Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖИ СВЕРХВЯЗКОЙ НЕФТИ С ТЕРМИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к способам теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть.

Известен способ теплового воздействия на залежь высоковязкой нефти (патент RU 2199656, МПК Е21В 43/24, опубл. в бюл. 6 от 27.02.2003 г.), включающий бурение рядов вертикальных нагнетательных и добывающих скважин, бурение горизонтальных скважин вдоль рядов вертикальных скважин, периодическую закачку теплоносителя, например пара, в горизонтальные скважины и отбор нефти из вертикальных добывающих скважин, при этом отбор ведут также из вертикальных нагнетательных скважин, а в период прекращения закачки пара ведут отбор из горизонтальных скважин, являющихся источником прорыва пара в вертикальные скважины, а после выработки пласта в районе призабойной зоны всех скважин переходят к площадной закачке вытесняющего агента, например воды, в вертикальные нагнетательные скважины, одновременно отбирая нефть из остальных скважин.

Недостатками данного способа является низкая эффективность его примнения, обусловленная небольшим охватом тепловым воздействием участков пласта (один ряд горизонтальной скважины) и, как следствие, низкий коэффициент нефтеотдачи залежи сверхвязкой нефти, быстрое обводнение залежи, вследствие остывания теплоносителя и кольматации пласта.

Наиболее близким по технической сущности является способ разработки залежи высоковязкой и тяжелой нефти с термическим воздействием (патент RU №2368767, МПК Е21В 43/24, опубл. в бюл. №27 от 27.09.2009 г.), включающий бурение рядов вертикальных нагнетательных и добывающих скважин, бурение горизонтальных нагнетательных скважин вдоль рядов вертикальных скважин, закачку теплоносителя в горизонтальные скважины и отбор высоковязкой и тяжелой нефти из вертикальных добывающих и нагнетательных скважин, при этом под каждой нагнетательной горизонтальной скважиной в пределах этого же продуктивного пласта бурят дополнительную горизонтальную добывающую скважину для отбора высоковязкой и тяжелой нефти, а вертикальные добывающие и нагнетательные скважины в рядах располагают поочередно, при этом из вертикальных добывающих скважин высоковязкую тяжелую нефть отбирают до прорыва в них теплоносителя из горизонтальных нагнетательных скважин, после чего закачку теплоносителя в вертикальные нагнетательные скважины прекращают и переводят их в добывающие, а те добывающие скважины, в которые прорвался теплоноситель, переводят в нагнетательные скважины, в дальнейшем при прорыве теплоносителя из горизонтальных нагнетательных скважин в вертикальные добывающие скважины, переведенные ранее из нагнетательных скважин, производят обратную замену по переводу вертикальных нагнетательных скважин в добывающие скважины, а вертикальные добывающие - в нагнетательные и цикл повторяют до полной выработки призабойных зон вертикальных и горизонтальных скважин.

Недостатками данного способа являются:

- во-первых, остаются невыработанными запасы сверхвязкой нефти в залежи на участках с послойной неоднородностью непосредственно над горизонтальной нагнетательной скважиной;

- во-вторых, не осуществляется контроль за тепловым процессом (температурой) разжижения сверхвязкой нефти в залежи при отборе ее через добывающий скважины, т.е. процесс разжижения сверхвязкой нефти происходит бесконтрольно, кроме того, не предусмотрена возможность снижения температуры до допустимой на участке возможного прорыва теплоносителя в добывающую скважину, что ведет к преждевременному прорыву теплоносителя в стволы добывающих скважин;

- в-третьих, большие финансовые затраты на осуществление способа, связанные с необходимостью частой смены оборудования в каждой скважине при переводе нагнетательных скважин в добывающие и при их обратном переводе, для чего необходимо привлечение бригад капитального и текущего ремонта скважин.

