Метод создания депрессии в призабойной зоне продуктивного пласта криогенным способом
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Способ включает обустройство месторождения криогенной установкой, обустройство возмущающей и добывающей (добывающих) скважин и вызов притока к добывающей скважине путём создания депрессии через возмущающую скважину. Депрессия создается при циркуляции через ствол скважины охлаждающего агента, за счёт чего происходит охлаждение пласта и содержащегося в его порах пластового флюида. Так происходит активное сжатие углеводородов вокруг возмущающей скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности разработки месторождений.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано как основным, так и дополнительным источником создания депрессии в призабойной зоне для извлечения нефти или газа в добывающую скважину (скважины) для их дальнейшей транспортировки на земную поверхность. Метод может быть использован при разработке нефтегазовых месторождений в условиях «теплого и горячего» температурного режима углеводородных залежей.
Уровень техники
Известны различные методы для усиленной добычи углеводородов. Например, известен способ обработки призабойной зоны карбонатного пласта (А.С. СССР на изобретение №1429636, кл. МПК E21C41/24, опубл. 27.05.1999), включающий последовательную закачку временно блокирующей жидкости и соляной кислоты, причем с целью повышения эффективности обработки пласта за счет более полного охвата воздействием низкопроницаемых интервалов пласта, после блокирующей жидкости закачивают жидкость для очистки низкопроницаемых интервалов пласта, а соляную кислоту закачивают дополнительно до блокирующей жидкости. Временно блокирующая жидкость содержит пенообразователь 1,0-2,0, стабилизатор 2,0-5,0, структурообразователь 1,0-2,0, наполнитель 10,0-30,0 и гидрогель на основе щелочноземельных металлов - остальное.
Известный способ трудоемок, нетехнологичен, длителен по времени воздействия на пласт, не использует структурные и физико-механические и химические особенности пласта, не позволяет управлять состоянием и свойствами пласта по мере его отработки.
Известен способ термошахтного извлечения высоковязкой нефти из пласта (патент РФ на изобретение №2059801, кл. МПК E21B43/24, E21C41/24, опубл. 10.05.1996), в котором размещают виброисточники в вертикальных и наклонных нагнетательных скважинах, возбуждают упругие колебания в выбранном диапазоне частот в совокупности с нагнетанием в породы пласта разупрочняющих растворов и производят вибровоздействия в широком диапазоне в течение времени, при котором прочность пород пласта на разрыв снизится на 10-40%. После этого переходят на частоту колебаний, равную частоте собственных колебаний пласта в совокупности с нагнетанием в пласт теплоносителя, и вибровоздействия осуществляют в течение времени, при котором достигают положительного эффекта.
Известный способ также трудоемок, нетехнологичен, длителен по времени, не позволяет повысить проницаемость пласта и раскрыть поры и трещины в процессе воздействия на пласт и увеличить проницаемость пласта с целью повышения его нефтеотдачи.
Известен способ обработки пласта, включающий спуск прострелочно-взрывного аппарата в скважину и его инициирование (А.С. СССР на изобретение №1716109, кл. МПК E21B43/25, опубл. 28.02.1992).
Недостатком известного способа является малый радиус действия и низкая эффективность нефтеотдачи.
Известен способ интенсификации притока из пласта, включающий бурение вертикального основного ствола скважины, увеличение диаметра нижней части основного ствола и разбуривание дополнительных стволов (патент РФ на изобретение №2029077, кл. МПК E21B43/24, опубл. 20.02.1995).
Недостатком известного способа является низкая эффективность нефтеотдачи, обусловленная в первую очередь малым радиусом действия.
Известен способ интенсификации притока из пласта (патент РФ на изобретение №2130541, кл. МПК E21B43/25, E21C41/24, опубл. 20.05.1999), в процессе которого производят бурение основного ствола скважины с увеличением его диаметра в нижней части и разбуривание дополнительных горизонтальных стволов. Увеличение диаметра нижней части основного ствола производят шахтным методом до размеров, достаточных для спуска на забой смены рабочих и технологического оборудования. После оборудования технической станции со встроенными превенторами разбуривают горизонтальные стволы малого диаметра от 0,036 до 0,059 м. Станцию располагают ниже нефтяного пласта. Разбуривание производят по подошве нефтяного пласта.
Наиболее распространённым является насосная эксплуатация нефтегазовых скважин, включающая в себя создание депрессии в призабойной зоне пласта за счёт откачки жидкости и газа со скважины погружными насосами (найдено в Интернет: http://www.neftrus.com/rnm-.html).
Данный способ трудоемок, нетехнологичен, энергозатратен, не позволяет достичь значительной проницаемости пласта с целью повышения его нефтеотдачи.
Однако в уровне техники не выявлено наиболее близкого способа (прототипа) создания депрессии в призабойной зоне продуктивного пласта.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является разработка метода создания депрессии в призабойной зоне продуктивного пласта криогенным способом (охлаждение, замораживание), с целью поступления пластового флюида в добывающую скважину (скважины) для дальнейшей транспортировки на земную поверхность.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к увеличению нефтегазодобычи и повышению эффективности добычи углеводородов, в том числе, за счет безводной технологии.
В данном случае создается гораздо больший радиус депрессионной воронки в призабойной зоне, а пластовая вода по мере приближения к «возмущающей» скважине замерзает и блокирует её движение к перфорированным интервалам в более отдалённых частях углеводородной залежи.
Указанный технический результат достигается тем, что метод создания депрессии в призабойной зоне продуктивного пласта криогенным способом включает в себя: обустройство месторождения криогенной установкой, обустройство возмущающей и, как минимум одной, добывающей скважины, расположенной в непосредственной близости от возмущающей скважины; вызов притока к добывающей скважине путём создания депрессии через возмущающую скважину, причем вызов притока к добывающей скважине производится вытеснением углеводородов из залежи за счёт силы сжатия нефтегазовой смеси, создаваемой непосредственно в призабойной зоне пласта за счёт её охлаждения.
