RU2825366C1 - Способ осуществления термической добычи - Google Patents
Способ осуществления термической добычи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2825366C1 RU2825366C1 RU2022131873A RU2022131873A RU2825366C1 RU 2825366 C1 RU2825366 C1 RU 2825366C1 RU 2022131873 A RU2022131873 A RU 2022131873A RU 2022131873 A RU2022131873 A RU 2022131873A RU 2825366 C1 RU2825366 C1 RU 2825366C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- reservoir
- injection
- water suspension
- combustion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 97
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 92
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 78
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 78
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 155
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 123
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 14
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 53
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 43
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 31
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 17
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000184339 Nemophila maculata Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области разработки нефтяных месторождений. Технический результат - увеличение показателя извлечения сырой нефти, улучшение показателя охвата вытеснения, экологически чистое использование угля. Способ осуществления термической добычи сырой нефти включает этап проектирования параметров осуществления; этап приготовления угольно-водяной суспензии, причем угольно-водяную суспензию, необходимую для конкретного осуществления термической добычи, готовят в соответствии с параметрами осуществления; этап закачки, на котором угольно-водяную суспензию закачивают в целевой пласт-коллектор через нагнетательную скважину в соответствии с режимом закачки согласно параметрам осуществления, а вспомогательное вещество для горения закачивают на основе общего количества закачиваемой угольно-водяной суспензии, причем в реальном времени количество закачиваемого вспомогательного вещества для горения находится в подходящей пропорции к закачиваемому объему угольно-водяной суспензии, так что угольно-водяная суспензия является избыточной для сгорания, так что несгоревшие частицы угольно-водяной суспензии будут образовываться и осаждаться в порах пласта-коллектора; этап контроля и вытеснения, обеспечивающий добычу сырой нефти. Самовозгорание угольно-водяной суспензии вызывают тепловой энергией, вырабатываемой с помощью скважинного нагревательного устройства. Контроль и вытеснение осуществляют в пласте-коллекторе с помощью тепловой энергии и газа, образующихся после сжигания, при наличии осевших в порах пласта-коллектора несгоревших частиц угольно-водяной суспензии. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка заявляет приоритет согласно заявке на патент Китая №202010596378.8, озаглавленной «А thermal recovery construction method» и поданной 28 июня 2020 года, полное содержание которой включено в данное описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области разработки нефтяных месторождений, в частности к способу осуществления термической добычи на основе использования угольно-водяной суспензии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Материковые запасы тяжелой нефти в Китае достигают четырех миллиардов тонн. В основном разработка этих залежей осуществляется путем термической добычи, которая, однако, имеет низкий общий показатель извлечения, особенно для некоторых нефтяных месторождений с малой мощностью пласта-коллектора, высоким пластовым давлением, большой глубиной залегания или активными краевыми и подошвенными водами. Термическая добыча является основным способом извлечения тяжелой нефти. Способы термической добычи, которые широко распространились и применялись в отрасли, включают заводнение горячей водой, (циклическое) нагнетание пара в ствол скважины, нагнетание пара в пласт, создание в пласте движущегося очага горения, парогравитационное воздействие (SAGD) и т.п. Независимо от того, какой метод термической добычи используется, необходимо получать тепловую энергию за счет сжигания топлива для использования в технологии термической добычи. В процессе термической добычи сырой нефти пар получают главным образом путем сжигания топлива, такого как уголь, природный газ и т.п., в котлах на поверхности. Полученный пар нагнетают в пласт через наземные трубопроводные сооружения для нагрева сырой нефти и полезных ископаемых в пласте, так чтобы вязкость сырой нефти снизилась, а ее текучесть повысилась. Таким образом, сырая нефть может быть извлечена.
Уголь, ископаемое топливо с самыми большими запасами и самой высокой долей в Китае, может использоваться в качестве топлива для котлов, обеспечивающих производство электроэнергии и отопление. По сравнению с сырой нефтью он более экономичен и его легко получить. Однако проблемы с выбросами и загрязнением воздуха, вызванные сжиганием угля, ограничили широкомасштабное применение угля в области разведки и разработки залежей нефти в будущем. Нефтепромысловые электростанции и угольные котлы, использующие уголь в качестве основного топлива, постепенно закрываются или заменяются. Однако по сравнению с природным газом и другими видами энергии уголь отличается широким распространением, огромными запасами и дешевой добычей. Таким образом, нахождение способа использования угольных ресурсов экологичным и эффективным образом открыло бы путь к полномасштабной реализации преимуществ угля. Соответственно, нахождение способа реализации экологичного и эффективного использования угольных ресурсов при термической добыче сырой нефти является важным способом получения значительных преимуществ при термической добыче тяжелой нефти.
В дополнение к проблемам выбросов и загрязнения, вызванным топливом, различные технологии термической добычи также имеют множество ограничений из-за технических характеристик и условий залегания нефти. Ниже представлены основные технические принципы и технические характеристики различных технологий термической добычи.
1. Технология (циклического) нагнетания пара в ствол скважины для извлечения нефти
Нагнетание пара в ствол скважины является относительно простой и хорошо разработанной технологией добычи тяжелой нефти посредством закачки пара. При нагнетании пара в ствол скважины пар с высокой температурой и под высоким давлением сначала подается в нефтяной пласт для нагрева нефтяного пласта вокруг нефтяной скважины для снижения вязкости нефти, а затем, после пропитки и теплообмена, открывается скважина для добычи нефти. Процесс нагнетания пара в ствол скважины обычно делится на три этапа: закачка пара, пропитка скважины и открытие скважины для добычи. Этот процесс можно проводить циклически. Основной принцип этой технологии добычи нефти заключается в использовании пара для нагревания сырой нефти вблизи ствола скважины с целью снижения вязкости сырой нефти. Технология нагнетания пара в ствол скважины имеет следующие преимущества. Во-первых, этот процесс простой и быстрый. Во-вторых, скорость добычи нефти может быть повышена, значительно увеличивая дебит сырой нефти за короткое время. В-третьих, быстрая окупаемость капиталовложений повышает экономическую выгоду. В-четвертых, нефтяной пласт может быть предварительно нагрет для снижения давления в нефтяном пласте с помощью нескольких циклов нагнетания пара в ствол скважины, чтобы быть готовым к следующему этапу нагнетания пара в пласт. Однако у технологии нагнетания пара в ствол скважины есть недостатки, заключающиеся в низком показателе извлечения, периодической смене охлаждения и нагрева, больших повреждениях скважин. Подобно традиционным методам добычи нефти технология нагнетания пара в ствол скважины должна полагаться на природную энергию при добыче нефти, так что показатель ее извлечения обычно составляет всего 15-20%.
