Способ добычи нефти

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для месторождений различных типов строения, а также для истощенных и трудно извлекаемых запасов нефти. Цель изобретения - повышение нефтеотдачи, интенсификация добычи, обеспечение равномерности дебита нефти, снижение себестоимости добычи, а также обеспечение вытеснения остаточной нефти из низкопродуктивных пластов и использования ее на месторождениях с различной структурой запасов. Сущность изобретения: способ включает вскрытие нефтяного пласта системой добывающих и нагнетательных скважин и воздействие на продуктивный пласт колебаниями давления. Их возбуждают погружными установками амплитудой, не превышающей усталостной прочности породы на растяжение, продуктивный пласт вскрывают на величину 50 - 80% его мощности. Колебания давления в виде акустического потока возбуждают в нефтяном пласте с помощью погруженных в нагнетательные скважины акустических скважинных устройств. Устройство погружают в нагнетательные скважины на глубину вскрытия пласта после того, как эти скважины заполнят нефтью и установят естественное пластовое давление. Создают избыточное пластовое давление на величину, обеспечивающую расчетный дебит нефти и поддержание пластового давления на естественном уровне. Отбор нефти производят до падения давления не ниже давления насыщения. Восстановление пластового давления осуществляют закачкой сухого газа в газовую шапку. По мере проработки пласта скважинные акустические устройства постепенно поднимают. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для месторождений различных типов строения, а также для добычи истощенных и трудноизвлекаемых запасов нефти.

Известны способы добычи нефти посредством вытеснения ее из продуктивного пласта нагнетанием в залежь воды, например, авт. свид. N 1527990, опубл. 15.07.94, бюл. N 13.

Недостатком этого широко применяемого способа воздействия на пласт является нарастание обводненности нефтяных пластов, достигающей за несколько лет эксплуатации 90%, одновременно с этим происходит трансформация нефти в газовую шапку, величина которой достигает (40-50)%, эти факторы переводят скважины в разряд низкодебитных, а извлечение нефти может составить (20-30)% начальных запасов.

Известен способ добычи нефти из слоистой нефтеводоносной залежи, принятый за прототип, авт. свид. N 1677272, опубл. 15.09.91, бюл. N 34, в котором для цели нефтеизвлечения используют колебания давления, а средой для их передачи служит водоносный пласт, расположенный ниже нефтяного и имеющий по сравнению с ним повышенное пластовое давление. Амплитуда колебаний давления не превышает предела усталостной прочности породы на растяжение. Возбуждают колебания с помощью погружной электроцентробежной установки в процессе отбора жидкости.

Недостатком этого способа является то, что он подходит не ко всем залежам, а только для конкретного типа месторождения, в частности при наличии соседних нефтяного и водоносного пластов.

Задачей предлагаемого способа является устранение таких недостатков, как переформирование и обводненность нефтяных пластов и вместе с тем повышение нефтеотдачи, интенсификация и стабильность дебита нефти, снижение себестоимости добычи, а также обеспечение вытеснения остаточной нефти на месторождениях с различной структурой запасов и в низкопродуктивных пластах.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе добычи нефти, включающем вскрытие нефтяного пласта системой добывающих и нагнетательных скважин, воздействие на продуктивный пласт колебаниями давления, возбуждаемых погружными установками, с амплитудой, не превышающей усталостной прочности породы на растяжение, продуктивный пласт вскрывают на величину (50-80)% его мощности, а колебания давления в виде акустического потока возбуждают в нефтяном пласте с помощью погруженных в нагнетательные скважины на глубину вскрытия пласта акустических скважинных устройств, которые создают избыточное пластовое давление на величину, обеспечивающую оптимальный дебит нефти и поддержание пластового давления на естественном уровне, отбор нефти производят до падения давления в скважине не ниже давления насыщения, восстановление пластового давления осуществляют закачкой сухого газа в газовую шапку, а по мере проработки пласта осуществляют постепенный подъем скважинного устройства, элементом системы размещения скважин является равносторонний треугольник, в центре которого размещают добывающую, а по вершинам нагнетательные скважины.

