Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТА МЕТОДОМ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПЛАСТ

Область техники

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Более конкретно к способам добычи углеводородов путем возбуждения пласта формированием трещин или разрывов с применением пороховых зарядов. К способам термогазодинамического воздействия на нефтегазоносный пласт, его разрыва импульсами давления от пороховых газов для повышения эффективности добычи углеводородов из низкопроницаемых месторождений нефти, газа, газоконденсата, газогидратов.

Изобретение имеет общепромышленное значение для добычи нефти, газа, воды, или других полезных ископаемых.

Предшествующий уровень техники

Известен способ, на который получен патент РФ на изобретение №2297528 «Способ воздействия на пласт» МПК: Е21В 43/263 (2006.01), приоритет от 10.02.2006 г., опубликовано 20.04.2007., авторы: Падерин М.Г. (RU), Падерина Н.Г. (RU).

Способ заключается в том, что на месторождениях поздней стадии разработки с трудноизвлекаемыми запасами вовлекают в процесс разработки неотработанные участки пласта. Для этого осуществляют выбор гидродинамически обособленного участка или участков месторождения и поочередно воздействуют на каждый участок, для чего определяют плотность сети скважин, выбирают скважины для воздействия на пласт, осуществляют доставку во все выбранные скважины участка в интервалы перфорации секционных зарядов с блоками электроники контроля и регистрации характеристик режима работы заряда и производят синхронное воздействие на межскважинное пространство эксплуатируемого пласта в выбранных скважинах. При этом во всех скважинах осуществляют контроль горения секций заряда в режиме реального времени, регистрацию температуры и давления в собственной скважине и, кроме того, измеряют импульсы давления, пришедшие из всех скважин, в которых проводилось синхронное воздействие на межскважинное пространство. Все импульсы давления сопоставляют и маркируют по времени их прихода, рассчитывают скорость прохождения импульсов давления между каждой скважиной, а по амплитудам импульсов - их затухание в межскважинном пространстве. Накладывают эти данные на план расположения скважин и выделяют локальные участки с наименьшей проницаемостью пласта. Осуществляют повторное синхронное воздействие на пласт в выбранных скважинах таким образом, чтобы импульсы давления от всех скважин приходили к выбранному локальному участку пласта в одно время. Осуществляют повторную регистрацию блоками электроники импульсов давления и по изменению данных замеров при первом и втором воздействиях судят об изменении проницаемости в межскважинном пространстве пласта и необходимости последующих воздействий на пласт.

Недостатком этого способа является то, что применение этого способа не всегда дает положительный эффект. Нет регистрации сейсмоакустической эмиссии, необходимой для оценки процесса формирования трещины.

Известен способ, на который получен патент РФ на изобретение №2357073 «Способ разработки месторождений полезных ископаемых, добываемых через скважины», приоритет от 25.05.2007 г., опубликовано 27.05.2009 г., авторы Дыбленко В.П. (RU), Кузнецов О.Л. (RU), Чиркин И.А. (RU), Рогоцкий Г.В. (RU), Ащепков Ю.С.(RU), Шарифуллин Р.Я. (RU).

Способ включает регистрацию сейсмоакустической эмиссии с определением распределения трещиноватости в горной среде, волновое воздействие на подземные залежи и инициирование дополнительной трещиноватости. При этом волновое воздействие осуществляют, по крайней мере, из одной скважины. Определяют пространственное расположение вершин образующихся трещин. Осуществляют на них волновое воздействие. По полученным данным устанавливают параметры эксплуатации воздействующей скважины и корректируют параметры эксплуатации окружающих скважин и/или меняют их назначение и/или бурят новые скважины.

Недостатком данного способа Является то, что он отличается большой трудоемкостью, требующей бурение дополнительных скважин для формирования необходимой сетки по воздействию на пласт и извлечению нефти из пласта.

В качестве прототипа, был выбран патент РФ №2305178 «Способ извлечения нефти из отработанных нефтяных месторождений», МПК: Е21В 43/263, приоритет от 05.07.1988 г., опубликовано 27.08.2007., автор: Зингель Ефим Меерович (RU).

Способ основан на создании давления в нефтеносных слоях за счет одновременного подрыва зарядов в скважинах. Согласно изобретению, производят закладку зарядов и одновременный их подрыв в нефтеносных эксплуатационных скважинах, расположенных по внешнему периметру отработанного месторождения. Выкачивание образовавшейся свободной нефти производят через эксплуатационные скважины, расположенные внутри внешнего периметра. Затем в скважинах, расположенных по первому внутреннемупо отношению к указанному внешнему периметру, производят закладку и одновременный подрыв зарядов. Выкачивание нефти производят из скважин, расположенных внутри по отношению к предыдущему периметру. Затем производят повторение этих операций до центра месторождения.

Недостатком данного способа является то что, гидродинамическое состояние пласта меняется в процессе эксплуатации и весь объем пласта взаимосвязан, поэтому воздействие на предполагаемый внешний контур не приведет к желаемому результату объемного воздействия, поскольку будет идентичен локальному воздействию От одиночной скважины. Кроме того, воздействие осуществляется только в одном направлении, в сторону скважин расположенных внутри обозначенного контура месторождения, что не позволяет использовать преимущества коллективного разнонаправленного импульсного воздействия.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является долговременное увеличение нефтедобычи обработанного объема пласта, при сокращении количества воздействий на пласт.

