Результат интеллектуальной деятельности: Способ воздействия на нефтяной пласт

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке залежей с фракционно сложной и битуминозной нефтью, улучшения коллекторских свойств нефтенасыщенных пластов, очистки призабойных зон от минеральных сгустков и отложений асфальтосмолистых и парафиновых отложений (АСПО), содержащихся в фракционно сложной и битуминозной нефти.

Известен самосуспендирующий проппант, его изготовление и использование (патент RU № 2652592, МПК C09K 8/80, C09K 8/88, C09K 8/90, C09K 8/92, E21B 43/267, опубл. 27.04.2018 Бюл. № 12), в который входит способ конструирования для гидроразрыва посредством природной воды, а способ конструирования содержит: добавление 5-60 объемных частей самосуспендирующегося проппанта, приготовленного по способу приготовления по любому из пп. 1-5, в 100 объемных частей природной воды в качестве несущей жидкости для образования гидроразрывной суспендированной жидкости, затем транспортировку полученной в результате суспендированной жидкости в подземный пласт горных пород; природная вода в качестве несущей жидкости выбирается из одного или более следующих веществ: речная вода, сельскохозяйственная вода, озерная вода, морская вода и подземная вода.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за невозможности использования для прогрева битумных месторождений, большие непродуктивные затраты проппанта (до 70 – 80%) из-за распределения при гидроразрыве пласта (ГРП), так как он распределяется в пласте во все стороны по закону вероятностей в зависимости от преобладающего направления естественной и искусственно созданной трещиноватости.

Наиболее близким по технической сущности является способ воздействия на нефтяной пласт (патент RU № 2215872, МПК 43/25, Е21В36/04, опубл. 10.11.2003 Бюл. № 31), включающий процесс пропускания постоянного электрического тока напряжением 150-450 В и плотностью тока 0,1-10 А/м² через многокомпонентную пластовую смесь осуществлением электрической связи между электродами с использованием в качестве катода обсадной колонны труб, а в качестве анода - электрода, опускаемого в зону перфорации скважины, причем используют в качестве катода обсадную колонну одной или группы скважин одного горизонта, имеющих гидродинамическую связь, для установки анода используют скважину того же горизонта, не входящую в указанную группу скважин, осуществляют электрическую связь между электродами через участок нефтяного пласта от одной скважины до другой или группы скважин одного и того же горизонта по зоне их гидродинамической связи, причем процесс ведут при напряжении постоянного электрического тока 20-150 В и 450-1000 В и плотности тока 10-100 А/м² при непрерывном создании депрессии во всех скважинах.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за невозможности использования для прогрева битумных месторождений (пластов – залежей с битуминозной нефтью), имеющих большое сопротивление электрическому току, а также большие непродуктивные затраты энергии, связанные с распределением тока в пласте во все стороны по закону вероятностей в зависимости от преобладающего направления проводимости.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа воздействия на нефтяной пласт, позволяющего производить прогрев продукции пластов с фракционно сложной и битуминозной нефтью после направленного ГРП между горизонтальными парными скважинами с закачкой проппанта с металлическими частицами, обеспечивающими уменьшение сопротивления (увеличения проводимости) электрическому току, обеспечивающему нагрев до 60-80 °С продукции пласта.

Техническая задача решается способом воздействия на нефтяной пласт, включающим прогрев пласта пропусканием постоянного электрического тока через многокомпонентную пластовую смесь с осуществлением электрической связи между двумя скважинами одного пласта, имеющими гидродинамическую связь, используя в качестве катода обсадную колонну одной из этих скважин, а в качестве анода - обсадную колонну другой скважины,

Новым является то, что скважины бурят горизонтальными, располагая их одну над другой, в лабораторных условиях определяют концентрацию металлических частиц в проппанте, обеспечивающую повышение температуры продукции нефтяного пласта до 60–80 ºС при пропускании постоянного электрического тока, одну из скважин оснащают глубинным насосом, с помощью которого снижают давление внутри скважины, через другую скважину осуществляют направленный одностадийный и/или многостадийный гидроразрыв пласта - ГРП, создавая гидродинамическую связь между скважинами, и закачивают проппант с металлическими частицами, продавочной жидкостью продавливают проппант с металлическими частицами из трещин в интервал пласта, осуществляют технологическую выдержку, обеспечивающую равномерное распределение проппанта с металлическими частицами в интервале пласта и выравнивание в этом интервале пласта пластового давления, обсадные колонны скважин подсоединяют соответственно к полюсам источника постоянного электрического тока со следующими начальными параметрами 190 - 220 В и плотностью тока 0,5 - 1,5 А/м², прогревают пласт, из скважины, оснащенной глубинным насосом, отбирают продукцию, контролируя температуру продукции, при температуре продукции пласта 60 °С постепенно повышают напряжение и плотность тока, а при температуре 80 °С - постепенно снижают напряжение и плотность тока в интервалах значений напряжения 150–450 В и плотности тока 0,1–10 А/м².

