Способ термического воздействия на углеводородсодержащий пласт

 

Изобретение относится к термическим методам повышения нефтеотдачи и других источников углеводородного сырья. Способ включает бурение каналов в пласте горизонтальными и параллельными, эксплуатацию четных из них в нагнетательном режиме, а нечетных - в добычном, периодический перевод четных каналов на добычной, а нечетных - на нагнетательный режимы. 3 ил.

Изобретение относится к термическим методам повышения отдачи нефти и других источников углеводородного сырья (например битумов, сланцев) из естественно залегающих пластов.

Известен термический метод повышения нефтеотдачи пластов путем нагнетания в них через скважины пара [1] Благодаря прогреву нефтеносного пласта горячим паром, снижается вязкость нефти и увеличивается ее дебит в продуктовой скважине. Однако для известного метода характерна невысокая его энергетическая эффективность. Так, потери тепла в кровлю и почву нефтеносного пласта достигают 40% а на 1 т дополнительно добытой нефти ее затрачивается до 0,5 т в котле для производства пара.

Известны также способы повышения нефтеотдачи путем нагнетания в пласт горячей воды и газообразных энергоносителей [2] Однако и для них присуща невысокая энергетическая эффективность энергетические затраты на производство теплоносителей достигают 50% энергии дополнительно добытой нефти.

Наиболее близким техническим решением является метод внутрипластового движущегося очага горения, согласно которому прогрев нефтяного пласта обеспечивается сжиганием части нефти непосредственно в пласте. Однако большие энергетические затраты на сжатие воздуха, нагнетаемого в нефтеносный пласт, а также недостаточная управляемость процесса обусловили ограниченное его промышленное распространение [3] Кроме того, выбранный в качестве прототипа способ не дает технологических решений для широкого охвата нефтяной залежи, а является лишь элементом в будущей промышленной технологии термической добычи нефти.

Целью изобретения является повышение степени извлечения углеводородного сырья в масштабе целой залежи путем максимального ее охвата по площади.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе термической добычи нефти, заключающемся в бурении вертикальных и вертикально-горизонтальных скважин, соединении их между собой с последующим нагнетанием в скважины окислителя, розжиге пласта, создании движущегося очага горения и извлечении из скважин нефти пониженной вязкости, розжиг нефтеносного пласта осуществляют в вертикальной скважине с постоянным переводом нагнетаемого окислителя в вертикально-горизонтальную скважину, горизонтальные буровые каналы создают в пласте параллельными, при этом четные из них используют как нагнетательные, а нечетные как добычные.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что буровые каналы создают горизонтальными и параллельными, часть из которых (например, четные) используют нагнетательными, а другую часть (нечетные) добычными. По мере разработки залежи углеводородного сырья буровые каналы периодически переводят с нагнетательного режима на добычной. Благодаря этому заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

В отличие от известного технического решения [3] заявляемый способ формирует систему разработки залежи по площади, обеспечивая масштабную промышленную добычу сырья (нефти). Совокупность схемных и режимных решений заявляемого способа дает основания для вывода о соответствии его критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена принципиальная схема разработки горизонтального пласта; на фиг.2 наклонного нефтеносного пласта; на фиг.3 перемещение фронта горения от нагнетательного канала к добычному.

Предлагаемый способ термического воздействия на пласт углеводородного сырья реализуется следующим образом.

На горизонтальный (фиг.1) или наклонный (фиг.2) пласты бурятся горизонтальные скважины, которые первоначально термически прорабатываются путем розжига пласта в вертикальной скважине, а окислитель постепенно переводят в вертикально-горизонтальную скважину. Затем часть из них эксплуатируют на нагнетательном режиме, а соседние каналы на добычном режиме.

По мере термического воздействия на пласт углеводородного сырья зоны перемещаются от нагнетательного канала 1 к добычному 2 согласно схеме, представленной на фиг.3. Вокруг нагнетательного канала 1 образуется выжженная зона 3, на которой следует зона 4 горения. Непосредственно к ней примыкает зона 5 активного образования пара и зона 6 горячей воды и легких углеводородов. За этими зонами образуется зона 7, представляющая собой вал нефти. И наконец, последняя зона 8 представляет собой нетронутый пласт и примыкает к добычному каналу 2. На этой же фиг.3 показано распределение температуры в пласте между нагнетательными 1 и добычными 2 каналами.

В нагнетательном (эксплуатационном) горизонтальном канале при расходе воздуха около 3000 нм³/ч и давлении 4-5 бар температура постепенно повышается до температуры воспламенения углеводородного сырья 500-600^оС. В зоне 4 горения происходит температурный скачок до 1000-1200^оС. В следующей зоне 5 идет активное парообразование, а затем и выделение легких углеводородных фракций. Вслед за зоной 6 формируется вал нагретой и подвижной нефти 7, которая постепенно мигрирует к добычному горизонтальному каналу 2.

Периодическая смена эксплуатационных 1 и добычных 2 горизонтальных каналов содействует полезному использованию тепла, аккумулированному в массиве при горении углеводородного сырья, вернее его тяжелых погонов (кокса, асфальтенов).

Использование заявляемого способа термического воздействия на пласт углеводородного сырья обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: понижение давления нагнетания воздушного дутья благодаря большой поверхности его фильтрации в нагнетательных каналах; возможность нагнетания больших объемов окислителя, что обуславливает интенсивное ведение технологического процесса; возможность охвата термической добычей всего месторождения; повысить извлечение углеводородного сырья (нефти) до 60% сравнительно невысокие затраты на дополнительно извлеченную нефть; управляемость технологического процесса извлечения нефти.

Формула изобретения

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИЙ ПЛАСТ, заключающийся в бурении вертикальных и вертикально-горизонтальных скважин, соединении их между собой с последующим нагнетанием в скважины окислителя, розжиге пласта, создании движущегося очага горения и извлечении из скважин нефти пониженной вязкости, отличающийся тем, что розжиг нефтеносного пласта осуществляют в вертикальной скважине с постепенным переводом нагнетаемого окислителя в вертикально-горизонтальную скважину, горизонтальные буровые каналы создают в пласте параллельными, при этом четные из них используют как нагнетательные, а нечетные как добычные.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3