Способ разработки залежи в слоистых коллекторах

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке нефтяной залежи нефти в карбонатных и терригенных слоистых коллекторах, разобщенных непроницаемыми пропластками. Способ разработки залежи в слоистых коллекторах включает выделение участков с двумя и более продуктивными пластами и/или пропластками в разрезе и проведение геофизических исследований продуктивных пластов и/или пропластков. Предварительно выделяют участки с нижним наиболее продуктивным и массивным по толщине пластом и/или пропластком. После чего производят вскрытие по технологической сетке и строительство нагнетательных скважин и добывающих горизонтальных скважин, сообщенных с продуктивными пластами и/или пропластками. При строительстве добывающей скважины вскрытие бурением производят в два этапа. Первый этап включает в себя вскрытие наклонным участком с зенитным углом 50-85° до кровли нижнего пласта и/или пропластка с последующим его креплением цементированием обсадной колонны. Второй этап включает вскрытие горизонтальным открытым стволом нижнего продуктивного пласта и/или пропластка с зенитным углом 85-95° и длиной не менее 200 м. Вторичное вскрытие интервалами перфорации производят только тех верхних продуктивных пластов и/или пропластков, у которых пластовое давление отличается не более чем на 10% от среднего их давления. Добывающую скважину снабжают установкой для одновременно-раздельной эксплуатации с размещением пакера между интервалами перфорации и открытым стволом скважины для раздельной добычи продукции из верхних и нижнего продуктивных пластов и/или пропластков. Далее производят закачку рабочего агента через нагнетательные скважины для поддержания пластового давления и отбор продукции через добывающие скважины с контролем обводненности добываемой продукции. Обеспечивается упрощение строительства горизонтальной добывающей скважины и экономия материалов при ее строительстве. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к разработке нефтяной залежи нефти в карбонатных и терригенных слоистых коллекторах, разобщенных непроницаемыми пропластками.

Известен способ сооружения скважин с отдаленным забоем (патент RU № 2295024, МПК Е21В 7/04, опубл. 10.03.2007 Бюл. № 7) преимущественно при разработке нефтегазовых месторождений, расположенных под водоохранной зоной или акваторией арктического шельфа, заключающийся в строительстве на допустимом расстоянии от береговой линии шурфа с установкой в нем направления, проводке из-под него в проектном азимуте на минимально допустимом расстоянии от поверхности земли и/или дна акватории или по дну акватории траншейным и/или бестраншейным методом горизонтального участка ствола скважины под горизонтальное направление длиной, обеспечивающей последующее бурение с заданным зенитным углом наклонно направленного участка ствола скважины до вскрытия продуктивного пласта в проектной точке, причем в процессе проводки скважины осуществляют прокладку и/или протаскивание пучка труб, которые являются элементами горизонтального направления, кондукторов и обсадных колонн, а упомянутый пучок труб заканчивается искривленным вниз на заданный зенитный угол участком, угол кривизны которого соответствует траектории вышеуказанного наклонно направленного участка ствола скважины.

Недостатками данного способа являются сложность строительства и большие непродуктивные производственные затраты материалов (обсадных труб, цемента и т.п.) на реализацию, связанные с необходимостью строительства сложного по строению забоя и продолжительного горизонтального участка, не вовлеченного в процесс добычи продукции.

Известен также способ разработки залежи нефти в слоистых карбонатных коллекторах (патент RU № 2387815, МПК Е21В 43/20, опубл. 27.04.2010 Бюл. № 12), включающий размещение, бурение вертикальных нагнетательных и разветвленной горизонтальной добывающей скважины с горизонтальными стволами, закачку вытесняющей жидкости через вертикальные нагнетательные скважины и отбор продукции через разветвленную горизонтальную добывающую скважину, причем выделяют не менее двух тонких карбонатных пластов-коллекторов, совпадающих в плане, расположенных в непосредственной близости друг от друга, разделенных глинистыми прослоями-перемычками, уточняют распространение нефтенасыщенных толщин пластов-коллекторов по площади залежи, выбирают участки с предельно-допустимыми эффективными нефтенасыщенными толщинами пластов-коллекторов не менее двух метров каждый, затем бурят разветвленную горизонтальную скважину для одновременной разработки двух и более пластов-коллекторов, размещают горизонтальные стволы в самых проницаемых интервалах пластов, причем стволы проводят в направлении увеличения эффективных нефтенасыщенных толщин, а длину стволов принимают обратно пропорциональной их проницаемости.