Способ воздействия на нефтяной пласт реализуется в следующей последовательности.

Предварительно перед проведением работ в лабораторных условиях на образцах керна производят анализ необходимой концентрации металлических частиц в проппанте, обеспечивающим повышение температуры образца до 60-80°С при пропускании постоянного электрического тока напряжением 150 - 200 В и плотностью тока 0,1 - 0,5 А/м² (погрешность параметров вызвана изменением показателей по длине образца керна). Как показала практика использования на нефтяных месторождениях Республики Татарстан (РТ), концентрация металлических частиц в проппанте варьируется от 5 % до 60 % (чем выше вязкость и выше сопротивление пласта, тем выше концентрация металлических частиц).

Нефтяной пласт разбуривают сеткой парных, располагаемых друг над другом горизонтальных скважин (см., например, патенты RU №№ 2724707, 2663527, 2678738 или т.п.). Обеспечивают гидродинамическую связь между каждыми парными скважинами при помощи направленного одностадийного и/или многостадийного ГРП. Для этого, исходя из необходимого объема закачки (для получения объема зоны прогрева), определяют необходимый объем для закачки проппанта с выбранной концентрацией металлических частиц. Эмпирическим путем и/или гидродинамическими расчетами (например, при помощи программного продукта STARS CMG, ROXAR или т.п.) определяют временные интервалы и давления для закачки проппанта. Первую из парных скважин для снижения давления внутри оснащают глубинным насосом (обычно нижнюю, работающую как добывающая скважина). Через другую из парных скважин (например, по обсадной колонне или заранее спущенным лифтовым трубам) проводят ГРП и закачивают проппант, а в первой скважине снижают уровень жидкости отбором соответствующим насосом ниже пластового, обеспечивая быстрое наполнение трещин ГРП закачиваемым проппантом. При достижении первым компонентом по трещинам ГРП требуемого интервала в скважинах прекращают отбор жидкости и нагнетают продавочную жидкость для повышения давления в трещинах, за счет чего первый компонент из трещин выдавливается непосредственно в пласт. После технологической выдержки, обеспечивающей равномерное распределение проппанта с металлическими частицами в интервале пласта и выравнивание в этом интервале пластового давления.

После чего одну обсадную колонну парных скважин подсоединяют к плюсу, а другую - к минусу источника постоянного электрического тока напряжением 190-220 В и плотностью тока 0,5–1,5 А/м² (с учетом возможных потерь), контролируя температуру отбираемой продукции откачиваемой насосом из первой скважины. При температуре продукции пласта 60°С постепенно повышают напряжение и плотность тока, а при температуре 80°С - постепенно снижают напряжение и плотность тока. Минимальные границы постоянного электрического тока по напряжению 150 В и по плотности тока 0,1 А/м² выбраны из-за наличия оборудования и возможности прогреть пласт до 60°С, максимальные границы постоянного электрического тока по напряжению 450 В и по плотности тока 10 А/м² выбраны из-за резкого удорожания применяемого оборудования, необходимости тянуть высоковольтную линию и строить специальную понижающую станцию, что является экономически необоснованным.

Как показала практика, при такой закачке проппанта с металлическими частицами, от 75 до 90% подвергаются воздействию электрического тока, снижая сопротивление пласта только в зоне прогрева пласта для добычи нефти без рассеивания по всему пласту, что в 4-6 раз эффективней, чем с использованием ненаправленного ГРП (без снижения давления в параллельной скважине). Это приводит к экономии проппанта с металлическими частицами как минимум в 4 раза при той же эффективности. Все это в совокупности позволяет производить прогрев продуктивного пласта в области закачки проппанта.

Температура 60-80°С позволяет повысить текучесть битуминозной нефти в 4-11 раз (в зависимости от первоначальной вязкости), что позволяет производить ее отбор из скважин насосным оборудованием. При этом не происходит вторичных преобразований нефти при ее перегреве (коксование и т.д.).

Предлагаемый способ воздействия на нефтяной пласт позволяет производить прогрев продукции пластов с фракционно сложной и битуминозной нефтью после направленного ГРП между горизонтальными парными скважинами с закачкой проппанта с металлическими частицами, обеспечивающими уменьшение сопротивления (увеличения проницаемости) электрическому току, обеспечивающему нагрев до 60 - 80°С продукции пласта.