Задачей изобретения является дополнительное вовлечение в разработку участков залежи сверхвязкой нефти с послойной неоднородностью, расположенных непосредственно над горизонтальными скважинами с возможностью контроля за температурой разжижения сверхвязкой нефти и снижения этой температуры при необходимости, а также снижение финансовых затрат на перевод скважин из нагнетательных в добывающие и наоборот.

Поставленная задача решается способом разработки залежи сверхвязкой нефти с термическим воздействием, включающим бурение горизонтальных нагнетательной и добывающей скважин, пробуренных друг под другом, причем горизонтальная нагнетательная скважина размещена выше горизонтальной добывающей скважины, а также рядов вертикальных нагнетательных скважин и добывающих скважин, закачку теплоносителя в нагнетательные скважины и отбор сверхвязкой нефти из добывающих скважин.

Новым является то, что ряд вертикальных нагнетательных скважин бурят над горизонтальной нагнетательной скважиной до пересечения с ней, а добывающие скважины выполняют наклонными, располагают в двух рядах по разные стороны от горизонтальных скважин и бурят до пересечения с горизонтальной добывающей скважиной, затем производят гидравлические разрывы пласта из горизонтальной нагнетательной скважины напротив каждой вертикальной нагнетательной скважины с образованием гидродинамических связей, аналогично производят гидравлические разрывы пласта из горизонтальной добывающей скважины напротив каждой наклонной добывающей скважины с образованием гидродинамических связей, осуществляют закачку теплоносителя в горизонтальную нагнетательную скважину и в вертикальные нагнетательные скважины, а отбор сверхвязкой нефти осуществляют через горизонтальную добывающую скважину и наклонные добывающий скважины до обводнения горизонтальной добывающей скважины, после чего забои добывающих наклонных скважин изолируют от гидродинамической связи с горизонтальной добывающей скважиной, а горизонтальную добывающую скважину переводят в контрольную, далее закачку теплоносителя осуществляют поочередно, то в вертикальные нагнетательные скважины, то в горизонтальную нагнетательную скважину, а отбор сверхвязкой нефти осуществляют из наклонных добывающих скважин до обводнения забоев добывающих наклонных скважин из горизонтальной нагнетательной скважины, после чего закачку теплоносителя в горизонтальную нагнетательную скважину прекращают и переводят ее в технологическую, далее осуществляют закачку только в вертикальные нагнетательные скважины, а отбор продолжают из наклонных добывающих скважин, причем в технологическую скважину периодически закачивают воду для снижения температуры до допустимой на участке возможного прорыва теплоносителя в наклонные добывающие скважины.

На фиг.1 и 2 показана схема разработки нефтяной залежи сверхвязкой нефти с термическим воздействием.

На фиг.3 показан тот же участок залежи в разрезе при попеременной закачке теплоносителя то в вертикальные скважины, то в горизонтальную нагнетательную скважину и отбора сверхвязкой нефти из наклонных добывающих скважин.

На фиг.4 показан тот же участок залежи в разрезе при закачке теплоносителя в вертикальные скважины и отборе сверхвязкой нефти из наклонных добывающих скважин.

Суть способа заключается в следующем.

Разработку залежи 1 сверхвязкой нефти (см. фиг.1) начинают с бурения и строительства горизонтальных нагнетательной 2 и добывающей 3 скважин, пробуренных друг под другом, причем горизонтальная нагнетательная скважина 2 размещена выше горизонтальной добывающей скважины 3.

Далее над горизонтальной нагнетательной скважиной 1 (см. фиг.2) осуществляют бурение и строительство вертикальных нагнетательных скважин 4, 4'…4ⁿ, которые бурят до пересечения с горизонтальной нагнетательной скважиной 1.

Добывающие скважины 5, 5'…5ⁿ выполняют наклонными, располагают в двух рядах по разные стороны от горизонтальных скважин 2 и 3, размещенных одна под другой и бурят добывающие скважины 5, 5'…5_n до пересечения с горизонтальной добывающей скважиной 3. Расстояния между скважинами подбирают опытным путем индивидуально для каждой залежи 1 сверхвязкой нефти.