Технический результат, достигаемый при решении этой задачи, заключается в динамическом импульсном воздействии на пласт в межскважинной зоне и максимально удаленной от скважины зоне пласта, увеличении трещиноватости пласта, формирование локальных и протяженных трещин для восстановления гидродинамической связи отдаленных участков пласта со скважиной, суммирование эффекта воздействия от всех задействованных скважин.

Динамическое воздействие на пласт заключается в охвате межскважинного пространства пласта волновыми импульсами давления.

Для получения указанного технического результата в способе увеличения нефтеотдачи пласта, содержащем закладку пороховых зарядов генераторов давления в скважины, их воспламенение, создание давления в продуктивном пласте, выкачивание поступившей из пласта в скважину нефти через эксплуатационные скважины, согласно изобретению, закладывают заряды в эксплуатационные и нагнетательные скважины, из которых выбирают центральную скважину таким образом, чтобы другие обрабатываемые скважины располагались вокруг нее. Воспламеняют заряды в скважинах по спирали от центральной скважины к периферии. Выкачивают нефть через эксплуатационные скважины.

Совокупность существенных признаков позволяет получить технический результат увеличения трещиноватости пласта, формирование локальных и протяженных трещин для восстановления гидродинамической связи отдаленных участков пласта со скважиной, суммирование эффекта воздействия от всех задействованных скважин. Это позволяет решить задачу долговременного увеличения нефтедобычи обработанного объема пласта, при сокращении количества воздействий.

Обрабатываемые скважины можно располагать вокруг центральной скважины по линии круглой или эллиптической спирали, воспламеняют заряды в скважинах по спирали.

Обрабатываемые скважины можно располагать вокруг центральной скважины в узлах сетчатой многоугольной схемы размещения скважин. При этом воспламеняют заряды генераторов в двух и более скважинах, расположенных в противоположных сторонах относительно центральной скважины, на периметре многоугольника, состоящего из ячеек сетки, ближайших к центральной скважине, а затем в скважинах, расположенных на периметре следующего многоугольника состоящего из ячеек сетки, расположенных вокруг центральной скважины, со смещением от центральной скважины к периферии пласта.

В качестве центральной скважины может быть выбрана скважина в месте локального, центрального антиклинального возвышения пласта.

Возможно, воспламенять заряды в скважинах последовательно, или одновременно в двух и более скважинах, расположенных в противоположных сторонах от центральной скважины.

Краткое описание фигур чертежа

На фиг. 1 показана спиральная схема закладки зарядов.

На фиг. 2 показана сеточная схема закладки зарядов.

На фиг. 3 показан разрез антиклинальной складки породы.

Варианты осуществления изобретения

Закладывают заряды в нагнетательные и эксплуатационные скважины.

Выбирают первую центральную скважину 1 таким образом, чтобы все последующие обрабатываемые скважины располагались вокруг скважины 1 по линии спирали (фиг. 1). Спираль может быть круговой, или эллиптической, правой, или левой. В выбранных скважинах располагают пороховые генераторы давления.

Схема расположения скважин может иметь многоугольную сетчатую структуру. При такой схеме все обрабатываемые скважины располагают вокруг скважины 1 в узлах сетчатой многоугольной схемы, а все ячейки сети имеют форму многоугольника. В качествепримера, здесь рассмотрена прямоугольная сетчатая схема размещения скважин (фиг. 2). В этом случае максимальному динамическому воздействию подвергается часть пласта 2, расположенная внутри прямоугольника, по периметру которого расположены выбранные скважины, а затем часть пласта 2, расположенная за границами прямоугольника с его внешней стороны.

При воздействии на пласт 2 порохового генератора давления из эксплуатационных и нагнетательных скважин импульсы давления формируют трещины в пласте 2.

Воздействие на пласт 2 может быть последовательным и синхронным.

Последовательное воздействие на пласт 2 состоит из последовательного воспламенения зарядов генераторов давления, расположенных в скважинах (фиг. 1 и фиг. 2). При этом воспламенение зарядов генераторов давления совершают от скважины 1, находящейся в центре пласта 2, затем к его периферии в скважинах находящихся либо на спирали (фиг. 1), либо по периметру прямоугольников (фиг. 2).

Последовательное воздействие на пласт 2 начинают от центральной скважины 1 (фиг. 1, 2). Затем воздействуют на первый виток спирали от скважины 1. По спирали (фиг. 1) это скважины 4, 5, 6, 7, 8, 9. По прямоугольной сетчатой схеме это скважины 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21. По мере выполнения работ воздействуют на скважины на большем отдалении от центра. Для спирали это скважины 10, 11, 12, 13 (фиг. 1). Для прямоугольной сетчатой схемы это скважины 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 (фиг. 2).