Избыточное давление, создаваемое акустическим потоком, является дополнительной энергией для вытеснения нефти, способ может быть использован на любых типах месторождений с различными структурами запасов нефти и газа, не происходит ухода нефти в газовую шапку и насыщение ее водой. За счет использования акустических устройств способ экономичен и неэнергоемок, обеспечивает абсолютный выбор нефти из залежи по заранее рассчитанному дебиту, а система размещения добывающих (ДС) и нагнетательных (НС) скважин обеспечивает направление потоков нефти по кратчайшим путям из вершин равносторонних треугольников к их серединам, где равнодействующая фильтрационных скоростей равна нулю, что приводит к увеличению потенциальной энергии подъема, и нефть устремляется в НС. Величина вскрытия пласта (50-80)% его мощности выбрана из условия устранения вероятности прорыва газа или воды во время добычи.

Способ осуществляют следующим образом.

Продуктивный пласт вскрывают ДС перфорацией 75% мощности пласта, располагая участок с перфорацией симметрично по толщине пласта, затем пласт вскрывают НС под размещение в них скважинных акустических устройств перфорацией 80% мощности пласта, располагая ее аналогично симметрично. Элементом системы размещения скважин является равносторонний треугольник, в центре которого расположена ДС а в его вершинах НС. Газовую шапку вскрывают скважиной для закачки сухого газа с целью компенсации отбора продукта и поддержания пластового давления до уровня не ниже давления насыщения нефти газом в период эксплуатации газонефтяной залежи (ГНЗ).

После того как НС заполнятся нефтью и установится естественное пластовое давление, в них опускают акустические скважинные устройства, включают их на определенную частоту и мощность, рассчитанную для обеспечения необходимого дебита нефти, и начинают добычу. По мере снижении давления в скважинах его повышают закачкой сухого газа через НС в газовую шапку. Критерием для корректировки мощности акустического воздействия служит отклонение дебита от расчетного значения, а скважинные акустические устройства постепенно поднимают по мере проработки пластов. До прекращения нефтедобычи газ из ГНЗ не отбирают для предотвращения трансформации нефтяного пласта в газовую шапку.

Особенностью предлагаемого способа является осуществление эксплуатации ГНЗ при естественном дренировании за счет упругой энергии, аккумулированной пластовым флюидом и коллекторами, и поддержание упругой энергии в процессе добычи нефти за счет закачки газа и дополнительной энергии, вводимой в нефтяной пласт акустической аппаратурой, размещенной в НС. Акустический поток, создаваемый комплексом акустической аппаратуры, несет в себе потенциальную энергию акустического давления, всегда избыточного по отношению к пластовому давлению среды, в которой он работает, и кинетическую энергию продольных и поперечных волн этой среды.

По мере распространения акустического потока акустическое давление изменяется, что приводит к образованию градиента давления и созданию направленной фильтрации флюида от контура питания к ДС. Излучаемая в нефтяной пласт акустическая энергия повышает упругость системы.

Пример конкретного выполнения способа.

Давление акустического воздействия P₀ в точках, удаленных от его источника, определяется по формуле: где P₀ - избыточное давление акустического воздействия (звука) на расстоянии от источника, (Па); P - мощность источника акустического воздействия на среду, (Вт); ρc = 144·10⁴ (кГ·с/м³) - акустическое сопротивление среды; r - расстояние от источника акустического воздействия, (м).

При мощности источника акустического воздействия на среду P=1000 Вт, рассчитанные по формуле значения давление звука ₀ в точках, расположенных на расстоянии r от него, приведены в таблице.

Из таблицы видно, что с увеличением расстояния избыточное акустическое давление изменяется, что является главным условием течения флюида.

Пример расчета мощности акустического излучателя для получения расчетного дебита Q= 40 м³/сутки при длине акустического устройства 2 м и характеристике перфоратора 10 см² перфорационных отверстий на 1 м перфорационного интервала.