2. Технология нагнетания пара в пласт для добычи нефти
Нагнетание пара в пласт является способом разработки месторождений тяжелой нефти. Согласно этой технологии пар высокой сухости непрерывно закачивается из нагнетательной скважины в нефтяной пласт, так что нефтяной пласт непрерывно нагревается для снижения вязкости сырой нефти в пласте, и сырая нефть вытесняется в область вокруг добычной скважины и, наконец, извлекается на поверхность. В настоящее время эта технология является технологией термической добычи нефти с наибольшим масштабом применения. Для нефтяных месторождений, пригодных для использования нагнетания пара в пласт, показатель извлечения обычно может быть увеличен до 50-75%. Соотношение нефти и пара при нагнетании пара в пласт обычно ниже, чем при нагнетании пара в ствол скважины, так что на нефтяном месторождении фактически необходимо проводить комбинированное воздействие путем нагнетания пара в пласт и заводнения горячей водой. Основываясь на этом принципе, технология нагнетания пара в пласт для нефтедобычи может обеспечить больший объем охвата и эффективность вытеснения, чем технология нагнетания пара в ствол скважины. Однако при практическом развитии эта технология столкнулась со многими общими проблемами, а именно: неравномерное плоскостное вытеснение, приводящее к появлению мертвых зон с трудноизвлекаемой нефтью; верхний нефтяной пласт имеет хорошее паропоглощение, в то время как нижний нефтяной пласт имеет плохое паропоглощение из-за перекрытия пара, что приводит к низкой степени использования запасов нефти и газа; управление нагнетанием пара в пласт не является гибким, так что объем охвата при нагнетании пара в пласт ограничен, что приводит к ограниченному увеличению показателя извлечения; и так далее. На практике было доказано, что только если сухость забойного пара более 40%, пластовое давление ниже 5 МПа или падение пластового давления превышает 50%, применение технологии нагнетания пара в пласт для извлечения нефти позволяет достичь удовлетворительных результатов. Поэтому, судя по приведенным выше стандартам и большинству условий нефтяных месторождений по данным Китайской нефтехимической корпорации SINOPEC, существует много трудностей при внедрении технологии нагнетания пара в пласт на многих месторождениях тяжелой нефти или переходе на технологию нагнетания пара в пласт после реализации множества циклов технологии нагнетания пара в ствол скважины для добычи нефти. 3. Технология добычи посредством S AGD
Технология добычи SAGD предполагает непрерывную закачку пара в нефтяной пласт из паронагнетательной скважины. Нагнетаемый пар перекрывается вверх, образуя паровую камеру в пласте, причем паровая камера движется вверх и в стороны для обмена теплом с сырой нефтью в нефтяном пласте. Нагретая сырая нефть с пониженной вязкостью и сконденсированная вода самотеком поступают в добычную скважину. По мере извлечения сырой нефти паровая камера постепенно расширяется. Технология добычи SAGD использует пар в качестве теплоносителя для нагрева нефтяного пласта для снижения вязкости сырой нефти и использует гравитацию в качестве основной силы для перемещения сырой нефти.
Технические условия, применимые к технологии добычи SAGD: сплошная толщина нефтяного пласта более 20 м (или более 10 м для комбинации вертикальных и горизонтальных скважин), вязкость сырой нефти более 10000 мПа-с, горизонтальная проницаемость более 200 мД, отношение вертикальной проницаемости к горизонтальной больше 0,1, глубина залегания пласта-коллектора менее 1000 м, отсутствие сплошного распространения сланцевых прослоев в нефтяном пласте. В связи с вышеуказанными условиями данная технология ограничена использованием при разработке месторождений тяжелой нефти.
При всестороннем анализе вышеуказанных технологий термической добычи можно выявить, что основными факторами, влияющими на эффективность термической добычи сырой нефти, являются показатель использования пара, сухость пара, неоднородность пласта, краевая и подошвенная вода, а также содержание воды, температура и давление в пласте и т.п.
На показатель использования пара в основном влияют потери тепла в пути и потери тепла в покрывающей породе пласта. Во-первых, когда пар, генерируемый котлом на поверхности, закачивается в пласт для достижения целевого пласта-коллектор а, по пути будут происходить потери тепла с уменьшением сухости пара. Если пласт залегает слишком глубоко и пластовое давление высокое, сухость пара также будет снижена, при этом энтальпия пара будет намного выше, чем энтальпия горячей воды. Когда сухость снижается до определенного уровня, эффект паровой термической добычи значительно снижается. Поэтому на нефтяных месторождениях принимают различные меры по теплоизоляции для уменьшения потерь тепла, такие как использование котлов с высокой степенью сухости или перегретого пара для поддержания определенного уровня сухости. Однако все эти технологии имеют проблемы, связанные с высокой стоимостью и сложностью в эксплуатации.
Кроме того, при термической добыче сырой нефти будут возникать различные явления образования каналов. Пар или горячая вода высокой температуры будут течь по каналам с высокой проницаемостью, что будет снижать показатель охвата и эффективность вытеснения. Использование геля или других средств герметизации или предотвращения образования каналов не может обеспечить стабильного эффекта на месте, хотя и связано с высокими затратами.
Добыча нефти со сжиганием нефти в пласте, также известная как добыча нефти путем сжигания в пласте или создания в пласте движущегося очага горения, представляет собой технологию термической добычи, отличную от производства пара на поверхности. Технология сжигания нефти в пласте реализуется за счет закачки воздуха в скважину и поддержания горения сырой нефти в пласте для подачи сырой нефти в добычную скважину. По сравнению с другими способами термической добычи эта технология чрезвычайно выгодна тем, что нефтяной пласт можно нагревать в пласте, так что и показатель использования энергии, и скорость извлечения высоки. Технология сжигания нефти в пласте является самой старой технологией термической добычи тяжелой нефти. По всему миру реализовано около 300 тестовых проектов создания в пласте движущегося очага горения, 23 из которых все еще находятся в эксплуатации. Эта технология не только обладает преимуществами подачи пара и заполнения горячей водой, но также имеет характеристики заполнения СО2- и N2, которое может дополнить энергию нефтяного пласта и предотвратить чувствительные к воде явления в чувствительных нефтяных залежах. Однако основная проблема технологии заключается в том, что она больше подходит для нефтяных залежей с меньшей вязкостью. Следовательно, для достижения подходящего насыщения нефтяного пласта технология сжигания нефти в пласте все еще имеет проблемы, связанные со сложностями с воспламенением, подземным контролем, большим расходом сырой нефти и т.п., так что она не продвигалась и не применялась широко в Китае.
Кроме того, угольные котлы, используемые при термической добыче, также имеют серьезные недостатки, такие как высокий расход энергии на производство пара и огромные выбросы углерода. В связи с растущими требованиями к энергосбережению, защите окружающей среды и сокращению выбросов в Китае в различных регионах было запрещено или ограничено использование угольных котлов.
Подводя итог, с учетом нехватки экологически чистых ресурсов, таких как природный газ и т.п., важной технической проблемой, а также направлением развития в области разведки и добычи нефти является эффективное использование угля - дешевого и имеющегося в больших количествах ресурса - для повышения эффективности экологически чистого использования и значительного увеличения показателя извлечения сырой нефти.