При воздействии на центральную скважину 1, в ней происходит воспламенение заряда генератора давления. Импульс давления от сработавшего генератора распространяется в пласт 2 во все стороны от скважины 1. Проходя по пласту 2, импульс взаимодействует с породой пласта 2. Внутри пласта 2 находятся зоны напряжения, которые при взаимодействии с импульсом давления разгружаются и становятся центрами формирования трещин в пласте 2.

После воздействия на центральную скважину 1 продолжают воздействовать на скважины, расположенные вокруг нее. Способ предполагает многократное повторяющееся воздействие пороховых генераторов на пласт в выбранных скважинах.

При синхронном воздействии воспламеняют заряды пороховых генераторов одновременно в скважинах, расположенных на схемах фиг. 1, 2. Для подтверждения технического результата рассматриваем импульсы давления от каждого генератора, векторы которых направлены навстречу друг другу, как показано на фиг. 1, 2. Эти импульсы сходятся, накладываются друг на друга разнонаправленно и расходятся. При расхождении импульсов формируется растягивающая волна, приводящая к дополнительному разрушениюпласта 2, поскольку прочность породы 3 пласта 2 на растяжение на порядок меньше ее прочности на сжатие.

При синхронном воздействии на пласт воспламеняют заряды генераторов в двух и более скважинах, расположенных в противоположных сторонах от скважины 1. При спиральной схеме это будут пары скважин 4 и 6, 5 и 7, 8 и 11, и. т.д (фиг. 1). При многоугольной сетчатой схеме воспламенения зарядов воспламеняют заряды в скважинах 14, 15, 16 и 18, 19, 20; или 26, 27, 28, 29, 30 и 34, 35, 36, 37, 22 и. т.д.

Это позволяет достичь технический результат в виде увеличения трещиноватости пласта, формирования локальных и протяженных трещин для восстановления гидродинамической связи отдаленных участков пласта со скважиной.

При синхронном воздействии на пласт 2, импульсы, генерируемые пороховыми зарядами в скважинах, расположенных напротив друг друга относительно центральной скважины 1, взаимодействуют между собой. Они накладываются разнонаправлено в средней области используемой схемы (спираль, круг, многоугольная сетка, эллипс и. т.д). Это приведет к усилению эффекта воздействия на пласт 2 по восстановлению гидродинамической связи скважины с ближней зоной и с удаленными участками пласта 2, за счет роста трещиноватости в области воздействия на пласт 2, в том числе и удаленных участках пласта 2, и задействования ранее не выработанных участков в пропластках и целиках. Решается задача долговременного увеличения нефтеотдачи обработанного объема пласта 2, при сокращении количества воздействий.

Если пласт 2 имеет локальное, или центральное антиклинальное возвышение, то в качестве центральной скважины 1 выбирают скважину в месте этого возвышения пласта 2, которое одновременно находится в центре геометрической фигуры, по периметру которой расположены скважины, как показано на фиг.3.

Сначала воспламеняют заряд генератора давления, расположенный в скважине 1 и воздействуют на пласт 2 в области скважины 1. Созданный генератором давления импульс давления Р_и (фиг. 3) из точки антиклиналия скважины 1 распространяется вдоль пласта 2, в результате чего раскрываются естественные и формируются новые трещины, которые усиливаются эффектом направления результирующего вектора Рр, сил импульса давления Ри и сил тяжести Рт породы 3 вдоль сил пластового напряжения Рн (с вершины вниз), но противонаправлено. Нефтенасыщенный пласт 2 (фиг. 3) испытывает растягивающее усилие, в результате разнонаправленности вектора сил пластового напряжения Рн и вектора результирующего импульса давления Pp. Под действием этих сил пласт 2 разрушается начиная с верхней точки.

Данный эффект обусловлен условиями формирования пород в области антиклинали. Формирование области антиклиналия сопровождалось растяжением пласта на крыльях антиклинали, поэтому в этих областях раскрытие природных и образование новых трещин в пласте наиболее вероятно.

Места локальных пластовых напряжений станут центрами разрушений пласта 2 и местом трещинообразования. Это гарантирует начало процесса образования большого количества трещин, что является техническим результатом.

Дальнейшее воздействие на пласт 2 происходит так, как было описано выше, либо последовательно, либо синхронно. Схема размещения скважин (фиг. 1, 2) обеспечивает максимальное количество воздействий на часть пласта 2, расположенную в зоне скважины 1. Воздействие на пласт осуществляется от центра к периферии. Последовательность обработки пласта по контурам размещения скважин предполагает максимальное воздействие на центральную часть пласта. Это приводит к суммированию разрушений пласта 2 и повышению эффективности воздействия на пласт 2 меньшим количеством подрывов.

Промышленная применимость

Наиболее эффективно выглядит использование предложенного способа увеличения нефтеотдачи пласта методом динамического воздействия на пласт при проведении работ по добыче нефти, газа, газоконденсата, газогидратов путем возбуждения пласта формированием трещин или разрывов с применением пороховых зарядов. Способ позволяет повысить эффективность добычи углеводородов из низкопроницаемых месторождений нефти, газа, газоконденсата, газогидратов. Рассмотренный вариант выполнения изобретения может быть реализован на существующем в настоящее время оборудовании. Это показывает его работоспособность, и подтверждает промышленную применимость.