Например, вертикальные нагнетательные скважины 4, 4'…4ⁿ бурят на расстоянии 100 метров друг от друга, а наклонные добывающие скважины 5, 5'…5ⁿ забуривают на расстоянии 100 метров от горизонтальных скважин 2 и 3 и на расстоянии 200 метров между друг от друга в каждом ряду. Затем производят кислотный гидравлический разрыв пласта в каждой вертикальной нагнетательной скважине 4, 4'...4ⁿ (см. фиг.1) с образованием гидродинамической связи с горизонтальной нагнетательной скважиной 1 и в каждой наклонной добывающей скважине 5, 5'...5ⁿ с образованием гидродинамической связи с горизонтальной добывающей скважиной 3.

Гидравлические разрывы в залежи 1 сверхвязкой нефти производят из горизонтальной нагнетательной скважины 2 напротив каждой вертикальной нагнетательной скважины 4, 4'…4ⁿ с образованием гидродинамических связей 6, 6',…6ⁿ, аналогично производят гидравлические разрыва пласта из горизонтальной добывающей скважины 3 напротив каждой наклонной добывающей скважины 5, 5'…5ⁿ с образованием гидродинамических связей 7, 7'…7ⁿ.

Гидравлические разрывы в залежи 1 осуществляют из горизонтальных скважин 2 и 3 любым известным способом, например как описано в патенте РФ №2176021 «Способ многократных гидравлических разрывов в горизонтальных скважинах», опубл. в бюл. №32 от 20.11.2001 г. или как патенте РФ №2362010 «Способ многократного гидравлического разрыва горизонтального ствола скважины», МПК 8 Е21В Е21В 43/26, Е21В 43/17, опубл. в бюл. №20 от 20.07.2009 г.

По окончании бурения и строительства (как показано на фиг.1 и 2), и обустройства всех скважин насосным оборудованием (на фиг.1, 2, 3, 4 не показано) начинают закачку теплоносителя (пар, горячая вода, газ) в горизонтальную 2 (см. фиг.1) и вертикальные 4, 4'…4ⁿ нагнетательные скважины.

Теплоноситель, достигнув залежи 1, начинает прогревать в ней сверхвязкую нефть. В результате прогревания сверхвязкая нефть разжижается, то есть снижается его вязкость, и в прогретом состоянии сверхвязкая нефть поступает через фильтр (не показано) в горизонтальную 3 и наклонные 5, 5'…5ⁿ добывающие скважины, из которых в последствии происходит ее отбор.

Таким образом, осуществляют разработку залежи 1 до обводнения горизонтальной добывающей скважины 3, после чего забои добывающих наклонных скважин 5, 5'…5ⁿ изолируют от гидродинамической связи с горизонтальной добывающей скважиной 3. Изоляцию забоев 8, 8'…8ⁿ (см. фиг.3) наклонных добывающих скважин 5, 5'…5ⁿ осуществляют постепенно по мере их обводнения любым известным способом, например установкой пакер-пробки (см. патент РФ №2395668, МПК 8 Е21В Е21В 33/12, опубл. в бюл. №21 от 27.07.2010 г.) или заливкой забоя цементным раствором без давления. После изоляции всех забоев 8, 8'…8ⁿ наклонных добывающих скважин 5, 5', 5″…5ⁿ горизонтальную добывающую скважину 3 переводят в контрольную 9 (см. фиг.3). Для этого оснащают ее термодатчиками, спущенными на оптико-волоконном кабеле (на фиг.1, 2, 3 и 4 не показано).

На основе анализа термограмм, снимаемых по показаниям термодатчиков, осуществляют поочередную закачку теплоносителя то в вертикальные нагнетательные скважины 4, 4'…4ⁿ (см. фиг.3), то в горизонтальную нагнетательную скважину 2, а отбор сверхвязкой нефти осуществляют из наклонных добывающих скважин 5, 5'…5ⁿ. Например, по достижении температуры 85°С в интервале горизонтальных скважин 2 и 3 залежи 1 сверхвязкой нефти, которая предшествует прорыву теплоносителя в стволы наклонных добывающих скважин 5, 5'…5ⁿ термодатчики посылают сигнал на пульт управления (на фиг.1 и 2, 3 и 4 не показано), который останавливает закачку теплоносителя в горизонтальную нагнетательную скважину 2 и начинает закачку теплоносителя в вертикальные нагнетательные скважины 4, 4'…4ⁿ.

