribute filtration flows for 12-24 hours, the third mode includes injection of mineralized water through injection wells until the average water cut of well production increases by 10%, and according to the second option, mineralized water is injected into the reservoir through injection wells water until the water cut of the well production reaches 50% (inclusive), after which three modes of developing an oil deposit with a clay-containing reservoir are used in turn, while the first and second modes of development are the same as the first option, and the third mode includes the injection of mineralized water or mineralized water through injection wells water with a content of 0.05 wt.% non-ionic surfactant (surfactant) to increase the average water cut of well production by 10%.

Однако этот способ повышения нефтеотдачи пластов с глиносодержащим коллектором методом заводнения имеет ряд недостатков, состоящих в том, что наличие нагнетательных скважин приводит к уменьшению добывающего фонда скважин, требует значительных энергетических затрат на закачку больших объемов воды, а использование в технологическом процессе данного способа пресной воды приемлемо только для каолиновых глин, которые слабо реагируют на опреснение воды и способны к обратимой гидратации и совершенно не приемлемо для монтмориллонитовых глин, которые дают при этом максимальное снижение параметров пористости, охвата, проницаемости пласта, снижают его нефтеотдачу и уменьшают добычу нефти на разрабатываемом участке месторождения.However, this method of enhancing oil recovery from clay-containing reservoirs by flooding has a number of disadvantages, consisting in the fact that the presence of injection wells leads to a decrease in the production well stock, requires significant energy costs for pumping large volumes of water, and the use of this method of fresh water in the process is acceptable. only for kaolin clays, which react poorly to water desalination and are capable of reversible hydration, and completely unacceptable for montmorillonite clays, which at the same time give the maximum reduction in the parameters of porosity, coverage, permeability of the formation, reduce its oil recovery and reduce oil production in the developed area of the field.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является (патент РФ № 2034135, Е21В 43/24, опубл. 30.04.1995 г.) способ обработки призабойной зоны нефтяного пласта с глиносодержащим коллектором, включающий нагрев призабойной зоны путем внутрипластового горения и последующую закачку ненагретой воды, при этом нагрев призабойной зоны осуществляют до температуры, обеспечивающей кристаллохимическое преобразование минеральных глин, формируют вторичные трещины понижением пластового давления в призабойной зоне путем отбора пластовых флюидов, нагнетание ненагретой воды производят давлением, не превышающим давление гидроразрыва пласта в объеме, обеспечивающем снижение температуры нагретой призабойной зоны до начальной.The closest to the invention in terms of technical essence and the achieved result is (RF patent No. 2034135, E21V 43/24, publ. 04/30/1995) a method for treating the bottomhole zone of an oil reservoir with a clay-containing reservoir, including heating the bottomhole zone by in-situ combustion and subsequent injection of unheated water, while the bottomhole zone is heated to a temperature that ensures the crystallochemical transformation of mineral clays, secondary fractures are formed by lowering the reservoir pressure in the bottomhole zone by taking reservoir fluids, the injection of unheated water is carried out with a pressure not exceeding the hydraulic fracturing pressure in a volume that reduces the temperature of the heated bottomhole zone to the initial one.

К недостаткам данного способа разработки нефтяных месторождений тепловыми методами с использованием внутрипластовых технологических операций относятся сложность практической реализации нагрева призабойной зоны путем внутрипластового горения (сухое горение, влажное горение, горение с закачкой дополнительного топлива), контроля и регулирования температурных параметров процессов обжига глинистых пород и формирования в них вторичной трещиноватости, а также неприемлемость использования воды для монтмориллонитовых соединений, что приводит к снижению проницаемости пласта, уменьшению зоны охвата его воздействием и снижению конечной нефтеотдачи.The disadvantages of this method of developing oil fields by thermal methods using in-situ technological operations include the complexity of the practical implementation of heating the bottomhole zone by in-situ combustion (dry combustion, wet combustion, combustion with the injection of additional fuel), control and regulation of the temperature parameters of the processes of firing clay rocks and forming in secondary fracturing, as well as the unacceptability of the use of water for montmorillonite compounds, which leads to a decrease in the permeability of the formation, a decrease in the area covered by its impact and a decrease in the ultimate oil recovery.

Задачей изобретения является усовершенствование способа добычи нефти в глиносодержащих коллекторах с монтмориллонитовыми соединениями с использованием тепловых методов. The objective of the invention is to improve the method of oil production in clay reservoirs with montmorillonite compounds using thermal methods.