Недостатками данного способа являются сложность строительства и большие непродуктивные производственные затраты материалов (обсадных труб, цемента и т.п.) на реализацию, связанные с необходимостью строительства сложного по строению забоя и продолжительного горизонтального участка, не вовлеченного в процесс добычи продукции.

Недостатками данного способа являются сложность строительства разветвлённых стволов скважины (с отдельным горизонтальным забоем для каждого пласта-коллектора) и большие непродуктивные затраты времени и технических средств вследствие необходимости установки профильного перекрывателя на против каждого глинистого прослоя-перемычки.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки нефтяной залежи (патент RU № 2578090, МПК Е21В 43/14, Е21В 43/20, опубл. 20.03.2016 Бюл. № 8), включающий разбуривание залежи вертикальными и горизонтальными многозабойными скважинами по технологической сетке с формированием элементов разработки, включающих в каждом нагнетательную и добывающие скважины, циклическую закачку рабочего реагента через нагнетательные скважины и отбор продукции через добывающие скважины, замеры добычи нефти, воды и закачиваемой жидкости, проведение гидродинамических исследований и поддержание пластового давления в зоне отбора на уровне первоначального, причем перед разбуриванием залежи с площадной системой разработки выделяют участки с двумя и более продуктивными пластами и/или пропластками в разрезе, на участках формируют элементы, вскрывая эти пласты и/или пропластки вертикальными нагнетательными скважинами, в каждом элементе бурят две многозабойные скважины с горизонтальным окончанием в каждом пласте и/или пропластке по двум противоположным сторонам элемента длиной, равной 80-96% от длины стороны элемента, в нагнетательных скважинах разделяют продуктивные пласты и/или пропластки управляемыми пакерами для дифференциации давления нагнетания по каждому из пластов и/или пропластков в зависимости от их фильтрационно-емкостных свойств, бурят дополнительную добывающую скважину в элементах, горизонтальные участки которой расположены в каждом из пластов и/или пропластков в сторону нагнетательных скважин до сообщения с соответствующей нагнетательной скважиной в соответствующем пласте и/или пропластке, участок каждого горизонтального ствола снабжают глухим пакером, обеспечивающим изоляцию и отделяющим забой с нагнетательной скважиной на расстоянии не более 40-60 м, а устье добывающей скважины изолируют так, чтобы зона отбора составляла 5-24% длины всего горизонтального участка от точки входа в пласт, при этом нагнетательные скважины оборудуют устройствами для одновременно-раздельного нагнетания рабочего агента в каждый из вскрытых пластов и/или пропластков соответствующих скважин с периодами и давлением, обеспечивающими максимальное восстановление давления в зоне отбора при вытеснении нефти и не приводящими к преждевременному обводнению добываемой продукции.

Недостатками данного способа являются сложность строительства разветвлённых стволов скважины (с отдельным горизонтальным забоем для каждого продуктивного пласта) и большие непродуктивные производственные затраты времени и технических средств вследствие необходимости вторичного вскрытия каждого пласта по определенной системе и установки пакеров по мере изменения фильтрационно-емкостных свойств соответствующего пласта.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа разработки залежи в слоистых коллекторах, позволяющего упростить строительство и сэкономить материалы за счет строительства одной скважины вскрывающий все разрабатываемые пласты или пропластки с расположением открытого (не обсаженного) горизонтального ствола в нижнем из них.

Техническая задача решается способом разработки залежи в слоистых коллекторах, включающим выделение участков с двумя и более продуктивными пластами и/или пропластками в разрезе, проведение геофизических исследований продуктивных пластов и/или пропластков, их вскрытие по технологической сетке и строительство нагнетательных скважин и добывающих горизонтальных скважин, сообщенных с продуктивными пластами и/или пропластками, закачку рабочего агента через нагнетательные скважины для поддержания пластового давления и отбор продукции через добывающие скважины с контролем обводненности добываемой продукции.

Новым является то, что выделяют участки с нижним наиболее продуктивным и массивным по толщине пластом и/или пропластком, при строительстве добывающей скважины вскрытие бурением производят в два этапа, первый из которых включает в себя вскрытие наклонным участком с зенитным углом 50º–85º до кровли нижнего пласта и/или пропластка с последующим его креплением цементированием обсадной колонны, а второй – вскрытие горизонтальным открытым стволом нижнего продуктивного пласта и/или пропластка с зенитным углом 85º–95º и длиной не менее 200 м, причем вторичное вскрытие интервалами перфорации производят только тех верхних продуктивных пластов и/или пропластков, у которых пластовое давление отличается не более чем 10% среднего их давления, снабжают добывающую скважину установкой для одновременно-раздельной эксплуатации – ОРЭ с размещением пакера между интервалами перфорации и открытым стволом скважины для раздельной добычи продукции из верхних и нижнего продуктивных пластов и/или пропластков.