Краткое описание изобретения
Для решения вышеуказанных технических проблем варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают способ осуществления термической добычи, включающий: этап проектирования параметров осуществления, причем параметры для конкретного осуществления термической добычи определяют в соответствии с геологическими данными и характеристиками пласта-коллектора конкретного участка нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации; этап приготовления угольно-водяной суспензии, причем угольно-водяную суспензию, необходимую для конкретного осуществления термической добычи, готовят в соответствии с параметрами осуществления; этап закачки, причем угольно-водяную суспензию закачивают в целевой пласт-коллектор через нагнетательную скважину в соответствии с режимом закачки согласно параметрам осуществления, а вспомогательное вещество для горения закачивают на основе общего количества закачиваемой угольно-водяной суспензии; и этап контроля и вытеснения, причем самовозгорание угольно-водяной суспензии вызывается тепловой энергией, вырабатываемой с помощью скважинного нагревательного устройства, а контроль и вытеснение осуществляются в пласте-коллекторе с помощью тепловой энергии и газа, образующихся после сжигания.
Предпочтительно параметры осуществления включают долю каждого компонента в угольно-водяной суспензии, медианный размер частиц угольного порошка, медианный размер частиц угольно-водяной суспензии, общее количество подаваемой угольно-водяной суспензии и режим подачи угольно-водяной суспензии.
Предпочтительно этап проектирования параметров осуществления включает: выбор одной или большего количества нагнетательных скважин для конкретного осуществления термической добычи; определение пропорции каждого компонента угольно-водяной суспензии в соответствии с характеристиками пласта-коллектора конкретного участка нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации; определение медианного размера частиц угольного порошка и угольно-водяной суспензии, соответственно, в соответствии с характеристиками распределения пор на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации; и определение общего количества закачиваемой угольно-водяной суспензии в соответствии с толщиной пласта-коллектора, пористостью пласта-коллектора, проницаемостью пласта-коллектора и насыщением пласта-коллектора на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации, и схемой сети нагнетательных-добычных скважин.
Предпочтительно определение медианного размера частиц угольного порошка и угольно-водяной суспензии, соответственно, в соответствии с характеристиками распределения пор на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации, включает определение медианного размера частиц угольного порошка в соответствии с характеристиками распределения среднего радиуса пор пласта-коллектора и медианного размера частиц пор пласта-коллектора, при этом медианный размер частиц угольно-водяной суспензии предпочтительно составляет менее одной трети медианного размера частиц пор пласта-коллектора.
Предпочтительно этап закачки включает: закачку угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения в разные местоположения пласта-коллектора с заданным режимом закачки, при этом режим закачки выбирают из группы, состоящей из многопорционной закачки, смешанной непрерывной закачки и попеременной закачки.
Предпочтительно на этапе приготовления угольно-водяной суспензии в качестве добавки к угольно-водяной суспензии используют диспергатор.
Предпочтительно перед этапом контроля и вытеснения способ дополнительно включает: размещение нагревательного устройства в скважине целевого пласта-коллектора через трубную колонну или сетку и нагрев целевого пласта-коллектора после включения питания нагревательного устройства.
Предпочтительно этап закачки дополнительно включает закачку чистой воды для изоляции закачанных порций друг от друга.
Предпочтительно на этапе контроля и вытеснения сырая нефть в различных положениях растворяется и диффундирует с газом, образующимся после сжигания, так что вытеснение осуществляется для сырой нефти, а трещины или каналы в различных положениях блокируются несгоревшими частицами угольно-водяной суспензии, которые откладываются в порах в соответствующих местоположениях.
Предпочтительно, на этапе контроля и вытеснения угольно-водяная суспензия подается в различные точки горения в пласте-коллекторе через среду для закачки угольно-водяной суспензии, которая выбирается из одного из перфорационных отверстий, трубы с фильтрующей сеткой и внутренней трубы целевого пласта-коллектора.
По сравнению с предшествующим уровнем техники один или большее количество вариантов реализации вышеуказанных технических решений могут обеспечить следующие преимущества или выгоды.
В настоящем изобретении предлагается способ осуществления термической добычи на основе использования угольно-водяной суспензии. В частности, согласно способу, на основании характеристик целевого нефтяного месторождения, угольный порошок, вода и добавка с соответствующими распределениями размеров частиц и соответствующими заданными пропорциями физически обрабатываются с получением угольно-водяной суспензии. Затем угольно-водяная суспензия закачивается в целевой пласт-коллектор через наземный трубопровод, устье скважины, колонну труб и т.п. вместе с соответствующим количеством вспомогательного вещества для горения. После того, как пласт-коллектор нагрет за счет горения в пласте-коллекторе, контроль и вытеснение могут быть выполнены для сырой нефти или тяжелой нефти в различных местоположениях в целевом пласте-коллекторе. В соответствии с настоящим изобретением в качестве топлива используется уголь, характеризующийся большими запасами и низкой ценой, а горение переносится с поверхности в пласт-коллектор с помощью технологии использования угольно-водяной суспензии, что обеспечивает следующие основные преимущества. Во-первых, горение происходит полностью внутри пласта-коллектора, так что потери тепла практически ничтожны, а тепловой КПД достигает наивысшего значения. Во-вторых, горение сначала происходит в водной фазе, что позволяет избежать или предотвратить возгорание сырой нефти. В-третьих, размер частиц несгоревшего угля в угольно-водяной суспензии можно контролировать, чтобы они могли играть закупоривающую роль в пласте-коллекторе, тем самым улучшая показатель охвата вытеснения. В-четвертых, поскольку вязкость угольно-водяной суспензии намного больше, чем у воды или пара, можно еще больше увеличить диапазон охвата и эффективность вытеснения. В-пятых, способ может быть реализован в однопорционном или многопорционном режиме. В-шестых, двуокись углерода и азот, образующиеся при сгорании, могут использоваться для заполнения практически без выбросов загрязняющих веществ или парниковых газов. Наконец, способ дешев и прост в реализации. Способ подходит не только для месторождений тяжелой нефти, но и для месторождений обычной сырой нефти. Этот способ способствует более экологически чистому использованию угля и может значительно снизить стоимость термической добычи сырой нефти и повысить эффективность извлечения и разработки сырой нефти за счет тщательного использования продуктов сгорания. Способ представляет собой недорогую, экологически чистую, энергосберегающую и высокоэффективную технологию, позволяющую повысить показатель извлечения нефти и имеющую большие перспективы применения.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут изложены в последующем описании и частично будут очевидны из описания или могут быть изучены при реализации настоящего изобретения. Цели и другие преимущества настоящего изобретения могут быть реализованы и достигнуты с помощью конструкций или этапов, конкретно указанных в описании, формуле изобретения и в графических материалах.
ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Прилагаемые графические материалы используются для обеспечения более точного понимания настоящего изобретения и составляют часть описания. Вместе с вариантами реализации настоящего изобретения графические материалы предназначены для пояснения настоящего изобретения, а не для его ограничения. В прилагаемых графических материалах:
на Фиг. 1 показаны этапы способа осуществления термической добычи в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения; и
на Фиг. 2 представлена конкретная блок-схема способа осуществления термической добычи согласно варианту реализации настоящего изобретения, предусматривающего многопорционный режим закачки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее варианты реализации настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылками на прилагаемые графические материалы и примеры, чтобы можно было понять и реализовать процедуру решения технических проблем согласно настоящему изобретению с помощью технических средств с достижением соответствующих технических результатов. Следует отметить, что варианты реализации настоящего изобретения и различные признаки в вариантах реализации настоящего изобретения могут комбинироваться друг с другом, при условии отсутствия противоречий, и все технические решения, образованные такими сочетаниями, подпадают под объем охраны настоящего изобретения.
Кроме того, этапы, показанные на блок-схеме в графических материалах, могут выполняться в компьютерной системе, включающей, например, набор исполняемых компьютером инструкций. И хотя на блок-схеме показан логический порядок, в некоторых случаях показанные или описанные этапы могут выполняться в другом порядке, отличном от проиллюстрированного.
Запасы тяжелой нефти в Китае составляют около четырех миллиардов тонн, и термическая добыча является одним из основных способов разработки тяжелой нефти. Термическая добыча в основном включает в себя технологию извлечения нефти путем (циклического) нагнетания пара в ствол скважины, при котором пар получают из котлов, работающих на жидком, угольном или газовом топливе. С котлами, работающими на жидком топливе или на угле, связаны такие проблемы, как высокая стоимость, значительные выбросы, серьезное загрязнение и т.п., и их эксплуатацию постепенно прекращают или ограничивают. Хотя котлы, работающие на газе, относительно экологически чистые, они все же имеют проблемы, такие как гарантированная сезонная подача и т.п. Кроме того, в процессе термической добычи также возникают другие проблемы, вызванные потерями тепла, такие как низкая сухость пара, низкий тепловой КПД, значительное образование каналов для пара и т.п., так что развитие термической добычи испытывает отрицательное влияние.
Чтобы решить проблемы низкой эффективности вытеснения, сложности реализации, высокой стоимости, высокого энергопотребления и серьезного загрязнения окружающей среды при сжигании угля при традиционных технологиях термической добычи, как описано выше, предлагается способ осуществления термической добычи на основе угольно-водяной суспензии в соответствии с настоящим изобретением. Способ может быть пригоден не только для месторождений тяжелой нефти, но и для месторождений обычной сырой нефти. Он по большей части основан на принципе закачки угольно-водяной суспензии в пласт-коллектор для сжигания и действия в качестве агента, вытесняющего нефть, что значительно повышает степень извлечения сырой нефти. В частности, угольный порошок, вода и добавка с соответствующими распределениями размеров частиц и соответствующими заданными пропорциями физически обрабатываются с получением угольно-водяной суспензии. Затем угольно-водяная суспензия закачивается в целевой пласт-коллектор через наземный трубопровод, устье скважины, колонну труб и т.п. вместе с соответствующим количеством вспомогательного вещества для горения. После контролируемого сжигания угольно-водяной суспензии в пласте-коллекторе пласт нагревается, и в пласте-коллекторе осуществляют контроль и вытеснение.
Согласно настоящему изобретению эффективность использования угля может быть повышена, а газ, образующийся при сгорании, может оказывать комплексное воздействие, такое как растворение, снижение вязкости, паровое заполнение и т.п. В то же время частицы угля могут также блокировать каналы с высокой проницаемостью, повышать эффективность охвата и эффективность вытеснения нефти. Соответственно, эффективность извлечения сырой нефти может быть значительно улучшена. Более того, в настоящем изобретении в качестве материала для горения используется дешевый уголь, и при его реализации практически не будет происходить выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов. Таким образом, настоящее изобретение предлагает экологически чистый способ использования угля, демонстрирующий огромные преимущества в плане защиты окружающей среды и энергосбережения.
На Фиг. 1 показаны этапы способа осуществления термической добычи в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения. На Фиг. 2 представлена конкретная блок-схема способа осуществления термической добычи согласно варианту реализации настоящего изобретения, предусматривающего многопорционный режим закачки. В дальнейшем процесс реализации способа осуществления термической добычи в соответствии с настоящим изобретением будет подробно описан со ссылкой на Фиг. 1 и 2.
На этапе S110 параметры осуществления для конкретного осуществления термической добычи определяют в соответствии с геологическими данными и данными о характеристиках пласта-коллектор а участка нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации. В вариантах реализации настоящего изобретения участок нефтяного месторождения, подлежащий интенсификации, означает участок, который следует обработать с использованием способа осуществления термической добычи с целью повышения показателя извлечения сырой нефти, при этом сырая нефть на этом участке относится к одному отдельному нефтяному месторождению, имеющему одинаковые характерные условия пласта.
На этапе S110 сначала анализируют и изучают геологические данные и характеристики конкретного целевого пласта-коллектора в соответствии с геологическими данными и характеристиками пласта-коллектора на участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации, а затем определяют различные параметры осуществления, подходящие для конкретного осуществления термической добычи. Среди прочего, параметры осуществления включают, но не ограничиваются перечисленным: долю каждого компонента в угольно-водяной суспензии, медианный размер частиц угольного порошка (что относится к среднему значению диаметров частиц угольного порошка), медианный размер частиц угольно-водяной суспензии (что относится к среднему значению диаметров частиц угольно-водяной суспензии), общее количество закачиваемой угольно-водяной суспензии и режим осуществления закачки (т.е. режим закачки). Кроме того, компоненты, необходимые для приготовления угольно-водяной суспензии, включают угольный порошок, воду и добавку.
Кроме того, в варианте реализации настоящего изобретения добавка в угольно-водяную суспензию предпочтительно представляет собой диспергатор. Следует отметить, что в вариантах реализации настоящего изобретения могут использоваться и другие добавки. Тип добавки не ограничивается вариантами реализации настоящего изобретения и может быть выбран специалистом в данной области в соответствии с фактическими потребностями.
Далее, при определении параметров осуществления, требуемых для конкретного осуществления термической добычи, необходимо выполнить проектирование схемы процедуры закачки согласно конкретному осуществлению термической добычи на основе геологических данных и данных о характеристиках пласта-коллектора на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации. В частности, сначала выбирают одну или большее количество нагнетательных скважин для конкретного осуществления термической добычи. На практике участок нефтяного месторождения, подлежащий интенсификации, включает, по меньшей мере, одну нагнетательную и одну добычную скважины или включает сеть нагнетательных-добычных скважин, образованную несколькими нагнетательными и несколькими добычными скважинами. Нагнетательная скважина оборудована колонной нагнетательных труб, устройством для подготовки угольно-водяной суспензии и насосным устройством, расположенными на устье скважины на поверхности. Приготовленную угольно-водяную суспензию закачивают в пласт с помощью насоса для угольно-водяной суспензии, установленного на поверхности. Следовательно, в процедуре выбора нагнетательной скважины в вариантах реализации настоящего изобретения одна или большее количество нагнетательных скважин, подходящих для конкретного осуществления термической добычи, должны быть выбраны из нагнетательных скважин, имеющихся на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации.