Скорость V прохода (фильтрации) нефти 40 м³/сутки через сечение перфорационных отверстий вычисляют по формуле: V = Q/86400·d·l = 40·10⁶/86400·10·2 = 23,2 (см/с) где V - скорость прохода (фильтрации) нефти, (см/с); Q - требуемый дебит нефти, (м³/сутки); 86400 с - количество секунд в сутках;
d =10(см²) - площадь перфорационных отверстий на 1 погонном метре;
l = 2(м) - длина акустического скважинного устройства,
тогда гидравлический напор, соответствующий избыточному давлению P₀, создающий скорость фильтрации V через добывающую скважину, будет равен:
h = V²/2g = 23,2²/2·10·100 = 0,269·10^-2 (м) и отсюда P₀ = ρgh = 10³·10·0,269·10^-2 = 26,9 (Па)
где h = гидравлический напор, создающий скорость фильтрации V, (м);
V - скорость прохода (фильтрации) нефти, (см/с);
P₀ - избыточное давление акустического воздействия, соответствующее гидравлическому напору, (Па);
ρ = 10³ кГ/м³ плотность нефти (округленное значение);
g = 10 м/с² - ускорение свободного падения.

Таким образом P₀= 26,9 (Па) это избыточное давление акустического воздействия для требуемого дебита Q=40 м³/сутки.

Из таблицы видно, что мощность аппаратуры равная P=1000 Вт создает избыточное давление в среде P₀=30,5 (Па) на расстоянии 350 м, поэтому на этом расстоянии мощности аппаратуры будет достаточно для получения дебита Q=40 м³/сутки на добывающей скважине с учетом потерь, находящейся в окружении нагнетательных скважин. Очевидно, что изменяя сетку скважин в меньшую сторону или увеличивая мощность аппаратуры, можно соответственно получить увеличение дебита до необходимой величины.

В обводненных пластах нефть смешана с водой, и чтобы получить дебит нефти Q=40 м³/сутки в чистом виде при обводненности 80%, нужно увеличить добычу смеси до 200 м³/сутки, а соответственно и мощность акустической аппаратуры, поэтому для обводненных пластов дебит чистой нефти снижается, однако в этом случае эффективность использования способа заключается в том, что улучшается подвижность остаточной нефти и повышается процент ее окончательного выбора. За счет этого дополнительно повышается по сравнению с известными способами нефтеотдача, а также вместе с тем и интенсификация процесса - возбуждение пласта на расстоянии от 0,1 м до 150 м происходит в зависимости от глубины нахождения акустического устройства от 2,5 мин до 6 часов.

Акустическая аппаратура, помещенная в НС, не должна создавать акустическое давление, которое превышает 24·10⁴ МПа, т.е. в 20-30 раз должна быть меньше усталостной прочности пород на растяжение.

Акустический поток, излучаемый в продуктивный слой, не только повышает упругость системы, но и уменьшает вязкость флюида, разрушает асфальтены и парафины, увеличивает проницаемость и создает условия выхода нефти из пор. Восстанавливается подвижность остаточной нефти.

Себестоимость способа снижается за счет более высокого КПД акустических установок по сравнению с существующими центробежными насосами (нагнетательными системами).

Применение данного способа даст возможность забрать остаточную нефть из истощенных залежей, а также использовать его для трудноизвлекаемых запасов, которые в сумме составляют около 95%, например, для Сургутского месторождения.

Формула изобретения

1. Способ добычи нефти, включающий вскрытие системой добывающих и нагнетательных скважин продуктивного пласта и воздействие на него колебаниями давления, возбуждаемыми погружными установками амплитудой, не превышающей усталостной прочности породы на растяжение, отличающийся тем, что продуктивный пласт вскрывают на величину 50 - 80% его мощности, а колебания давления в виде акустического потока возбуждают в нефтяном пласте с помощью акустических скважинных устройств, которые погружают в нагнетательные скважины на глубину вскрытия пласта после того, как нагнетательные скважины заполнят нефтью и установят в них естественное пластовое давление, и которыми создают величину, избыточного пластового давления, обеспечивающую расчетный дебит нефти и поддержание пластового давления на естественном уровне, при этом отбор нефти производят до падения давления не ниже давления насыщения и по мере проработки пласта осуществляют постепенный подъем скважинного устройства, а восстановление пластового давления осуществляют закачкой сухого газа в газовую шапку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что элементом системы размещения скважин является равносторонний треугольник, в центре которого размещают добывающую, а по вершинам - нагнетательные скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1