Технический результат изобретения – повышение добычи нефти за счет увеличения охвата пласта теплоносителем, сохранения структуры и формы поровых каналов, восстановления и увеличения его естественной проницаемости.The technical result of the invention is an increase in oil production by increasing the coverage of the formation with a coolant, maintaining the structure and shape of the pore channels, restoring and increasing its natural permeability.

Технический результат достигается тем, что способ добычи нефти в глиносодержащих нефтенасыщенных коллекторах с монтмориллонитовыми соединениями включает нагрев призабойной зоны скважины, формирование вторичной трещиноватости и добычу нефти. При этом определяют текущее пластовое давление, отбирают пробу глинистой породы, на отобранной пробе глинистой породы нефтенасыщенного коллектора определяют температуру начала кристаллохимического преобразования глин, нагрев призабойной зоны скважины и формирование вторичной трещиноватости осуществляют закачкой расчетного объема безводного газообразного теплоносителя - продукта сгорания органического топлива с воздухом или инертного газа - при температуре ниже температуры кристаллохимического преобразования глин и давлении, равном минимальному давлению гидроразрыва пласта, формирующем вторичную трещиноватость, затем останавливают скважину на время падения давления до текущего пластового давления, осуществляют добычу нефти.The technical result is achieved by the fact that the method of oil production in clay-containing oil-saturated reservoirs with montmorillonite compounds includes heating the bottomhole zone of the well, the formation of secondary fracturing and oil production. At the same time, the current formation pressure is determined, a sample of clay rock is taken, the temperature of the beginning of the crystallochemical transformation of clays is determined on the selected clay sample of the oil-saturated reservoir, the bottomhole zone of the well is heated and secondary fracturing is formed by pumping the estimated volume of anhydrous gaseous coolant - the combustion product of organic fuel with air or inert gas - at a temperature below the temperature of the crystal-chemical transformation of clays and a pressure equal to the minimum hydraulic fracturing pressure, which forms a secondary fracturing, then the well is stopped for the time the pressure drops to the current reservoir pressure, oil is produced.

При реализации данного способа на этапе нагрева призабойной зоны использование безводного газообразного теплоносителя исключает разбухание монтмориллонитовых соединений, а закачка его с температурой ниже температуры кристаллохимического преобразования минеральных глин в виду отсутствия их обжига не нарушает структуру порового пространства коллектора и способствует сохранению фильтрационных характеристик нефтенасыщенного коллектора (пористости, проницаемости), а этап формирования в нем вторичной трещиноватости реализуется за счет подачи теплоносителя при давлении, равном давлению минимального гидроразрыва пласта, который исключает операции отбора пластовых флюидов при повышенных депрессиях на пласт и ввода не нагретой воды.When implementing this method at the stage of heating the bottomhole zone, the use of anhydrous gaseous coolant eliminates the swelling of montmorillonite compounds, and pumping it at a temperature below the temperature of the crystal-chemical transformation of mineral clays, due to the absence of their firing, does not violate the structure of the pore space of the reservoir and contributes to maintaining the filtration characteristics of the oil-saturated reservoir (porosity, permeability), and the stage of formation of secondary fracturing in it is implemented by supplying a coolant at a pressure equal to the pressure of the minimum hydraulic fracturing, which eliminates the operation of withdrawing formation fluids at increased drawdowns on the formation and introducing unheated water.

Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.

Нефтенасыщенный пласт вскрывают по крайней мере одной скважиной, либо используют имеющуюся из пробуренного фонда, но не обеспечивающую требуемого уровня добычи, определяют текущее пластовое давление, а на отобранной пробе глинистой породы нефтенасыщенного коллектора - температуру начала кристаллохимического преобразование минеральных глин и осуществляют закачку газообразного безводного теплоносителя с давлением, равным давлению минимального гидроразрыва пласта, и температурой ниже начала кристаллохимического преобразование минеральных глин в объеме обрабатываемой зоны продуктивного пласта. Затем скважину останавливают на технологическую выдержку на время, которое необходимо для достижения текущего пластового давления с последующим вводом в эксплуатацию. An oil-saturated reservoir is opened with at least one well, or an existing one from the drilled stock is used, but does not provide the required level of production, the current reservoir pressure is determined, and on the selected clay sample of the oil-saturated reservoir, the temperature of the beginning of the crystallochemical transformation of mineral clays is pumped, and a gaseous anhydrous heat carrier is injected with pressure equal to the pressure of the minimum hydraulic fracturing, and a temperature below the beginning of the crystal-chemical transformation of mineral clays in the volume of the treated zone of the productive formation. Then the well is stopped for technological holding for the time necessary to reach the current reservoir pressure with subsequent commissioning.