Далее, после завершения выбора нагнетательных скважин, необходимо определить долю каждого компонента в угольно-водяной суспензии в соответствии с анализируемыми характеристиками пласта-коллектора на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации, чтобы можно угольно-водяная суспензия подходила для осуществления термической добычи на участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации. В вариантах реализации настоящего изобретения угольно-водяная суспензия содержит от 70% до 29% угольного порошка, от 29% до 70% воды и около 1% добавки. Следует отметить, что в настоящем изобретении значение содержания угольного порошка в угольно-водяной суспензии не ограничено и может быть определено специалистом в данной области техники в соответствии с фактическими характеристиками пласта-коллектора на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации.
Кроме того, после определения доли каждого компонента в угольно-водяной суспензии также необходимо определить медианный размер частиц угольного порошка и угольно-водяной суспензии в соответствии с характеристиками распределения пор на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации. В частности, в предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения медианный размер частиц угольного порошка определяется на основе двух факторов, а именно характеристик распределения среднего радиуса пор целевого пласта-коллектора и медианного размера частиц пор целевого пласта-коллектора. Конкретнее, в предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения медианный размер частиц угольно-водяной суспензии составляет менее одной трети медианного размера частиц пор целевого пласта-коллектора. Таким образом, можно получить пропорцию и характеристики распределения размеров частиц каждого компонента, необходимого для приготовления угольно-водяной суспензии, которые подходят для конкретного осуществления термической добычи. Соответственно, частицы несгоревшего угля угольно-водяной суспензии могут играть закупоривающую роль в пласте-коллекторе, тем самым улучшая показатель охвата вытеснения.
Кроме того, в варианте реализации настоящего изобретения общее количество закачиваемой угольно-водяной суспензии должно определяться различными факторами. В частности, общее количество закачиваемой угольно-водяной суспензии определяется в соответствии с такой информацией, как мощность пласта-коллектора, пористость, проницаемость и насыщенность конкретного участка нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации, а также схема сети нагнетательных-добычных скважин. Таким образом, согласно настоящему изобретению схема закачки угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения может быть осуществлена с помощью вышеописанных технических процедур, после чего способ по настоящему изобретению переходит к этапу S120, на котором полученные параметры принимаются для практического осуществления термической добычи, соответствующей геологическим данными и характеристикам пласта-коллектор а на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации.
На этапе S120 угольно-водяная суспензию, необходимую для конкретного осуществления термической добычи, готовят в соответствии с параметрами, полученными на этапе S110. В частности, на этапе S120 угольно-водяную суспензию готовят с помощью устройства для приготовления угольно-водяной суспензии посредством физической обработки в соответствии с такой информацией, как доля каждого компонента в угольно-водяной суспензии, медианный размер частиц угольного порошка и медианный размер частиц угольно-водяной суспензии.
На этапе S130 угольно-водяную суспензию, приготовленную на этапе S120, закачивают через выбранную нагнетательную скважину в целевой пласт-коллектор в соответствии с режимом закачки согласно параметрам осуществления, полученным на этапе S110, при этом также закачивается необходимое количество вспомогательного вещества для горения в соответствии с общим количеством закачиваемой угольно-водяной суспензии. Количество закачиваемого в реальном времени вспомогательного вещества для горения находится в подходящей пропорции к закачиваемому в реальном времени объему угольно-водяной суспензии, так что пропорция также может быть обеспечена, когда угольно-водяная суспензия и вспомогательное вещество для горения подаются с разными режимами закачивания. Кроме того, эта пропорция согласуется с пропорцией кислорода к угольно-водяной суспензии для самовозгорания угольно-водяной суспензии. В варианте реализации настоящего изобретения вспомогательным веществом для горения является воздух или кислород.
Кроме того, при закачке вспомогательного вещества для горения необходимо отслеживать общее количество подаваемого вспомогательного вещества для горения в режиме реального времени и рассчитывать содержание кислорода во вспомогательном веществе для горения, таким образом гарантируя, что общее количество углерода в угольно-водяной суспензии больше, чем кислорода во вспомогательном веществе для горения. Соответственно, это может гарантировать, что угольно-водяная суспензия является избыточной для сгорания, так что несгоревшие частицы угольно-водяной суспензии будут образовываться и осаждаться в порах, таким образом блокируя трещины или каналы с высокой проницаемостью.
Кроме того, в вариантах реализации настоящего изобретения используется заданный режим закачки для подачи угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения в различные местоположения в пласте-коллекторе для горения. Предпочтительно угольно-водяная суспензия может подаваться в виде одной порции или множества порций. Одно порционная закачка включает смешанную непрерывную закачку и попеременную закачку. Многопорционная закачка означает подачу угольно-водяной суспензии в разные зоны закачки в соответствии с размерами зон закачки в разных положениях, а затем подачу вспомогательного вещества для горения в количестве, достаточном для достижения соотношения воспламеняемости угольно-водяной суспензии в соответствующей зоне подачи. Смешанная непрерывная закачка означает, что сначала подается угольно-водяная суспензия, а затем - вспомогательное вещество для горения, при этом количество подаваемой угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения достаточно для того, чтобы вызвать самовозгорание угольно-водяной суспензии. Попеременная закачка означает возвратно-поступательный цикл многократной подачи сначала угольно-водяной суспензии, а затем вспомогательного вещества для горения, при этом каждый раз при закачке угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения количество подаваемой угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения достаточно, чтобы вызвать самовозгорание угольно-водяной суспензии. Таким образом, согласно настоящему изобретению при закачке угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения также можно использовать смешанную непрерывную закачку или попеременную закачку. В альтернативном варианте можно использовать многопорционную закачку, если различные зоны закачки разнесены друг от друга чистой водой после сжигания, так что смесь угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения присутствует в разных частях пласта-коллектора. Таким образом, энергия и газ, образующиеся после самовозгорания угольно-водяной суспензии в различных местоположениях, могут быть использованы для повышения показателя охвата и эффективности вытеснения.
В частности, в вариантах реализации настоящего изобретения угольно-водяная суспензия может подаваться с помощью среды для закачки угольно-водяной суспензии в различные точки горения в пласте-коллекторе. Среда для закачки угольно-водяной суспензии может быть выбрана из одного из перфорационных отверстий, трубы с фильтрующей сеткой и внутренней трубы целевого пласта-коллектора. То есть угольно-водяная суспензия может быть закачана в пласт целевого пласта-коллектора посредством перфорационного отверстия, трубы с фильтрующей сеткой и внутренней трубы целевого пласта-коллектора. Концентрация частиц угля в угольно-водяной суспензии и охват угольно-водяной суспензии обеспечивают хорошую приемистость и текучесть угольно-водяной суспензии в пласте. Поскольку вязкость угольно-водяной суспензии намного больше, чем вязкость воды, эффект вытеснения и показатель охвата для сырой нефти можно улучшить с помощью угольно-водяной суспензии.