На чертеже изображена схема реализации способа.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на реализацию способа, на чертеже не показаны или показаны условно

Способ проектирования разработки залежи в слоистых коллекторах включает выделение участков с двумя и более продуктивными пластами и/или пропластками 1, 1’ … 1ⁱ (1^j) в разрезе, нижний 2 из которых наиболее продуктивен и массивен по толщине, проведение геофизических исследований продуктивных пластов и/или пропластков 1^j и 2, их вскрытие по технологической сетке и строительство нагнетательных скважин (не показаны) и добывающих горизонтальных скважин 3, сообщенных с продуктивными пластами и/или пропластками 1^j и 2. Причем при строительстве добывающей скважины 3 вскрытие бурением производят в два этапа, первый из которых включает в себя вскрытие наклонным участком 4 с зенитным углом a=50º–85º (чем мощнее по продуктивности и массивности верхние пласты и/или пропластки 1^j , тем угол а больше для более участка ствола скважины 3 в данном пласте и/или пропластке 1^j) до кровли 5 нижнего пласта и/или пропластка 2 с последующим креплением пробуренного ствола цементированием (не показано) обсадной колонны 6 , а второй – вскрытие горизонтальным открытым стволом 7 нижнего продуктивного пласта и/или пропластка 2 с зенитным углом b=85º–95º и длиной не менее L≥200 м для максимального охвата добычей продукции нижнего пласта и/или пропластка 2 в том числе и на удаленных и труднодоступных участков залежи.

В ходе геофизических исследований отбрасывают те верхние пласты и пропластки 1^j, у которых пластовое давление в 2 в более раз превышает остальные. У выбранных пластов и пропласков 1ⁱ определяют среднее пластовое давление (Р_ср) по формуле:

где P_j – пластовое давление соответствующего выбранного пласта и/или пропластка 1^j , где j от 1 до i, МПа;

i – количество выбранных пластов и/или пропластков 1^j.

После чего для вторичного вскрытия интервалами перфорации 8 выбирают пласты 1^j с давлением соответствующему критерию:

где P_j – пластовое давление соответствующего выбранного пласта и/или пропластка 1^j , где j от 1 до i, МПа;

P_ср – среднее пластовое давление, рассчитанное по формуле [1], МПа.

В выбранных верхних продуктивных пластах и/или пропластках 1^j проводят вторичное вскрытие интервалами перфорации 8. Выполнение критерия [2] полностью исключает межскважинные перетоки продукции между вскрытыми пластами и/или пропластками 1^j. Аналогично производят вскрытие верхних продуктивных пластах и/или пропластках 1^j и нижнего пласта и/или пропластка 2 в нагнетательных скважинах.

Добывающую горизонтальную скважину 3 снабжают установкой для одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ – показана условно) 9 с размещением пакера 10 между интервалами перфорации 8 и открытым стволом 7 этой скважины 3 для раздельной добычи продукции из верхних 1^j и нижнего 2 продуктивных пластов и/или пропластков. Закачку рабочего агента производят через нагнетательные скважины для поддержания пластового давления в продуктивных пластах и/или пропластках 1^j и 2.

Строительство одной горизонтальной скважины значительно экономит время (примерно в 2,5 – 4 раза на месторождениях Республики Татарстан – РТ) и материалы (примерно в 1,6 – 3 раза на месторождениях РТ) на строительство добывающей скважины 3. А прохождение ствола в два этапа под зенитными углами a и b практически полностью исключает потерю в объёмах добычи продукции из пластов и/или пропластков 1^j и 2.

На конструкцию, способ установки и эксплуатацию оборудования для ОРЭ авторы не претендуют, так как они известны в большом количестве из открытых источников (например, см. патенты RU №№ 2313659, 2405935, ПМ 165807 или т.п.).

Пример конкретного выполнения.