Технологическая эффективность предложенного способа была подтверждена в промысловых условиях Краснодарского края на скважинах ильской свиты месторождения Зыбза-Глубокий Яр, участок Горка, геологическое строение которых представлено светлым терригенным флишем с чередованием песчаников, алевролитов и глин, не известковых, серовато-зеленых, плотных с монтмориллонитовыми соединениями 1-2 %, пористость коллектора 13-24,7 %, проницаемость 0,095-0,127 мкм², текущее пластовое давление 6,2 МПа, температура 43 ^оС, температура начала кристаллохимического преобразования глинистых минералов 395-420 ^оС.The technological efficiency of the proposed method was confirmed in the field conditions of the Krasnodar Territory in the wells of the Ilskaya suite of the Zybza-Glubokiy Yar field, Gorka section, the geological structure of which is represented by light terrigenous flysch with alternating sandstones, siltstones and clays, not calcareous, grayish-green, dense with montmorillonite compounds 1-2%, reservoir porosity 13-24.7%, permeability 0.095-0.127 µm ² , current reservoir pressure 6.2 MPa, temperature 43 ^o C, temperature of the beginning of crystallochemical transformation of clay minerals 395-420 ^o C.

Безводный газообразный теплоноситель вырабатывался в термогазогенераторе при сжигании дизельного топлива с воздухом высокого давления и подавался в эксплуатационные скважины с близкими характеристиками по обводненности и добыче нефти. Технологический процесс прототипа на этапе нагрева призабойной зоны осуществлялся закачкой 175,5 тонн теплоносителя с температурой 400-430 ^оС, а на этапе формирования вторичных трещин – путем отбора газа при депрессии в пределах 0,5 пластового давления и закачки не нагретой воды до снижения температуры призабойной зоны до начальной. Реализация процесса по заявленному способу проводилась при одновременном выполнении вышеуказанных этапов при закачке 175,5 тонн теплоносителя с температурой 200-280 ^оС и давлении, равном минимальному давлению гидроразрыва пласта, с последующей остановкой скважины на период достижения текущего пластового давления и последующим вводом ее в эксплуатацию.Anhydrous gaseous coolant was produced in a thermal gas generator by burning diesel fuel with high-pressure air and was supplied to production wells with similar characteristics in terms of water cut and oil production. The technological process of the prototype at the stage of heating the bottomhole zone was carried out by pumping 175.5 tons of coolant with a temperature of 400-430 ^° C, and at the stage of formation of secondary fractures - by sampling gas at a drawdown within 0.5 of the formation pressure and pumping unheated water until the temperature drops bottomhole zone to the initial one. The implementation of the process according to the claimed method was carried out while simultaneously performing the above steps with the injection of 175.5 tons of coolant with a temperature of 200-280 ^° C and a pressure equal to the minimum hydraulic fracturing pressure, followed by shutting down the well for the period of reaching the current reservoir pressure and then putting it into operation .

Результаты сравнительных промысловых исследований оценивались по количеству дополнительно добытой нефти за период действия технологического эффекта подтвердили его преимущества и показали, что заявленный способ увеличивает добычу нефти на 37% и эффективней прототипа на 17,5%.The results of comparative field studies were evaluated by the amount of additional oil produced during the period of the technological effect, confirmed its advantages and showed that the claimed method increases oil production by 37% and is more efficient than the prototype by 17.5%.

Claims

The method of oil production in clay-containing oil-saturated reservoirs with montmorillonite compounds, including heating the bottomhole zone of the well, the formation of secondary fracturing and oil production, characterized in that the current reservoir pressure is determined, a clay sample is taken, the temperature of the start of crystal chemical transformation is determined on the selected clay sample of the oil-saturated reservoir clay, heating the bottomhole zone of the well and the formation of secondary fracturing is carried out by pumping the estimated volume of anhydrous gaseous coolant - the product of combustion of organic fuel with air or inert gas - at a temperature below the temperature of the crystal chemical transformation of clays and a pressure equal to the minimum pressure of hydraulic fracturing, forming secondary fracturing, then stop well at the time of pressure drop to the current reservoir pressure, oil production is carried out.