Кроме того, в вариантах реализации настоящего изобретения, предусматривающих многопорционную закачку, необходимо закачивать чистую воду в целевой пласт-коллектор до окончания этапа S130, чтобы изолировать зоны закачки друг от друга, тем самым изолируя реакции горения в каждой зоне закачки.
Таким образом, согласно настоящему изобретению осуществление закачки угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения в целевой пласт-коллектор с заданным режимом закачки проходит с помощью вышеописанных технических процедур, так что угольно-водяная суспензия и вспомогательное вещество для горения смешиваются в разных местоположениях в пласте-коллекторе. Затем способ по настоящему изобретению переходит к этапу S140, на котором смесь угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения в пласте-коллекторе воспламеняется для осуществления контроля и вытеснения.
На этапе S140 тепловая энергия, генерируемая нагревательным устройством или устройством зажигания, расположенным в скважине, используется для индуцирования самовозгорания угольно-водяной суспензии, а тепловая энергия и газ, выделяющиеся после сжигания, используются для контроля и вытеснения пласта-коллектора.
Перед началом этапа S140 способ осуществления термической добычи по настоящему изобретению также включает этап размещения нагревательного устройства или устройства зажигания в скважине целевого пласта-коллектора через трубную колонну или сетку и прогрев целевого пласта-коллектора для нагрева пласта после включения питания нагревательного устройства или устройства зажигания. Таким образом, после нагревания пласта горение происходит в присутствии угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения, так что температура в окружающей среде скважины целевого пласта-коллектора изменяется при повышенной температуре пласта. Таким образом, тепловая энергия, генерируемая повышением температуры, может вызвать самовозгорание угольно-водяной суспензии.
Кроме того, после завершения закачки на этапе S130 смесь угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения находится в разных местоположениях целевого пласта-коллектора. Нагревательное устройство или устройство зажигания включают для нагрева целевого пласта-коллектора, таким образом нагревая угольно-водяную суспензию, смешанную со вспомогательным веществом для горения. Когда угольно-водяная суспензия достигает температуры самовозгорания, происходит самовозгорание угольно-водяной суспензии. Сгорание угольно-водяной суспензии высвобождает большое количество тепловой энергии для нагрева пластового флюида и горных пород, так что вязкость сырой нефти в разных местоположениях пласта-коллектора снижается, а пластовая вода газифицируется, тем самым улучшая текучесть сырой нефти. Таким образом, на этапе S140 во время процедуры контроля и вытеснения большое количество диоксида углерода, азота или других газов, выделяющихся при самовозгорании угольно-водяной суспензии, используется для растворения и диффузии сырой нефти в различных точках пласта-коллектора, тем самым обеспечивая вытеснение сырой нефти. Соответственно, вязкость сырой нефти может быть дополнительно снижена, а эффект вытеснения может быть дополнительно усилен.
Кроме того, трещины или каналы с высокой проницаемостью, образованные гидроразрывом в соответствующих местоположениях, блокируются несгоревшими частицами угольно-водяной суспензии, отложившимися в порах в указанных местоположениях. То есть несгоревшие частицы угольно-водяной суспензии оседают в порах пласта, чтобы уменьшить проницаемость пласта и заблокировать трещины или каналы с высокой проницаемостью, тем самым препятствуя проникновению в них воды и пара.
Далее приведен пример применения вышеупомянутого способа осуществления термической добычи на установке для добычи на месторождении тяжелой нефти. Участок разработки нефтяного месторождения имеет среднюю глубину залегания 500 м, исходное пластовое давление 4,8 МПа, пластовую температуру 28°С и вязкость сырой нефти 8000-35000 мПа⋅с. На действующем объекте разработки нефтяного месторождения реализована традиционная технология циклического нагнетания пара в горизонтальную скважину с более 10 циклами, показателем извлечения нефти 1,2%, степенью извлечения 8,6% и суммарной обводненностью 87%. Некоторые добычные скважины были остановлены из-за высокой обводненности. Для этой установки для добычи разработана схема термической добычи и заполнения с использованием угольно-водяной суспензии. Способ осуществления термической добычи, соответствующий этой схеме, выглядит следующим образом.
(1) При оценке геологических характеристик и характеристик пласта-резервуара на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации, установлено, что средняя проницаемость нефтяной залежи составляет 2,4 Дарси, средняя пористость - 28,7%, нефтенасыщенность исходной нефтяной залежи составляет 75%, а остаточная нефтенасыщенность конкретней нефтяной залежи составляет 62%. Распределение оставшейся нефти в нефтяной залежи ограничивается неоднородностью нефтяной залежи и уходом газа по каналам при циклической закачке пара. Вблизи ствола скважины имеются каналы высокой обводненности и высокой проницаемости.
(2) Средний диаметр пор конкретной нефтяной залежи составляет 112 мм, максимальный диаметр пор составляет 389 мм, а среднее координационное число пор превышает 2,7, что указывает на хорошую связность пор. Кроме того, расчетная мощность конкретной нефтяной залежи составляет 6 м, структурная амплитуда нефтяной залежи мала, угол падения нефтяной залежи менее 3 градусов, имеется незначительная краевая вода.
(3) Добычные скважины на этой площадке добычи могут быть преобразованы в горизонтальные скважины с детерминантной схемой расположения скважин, которая также может быть заменена обратной пятиточечной или обратной девятиточечной схемой расположения скважин.
(4) Способ согласно настоящему изобретению будет реализован с использованием, например, одной нагнетательной и одной добычной скважин, причем расстояние между нагнетательной и добычной скважинами составляет 120 м.
(5) Согласно результатам вышеуказанного исследования нефтяного месторождения медианный размер частиц угольно-водяной суспензии должен находиться в диапазоне от 16 до 37 мкм, а концентрация угольно-водяной суспензии предпочтительно должна составлять 69%.
(6) Выход насоса для закачки угольно-водяной суспензии соединяют с устьем скважины, и ствол скважины очищают чистой водой. Угольно-водяную суспензию закачивают в скважину с расходом менее 80 м3 в день. При этом контролируют давление на устье скважины, а скорость закачки регулируют таким образом, чтобы забойное давление было меньше давления разрушения горной породы. Закачивание угольно-водяной суспензии прекращают, когда общее количество закачиваемой угольно-водяной суспензии достигает 0,05PV.
(7) После завершения закачки угольно-водяной суспензии устье и ствол скважины очищают чистой водой. Затем к устью скважины подсоединяют выход воздушного насоса для подачи сжатого воздуха.