В ходе геофизических исследований определили залежи в слоистых коллекторах месторождений РТ с тремя продуктивными карбонатными пластами верхний Верейский горизонт 1, 1’ … 1ⁱ (1^j) со средним пластовым давлением 6,2 МПа, эффективная нефтенасыщенная толщина 1,6 м, нижний пласт 2 – Башкирский ярус с пластовым давлением 6,8 МПа, эффективная нефтенасыщенная толщина 4,7 м, бурят добывающую горизонтальную скважину 3, вскрывают продуктивные пласты 1ⁱ и 2. Вскрытие добывающей скважины 3 бурением произвели в два этапа, первым вскрыли верейский горизонт 4 с зенитным углом a=55º до кровли 5 башкирского яруса 2 пробуренный ствол цементируют (не показано) обсадной колонной 6, а вторым вскрыли башкирский ярус 2 горизонтальным открытым стволом без обсаживания эксплуатационной колонной 7 с зенитным углом b=89º и длиной L=1750 м для максимального охвата добычей башкирского яруса 2 (определено эмпирическим путем). Выбрали все верхние пласты 1, 1’ … 1ⁱ верейского горизонта, так как они укладываются все в интервал с давлением P_j = 6,2±3% МПа (менее 10%). Провели вторичное вскрытие всех пластов 1, 1’ … 1ⁱ верейского горизонта интервалами перфорации 8, в добывающей горизонтальной скважине 3 установили установку для одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ – показана условно) 9 и установили пакер 10 между интервалами перфорации 8 и открытым стволом 7 скважины 3 для раздельной добычи продукции из верхнего – верейского горизонта 1^j и нижнего башкирского яруса 2. Нагнетательные скважины (сообщёнными гидравлически с добывающей скважинной 3) пробурили вертикальными и вскрыли все пласты верхнего – верейского горизонта 1^j и нижнего башкирского яруса 2, на всю длину были укреплены обсадными колоннами (не показаны) при помощи цементирования. Вторичном вскрытием добились сообщения нагнетательной скважины с пластами 1^j и 2, установили пакер (не показан) между пластами 1^j и 2 с установкой для одновременно-раздельной закачки (не показан – авторы на него не претендуют) рабочего агента. Через нагнетательные скважины осуществили закачку рабочего агента во все пласты 1^j и 2, а через скважину 3 – отбор продукции из всех пластов 1^j и 2.

Затраты на строительство данной скважины были ниже по сравнению с многозабойными скважинами (см. наиболее близкий аналог) в 3,7 раза, материалов – в 2,6 раза. При этом скорость проходки (бурения скважины) сократилась в 2,3 раза по сравнению с наиболее близким аналогом Продуктивность верхних пластов – верейского горизонта выросла в 3 раза, так как охватывает три пласта, а нижнего – башкирского яруса увеличилась в 1,1 раза за счет охвата удаленных невыработанных участков нижнего пласта.

Предлагаемый способ разработки залежи в слоистых коллекторах позволяет упростить строительство и сэкономить материалы за счет строительства одной скважины вскрывающий все разрабатываемые пласты или пропластки с расположением открытого (не обсаженного) горизонтального ствола в нижнем из них.

Способ разработки залежи в слоистых коллекторах, включающий выделение участков с двумя и более продуктивными пластами и/или пропластками в разрезе, проведение геофизических исследований продуктивных пластов и/или пропластков, их вскрытие по технологической сетке и строительство нагнетательных скважин и добывающих горизонтальных скважин, сообщенных с продуктивными пластами и/или пропластками, закачку рабочего агента через нагнетательные скважины для поддержания пластового давления и отбор продукции через добывающие скважины с контролем обводненности добываемой продукции, отличающийся тем, что выделяют участки с нижним наиболее продуктивным и массивным по толщине пластом и/или пропластком, при строительстве добывающей скважины вскрытие бурением производят в два этапа, первый из которых включает в себя вскрытие наклонным участком с зенитным углом 50-85° до кровли нижнего пласта и/или пропластка с последующим его креплением цементированием обсадной колонны, а второй – вскрытие горизонтальным открытым стволом нижнего продуктивного пласта и/или пропластка с зенитным углом 85-95° и длиной не менее 200 м, причем вторичное вскрытие интервалами перфорации производят только тех верхних продуктивных пластов и/или пропластков, у которых пластовое давление отличается не более чем на 10% от среднего их давления, снабжают добывающую скважину установкой для одновременно-раздельной эксплуатации с размещением пакера между интервалами перфорации и открытым стволом скважины для раздельной добычи продукции из верхних и нижнего продуктивных пластов и/или пропластков.