Метод создания депрессии в призабойной зоне продуктивного пласта отличается от известных в настоящее время тем, что в данном случае вызов притока к добывающей скважине производится не подъёмом пластового флюида на земную поверхность погружным - насосным оборудованием, а вытеснением углеводородов из залежи за счёт силы сжатия нефтегазовой смеси.
Осуществление изобретения
Принцип метода основан на общеизвестных свойствах углеводородов расширяться (увеличиваться в объёме) при повышении температуры и соответственно сужаться (уменьшение объёма) при понижении температуры. В нефтегазовой литературе (и промышленности в целом) используется термин - объёмный коэффициент.
Используемые обозначения:
Добывающая скважина - скважина, через которую углеводородная смесь будет извлекаться на земную поверхность.
«Возмущающая» скважина - скважина, через ствол которой будет подаваться охлаждающий агент к призабойной зоне, она же служит источником охлаждения участка нефтегазоносного пласта.
Зона разгрузки - область пласта, в которой будет происходить фильтрация углеводородов из пласта в скважину (скважины).
Воронка депрессии - зона нефтегазоносного пласта, в которой будет происходить вытеснение углеводородной смеси из пласта за счёт перепада давления (от большего к меньшему).
Сущность изобретения как технического решения заключается в следующем:
В нефтегазоносном пласте искусственно создаётся зона с максимально допустимой отрицательной температурой (максимальное понижение температуры, зависит от физических свойств углеводородов каждой конкретной залежи), при этом углеводородная смесь в данной зоне пласта начинает активно сжиматься. Так как всю залежь до закачки криоагента в возмущающую скважину можно считать установившейся по температуре и давлению в пределах геометрии пласта, то по мере охлаждения какой либо его части - вокруг возмущающей скважины, давление в окраинных частях пласта будет стремиться перераспределиться в зону разгрузки (в направлении к возмущающей скважине), и результатом такого перепада давления будет служить вытеснение углеводородной смеси в добывающую скважину (скважины), расположенную в непосредственной близости от возмущающей скважины. Помимо этого пластовая вода будет замораживаться и оставаться в нефтегазоносном пласте, что обеспечит безводную добычу углеводородов, а радиус воронки депрессии, создаваемый данной технологией, по размерам значительно превосходит все имеющиеся в настоящее время способы извлечения нефтегазовой смеси из пласта.
Метод обеспечивает увеличение конечного коэффициента извлечения нефти (КИН) по сравнению со всеми существующими в настоящее время методами добычи.
Осуществление изобретения подразумевает выполнение следующих операций:
1. Обустройство месторождения криогенной установкой достаточной мощности (выбирается из требуемых объёмов охлаждающего агента для каждого конкретного месторождения), или же иной схемой транспортировки криоагента до возмущающей скважины, а также насосным оборудованием для закачки криоагента в возмущающую скважину.
2. Бурение (или обустройство уже пробуренной) возмущающей скважины, через ствол которой будет подаваться охлаждающий агент к призабойной зоне, который будет значительно понижать температуру вокруг данной скважины. В качестве охлаждающего агента может быть использован жидкий азот или иной криоагент. Температура охлаждающего агента рассчитывается из условия температуры в призабойной зоне добывающих скважин, максимально приближенной к температуре кристаллизации нефти, для наибольшего эффекта сжатия и при этом, обеспечивающую достаточную вязкость для фильтрации в ствол добывающей (добывающих) скважины углеводородов, и может составлять, например, около минус 2000С.
3. Бурение добывающей скважины (или нескольких скважин), расположенной в непосредственной близости от возмущающей скважины, в которую нефть, совместно с попутным газом, будет поступать за счет силы сжатия, создаваемого при охлаждении нефтегазовой смеси в продуктивном пласте в виду снижения температуры вокруг возмущающей скважины. В случае невозможности корректировки температуры в возмущающей скважине, температура в призабойной зоне добывающих скважин корректируется изменением расстояния между возмущающей и добывающей скважинами, которое может составлять, например, от 20 до 150 м.
Для каждой конкретной залежи подбирается свой температурный режим и расстояние между скважинами - в зависимости от коллекторских свойств пласта и физических свойств углеводородов.
4. Для каждой конкретной залежи месторождений нефти и газа выбирается наиболее оптимальный вариант создания «криодепрессии» для большего вовлечения в разработку.
Таким образом, разработанный метод создания депрессии в призабойной зоне продуктивного пласта криогенным способом способствует увеличению нефтегазодобычи и повышению эффективности добычи углеводородов, в том числе, за счет безводной технологии.
Изобретение обеспечивает максимальную полноту извлечения из недр полезного ископаемого, сохранение экологической чистоты района, исключение обводнённости в добываемой продукции с добывающих скважин.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, не известна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».
Сравнительный анализ показал, что в уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, а также не подтверждена известность влияния этих признаков на технический результат. Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного метода в нефтегазодобывающей промышленности для дополнительного извлечения нефти или газа из пластового флюида в добывающую скважину, и поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Метод создания депрессии в призабойной зоне продуктивного пласта криогенным способом, включающий в себя: обустройство месторождения криогенной установкой, обустройство возмущающей и, как минимум, одной добывающей скважины, расположенной в непосредственной близости от возмущающей скважины; вызов притока к добывающей скважине путём создания депрессии через возмущающую скважину, причем вызов притока к добывающей скважине производится вытеснением углеводородов из залежи за счёт силы сжатия нефтегазовой смеси, создаваемой непосредственно в призабойной зоне пласта за счёт её охлаждения.