(8) Нагревательное устройство опускают в ствол скважины к центру пласта-коллектора и включают для предварительного нагрева пласта-коллектора с целью самовозгорания или воспламенения.
(9) Воздух подается непрерывно, при этом количество подаваемого воздуха пересчитывают в количество кислорода. Отношение количества угольно-водяной суспензии к количеству воздуха рассчитывают на основе количества углерода в угле и количества кислорода в воздухе. Количество углерода превышает общее количество кислорода, чтобы обеспечить избыток угольно-водяной суспензии для сжигания.
(10) После сжигания угольно-водяной суспензии вода в пласте нагревается с образованием пара, который нагревает пласт и сырую нефть и направляет сырую нефть в добычную скважину. Частицы несгоревшего угля угольно-водяной суспензии оседают в порах, вызывая снижение проницаемости породы.
(11) Можно подавать чистую воду, чтобы изолировать горение. Угольно-водяная суспензия и воздух также могут подаваться циклами для поддержания горения.
(12) Изменения давления, температуры и продуктов в нагнетательной и добычной скважинах постоянно контролируют во время закачки.
Варианты реализации настоящего изобретения предлагают способ осуществления термической добычи на основе использования угольно-водяной суспензии. Нацеленный на решение проблем низкого теплового КПД, высокой стоимости, значительных выбросов и низких показателей термической добычи, с которыми сталкиваются существующие технологии термической добычи, этот способ предлагает технологию использования угольно-водяной суспензии в качестве и топлива, и вытесняющей среды, что может позволить достичь и высокой эффективности использования угля, и высокой эффективности добычи нефти. В частности, в соответствии с характеристиками целевого нефтяного месторождения и на основе инженерных исследований нефтяного месторождения угольный порошок, вода и добавка с соответствующими распределениями размеров частиц и соответствующими заданными пропорциями физически обрабатываются с получением угольно-водяной суспензии. Затем угольно-водяная суспензия закачивается в целевой пласт-коллектор через наземный трубопровод, устье скважины, колонну труб и т.п. вместе с соответствующим количеством вспомогательного вещества для горения. После того, как пласт-коллектор нагрет за счет горения в пласте-коллекторе, контроль и вытеснение могут быть выполнены для сырой нефти или тяжелой нефти в различных местоположениях в целевом пласте-коллекторе. Согласно настоящему изобретению сжигание угольно-водяной суспензии может генерировать большое количество тепловой энергии для нагрева пласта, снижения вязкости сырой нефти и улучшения ее текучести. Кроме того, частицы несгоревшего угля могут осаждаться в порах пласта для осуществления контроля над пластом.
В соответствии с настоящим изобретением в качестве топлива используется уголь, характеризующийся большими запасами и низкой ценой, а горение переносится с поверхности в пласт-коллектор с помощью технологии использования угольно-водяной суспензии, что обеспечивает следующие основные преимущества. Во-первых, горение происходит полностью внутри пласта-коллектора, так что потери тепла практически ничтожны, а тепловой КПД достигает наивысшего значения. Во-вторых, горение сначала происходит в водной фазе, что позволяет избежать или предотвратить возгорание сырой нефти. В-третьих, размер частиц несгоревшего угля в угольно-водяной суспензии можно контролировать, чтобы они могли играть закупоривающую роль в пласте-коллекторе, тем самым улучшая показатель охвата вытеснения. В-четвертых, поскольку вязкость угольно-водяной суспензии намного больше, чем у воды или пара, можно еще больше увеличить диапазон охвата и эффективность вытеснения. В-пятых, способ может быть реализован в однопорционном или многопорционном режиме. В-шестых, двуокись углерода и азот, образующиеся при сгорании, могут использоваться для заполнения практически без выбросов загрязняющих веществ или парниковых газов. Наконец, способ дешев и прост в реализации. Способ подходит не только для месторождений тяжелой нефти, но и для месторождений обычной сырой нефти. Способ подходит не только для месторождений тяжелой нефти, но и для месторождений обычной сырой нефти. Этот способ способствует более экологически чистому использованию угля и может значительно снизить стоимость термической добычи сырой нефти за счет тщательного использования продуктов сгорания. Способ представляет собой недорогую, экологически чистую, энергосберегающую и высокоэффективную технологию, позволяющую повысить показатель извлечения нефти и имеющую большие перспективы применения.
Вышеизложенное описывает лишь предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения, которые не предназначены для ограничения объема защиты настоящего изобретения. Любые модификации или замены, которые могут быть очевидны для специалиста в данной области техники на основе технических условий, раскрытых в настоящем изобретении, должны подпадать под объем защиты настоящего изобретения, который, следовательно, должен определяться прилагаемой формулой изобретения.
Следует понимать, что раскрытые варианты реализации настоящего изобретения не ограничены конкретными конструкциями, этапами или материалами, раскрытыми в данном документе, но включают эквивалентные заменители этих признаков, понятные специалисту в данной области. Также следует понимать, что термины используются в данном документе для описания конкретных вариантов реализации, а не для их ограничения.
Выражения «один вариант реализации» и «варианты реализации», упомянутые в данном документе, означают, что конкретные признаки, конструкции и характеристики, описанные в сочетании с вариантами реализации, включены по меньшей мере в один вариант реализации настоящего изобретения. Следовательно, выражения «один вариант реализации» и «варианты реализации», приведенные в разных частях полного описания, не обязательно указывают на один и тот же вариант реализации.
Хотя варианты реализации настоящего изобретения описаны выше в данном документе, они предоставлены только для лучшего понимания, а не для ограничения настоящего изобретения. Без отклонения от принципов и сущности настоящего изобретения специалист в данной области техники может внести различные модификации и изменения в эти варианты реализации. Таким образом, объем охраны настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.