В процессе закачки теплоносителя в вертикальные нагнетательные скважины 4, 4'…4ⁿ происходит снижение температуры, в интервале горизонтальных скважин 2 и 3 залежи 1 сверхвязкой нефти вследствие отсутствия закачки теплоносителя в залежь 3 через горизонтальную наклонную скважину 2, которое контролируется термодатчиками, спущенными в горизонтальную скважину 3. Как только температура достигает, например, до 40°С термодатчики посылают сигнал на пульт управления (на фиг.1 и 2, 3 и 4 не показано), который останавливает закачку теплоносителя в вертикальные нагнетательные скважины 4, 4'…4ⁿ и начинают закачку теплоносителя в горизонтальную нагнетательную скважину 2.

Таким образом, разработку залежи 1 осуществляют до обводнения забоев добывающих наклонных скважин 5, 5'…5ⁿ из горизонтальной нагнетательной скважины 2 (см. фиг.4), при этом постепенно по мере обводнения забоев добывающих наклонных скважин 5, 5'…5ⁿ осуществляют их дополнительную изоляцию любым известным способом, например как описано выше переустановкой в стволах наклонных скважин 5, 5', 5ⁿ…5ⁿ пакер-пробок или наращиванием забоев 8, 8'…8ⁿ (см. фиг.4) соответствующих добывающих наклонных скважин 5, 5'…5ⁿ заливкой цементным раствором без давления. После этого закачку теплоносителя в горизонтальную нагнетательную скважину 2 прекращают и переводят ее в технологическую 10.

Далее закачку теплоносителя осуществляют только в вертикальные нагнетательные скважины 4, 4'…4ⁿ, а отбор разогретой сверхвязкой нефти продолжают из наклонных добывающих скважин 5, 5'…5ⁿ до полной выработки залежи, причем в технологическую скважину 10 периодически закачивают воду для снижения температуры до допустимой на участке возможного прорыва теплоносителя в одну или несколько наклонных добывающих скважин 4, 4'…4ⁿ. Например, по данным термодатчиков, снимаемых с контрольной скважины 8, температура на участке вертикальных добывающих скважин 4', 4^” достигла 85С°, что предшествует прорыву теплоносителя в стволы вертикальных добывающих скважин 4'. Для этого спускают в горизонтальную технологическую скважину 7 колонну труб с двухпакерной компоновкой (на фиг.1, 2, 3 и 4 не показано), отсекают участок горизонтальной скважины 7 (см. фиг.4) напротив вертикальных добывающих скважин 4' и производят по колонне труб закачку воды до снижения температуры на этом участке, например, до температуры 60С°, о чем свидетельствуют показания термодатчиков, снимаемых из горизонтальной технологической скважины 7. Таким образом, постепенно вырабатывают запасы сверхвязкой нефти в залежи с послойной неоднородностью из участков, расположенных выше горизонтальных скважин 2 и 3.

Предлагаемый способ теплового воздействия на залежь высоковязкой нефти и битума позволяет произвести дополнительное вовлечение в разработку участки залежи сверхвязкой нефти с послойной неоднородностью, расположенные непосредственно над горизонтальными скважинами, а возможность контроля за температурой разжижения сверхвязкой нефти в залежи и снижения этой температуры в залежи подачей воды в необходимый участок залежи позволяет предотвратить прорыв теплоносителя в стволы добывающих скважин в процессе разработки залежи, а исключение необходимости перевода скважин из нагнетательных в добывающие и наоборот позволяет снизить финансовые затраты на осуществление способа.