Claims (21)
1. Способ осуществления термической добычи сырой нефти, включающий:
этап проектирования параметров осуществления, причем параметры для конкретного осуществления термической добычи определяют в соответствии с геологическими данными и характеристиками пласта-коллектора конкретного участка нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации;
этап приготовления угольно-водяной суспензии, причем угольно-водяную суспензию, необходимую для конкретного осуществления термической добычи, готовят в соответствии с параметрами осуществления;
этап закачки, на котором угольно-водяную суспензию закачивают в целевой пласт-коллектор через нагнетательную скважину в соответствии с режимом закачки согласно параметрам осуществления, а вспомогательное вещество для горения закачивают на основе общего количества закачиваемой угольно-водяной суспензии, причем в реальном времени количество закачиваемого вспомогательного вещества для горения находится в подходящей пропорции к закачиваемому объему угольно-водяной суспензии, так что угольно-водяная суспензия является избыточной для сгорания, так что несгоревшие частицы угольно-водяной суспензии будут образовываться и осаждаться в порах пласта-коллектора; и
этап контроля и вытеснения, причем самовозгорание угольно-водяной суспензии вызывается тепловой энергией, вырабатываемой с помощью скважинного нагревательного устройства, а контроль и вытеснение осуществляются в пласте-коллекторе с помощью тепловой энергии и газа, образующихся после сжигания, при наличии осевших в порах пласта-коллектора несгоревших частиц угольно-водяной суспензии, тем самым обеспечивая добычу сырой нефти.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что параметры осуществления включают долю каждого компонента в угольно-водяной суспензии, медианный размер частиц угольного порошка, медианный размер частиц угольно-водяной суспензии, общее количество подаваемой угольно-водяной суспензии и режим подачи угольно-водяной суспензии.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что этап проектирования параметров осуществления включает:
выбор одной или большего количества нагнетательных скважин для конкретного осуществления термической добычи;
определение пропорции каждого компонента угольно-водяной суспензии в соответствии с характеристиками пласта-коллектора конкретного участка нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации;
определение медианного размера частиц угольного порошка и угольно-водяной суспензии, соответственно, в соответствии с характеристиками распределения пор на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации; и
определение общего количества закачиваемой угольно-водяной суспензии в соответствии с толщиной пласта-коллектора, пористостью пласта-коллектора, проницаемостью пласта-коллектора и насыщением пласта-коллектора на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащем интенсификации, и схемой сети нагнетательных-добычных скважин.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что определение медианного размера частиц угольного порошка и угольно-водяной суспензии, соответственно, в соответствии с характеристиками распределения пор на конкретном участке нефтяного месторождения, подлежащего интенсификации, включает определение медианного размера частиц угольного порошка в соответствии с характеристиками распределения среднего радиуса пор пласта-коллектора и медианного размера частиц пор пласта-коллектора, и
причем медианный размер частиц угольно-водяной суспензии предпочтительно составляет менее одной трети медианного размера частиц пор пласта-коллектора.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что этап закачки включает:
закачку угольно-водяной суспензии и вспомогательного вещества для горения в разные местоположения пласта-коллектора с заданным режимом закачки, причем режим закачки выбирают из группы, состоящей из многопорционной закачки, смешанной непрерывной закачки и попеременной закачки.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что на этапе приготовления угольно-водяной суспензии в качестве добавки к угольно-водяной суспензии используют диспергатор.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что перед этапом контроля и вытеснения способ дополнительно включает:
размещение нагревательного устройства в скважине целевого пласта-коллектора через трубную колонну или сетку и нагрев целевого пласта-коллектора после включения питания нагревательного устройства.
8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что этап закачки дополнительно включает закачку чистой воды для изоляции закачанных порций друг от друга.
9. Способ по п. 5 или 8, отличающаяся тем, что на этапе контроля и вытеснения сырая нефть растворяется и диффундирует с газом, образующимся после сжигания, так что вытеснение осуществляется для сырой нефти, а трещины или каналы блокируются несгоревшими частицами угольно-водяной суспензии, которые откладываются в порах.
10. Способ по любому из пп. 5, 8 и 9, отличающийся тем, что на этапе закачки угольно-водяную суспензию закачивают в различные точки горения в пласте-коллекторе через среду для закачки угольно-водяной суспензии, которая выбирается из одного из перфорационных отверстий, трубы с фильтрующей сеткой и внутренней ремонтной трубы целевого пласта-коллектора.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010596378.8 | 2020-06-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2825366C1 true RU2825366C1 (ru) | 2024-08-26 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2109133C1 (ru) * | 1997-09-17 | 1998-04-20 | Юрий Ефремович Батурин | Способ разработки залежи с трудноизвлекаемыми запасами нефти |
RU2287054C1 (ru) * | 2005-07-12 | 2006-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ термической добычи нефти |
WO2008033838A2 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | M-I Llc | Precipitated weighting agents for use in wellbore fluids |
CN102287175A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-12-21 | 中国海洋石油总公司 | 一种利用热动力开采页岩气和/或页岩油的方法 |
CN103422848A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-04 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化方法及注浆装置 |
CN104453817A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-03-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | 火烧油层助燃点火方法 |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2109133C1 (ru) * | 1997-09-17 | 1998-04-20 | Юрий Ефремович Батурин | Способ разработки залежи с трудноизвлекаемыми запасами нефти |
RU2287054C1 (ru) * | 2005-07-12 | 2006-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ термической добычи нефти |
WO2008033838A2 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | M-I Llc | Precipitated weighting agents for use in wellbore fluids |
CN102287175A (zh) * | 2011-05-13 | 2011-12-21 | 中国海洋石油总公司 | 一种利用热动力开采页岩气和/或页岩油的方法 |
CN103422848A (zh) * | 2013-09-06 | 2013-12-04 | 新奥气化采煤有限公司 | 煤炭地下气化方法及注浆装置 |
CN104453817A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-03-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | 火烧油层助燃点火方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2263774C2 (ru) | Способ получения углеводородов из богатой органическими соединениями породы | |
CN102587877B (zh) | 一种多元热流体驱替工艺 | |
CN1875168B (zh) | 从不可渗透的油页岩中采收碳氢化合物 | |
CN102587880B (zh) | 采油方法 | |
Xue et al. | Development and research status of heavy oil enhanced oil recovery | |
CN103122759B (zh) | 一种煤层气井多元热流体强化开采方法 | |
CN102230372A (zh) | 一种稠油井多元热流体热采工艺 | |
CN103790563A (zh) | 一种油页岩原位局部化学法提取页岩油气的方法 | |
CN103670338A (zh) | 一种煤层气与煤共采方法 | |
CN101004132A (zh) | 注空气辅助蒸汽吞吐稠油开采技术 | |
CN104196507A (zh) | 一种火驱吞吐与火驱联动开采稠油的方法 | |
CN106223910B (zh) | 向油藏注空气、富氧油裂解加电磁波增温空气驱采油方法 | |
WO2013059909A1 (en) | Steam flooding with oxygen injection, and cyclic steam stimulation with oxygen injection | |
CN106437657A (zh) | 一种利用流体对油页岩进行原位改造和开采的方法 | |
CN114412433B (zh) | 一种基于取热发电的深部煤炭原位流态化开采方法 | |
CN113982546B (zh) | 一种水平井二氧化碳注入剖面评价方法 | |
CN103912252A (zh) | 一种湿式火烧吞吐采油方法 | |
CN102587878A (zh) | 一种多元热流体辅助重力驱替工艺 | |
Siwei et al. | Exploration and practice of carbon sequestration realized by CO2 waterless fracturing | |
CN112593905A (zh) | 一种高粘油的开采方法 | |
CN103939072B (zh) | 液氧强刺激点火空气驱高温裂解混相气体复合驱油技术 | |
Han et al. | Study and pilot test of multiple thermal-fluid stimulation in offshore Nanpu oilfield | |
Turta | In situ combustion | |
US20230258062A1 (en) | Thermal recovery construction method | |
Shen et al. | Numerical investigation of fracturing fluid invasion into hydrate reservoirs during hydraulic-fracturing stimulation |