RU2199004C2

RU2199004C2 - Method of oil formation development

Info

Publication number: RU2199004C2
Application number: RU2001101853A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Рузин; Л.Г. Груцкий; А.А. Пранович; В.В. Питиримов; Б.А. Тюнькин; Ю.П. Коноплев
Original assignee: ООО "ЛУКОЙЛ-Коми"
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2003-02-20

Abstract

FIELD: development of oil deposits, particularly, methods of heat stimulation of pools containing oil of high-viscosity. SUBSTANCE: method includes driving of mine workings under oil formation, drilling from said workings of injection and producing wells in oil formation, alternation of steam injection into injection wells with oil withdrawing from producing wells. During steam injection into injection wells when their injectivity drops, fluid from producing wells is periodically withdrawn to restore injectivity of injection wells. After increase of formation temperature, for instance, 20-30 C as compared with running values, steam injection is discontinued and continuous withdrawal of oil from producing wells is started. When oil production reduces, steam is periodically injected at initial stage of development. At late stage, injected into injection wells is water produced in oil recovery. EFFECT: higher efficiency of formation development by increase of rate of formation heating and withdrawal of oil from it due to regulation of conditions of steam injection and oil withdrawal with consideration of formation thermodynamic state. 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к способам теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть. The invention relates to the development of oil fields, in particular to methods of thermal exposure of a reservoir containing high viscosity oil.

Известен способ разработки нефтяных месторождений (А.с. СССР 1805212, Е 21 В 43/24, 04.01.90), в котором ведут закачку в пласт теплоносителя и отбор из него нефти через пологовосстающие скважины, пробуренные из горной выработки, расположенной под нефтяным пластом, дополнительно бурят вертикальные скважины, разбивают все скважины на группы, каждая из которых охватывает весь объем разрабатываемого пласта, закачку теплоносителя ведут в отдельные группы скважин, одновременно отбирая нефть из остальных скважин. A known method of developing oil fields (AS USSR 1805212, E 21 B 43/24, 04.01.90), in which the coolant is injected into the reservoir and oil is taken from it through the half-boreholes drilled from a mine located under the oil reservoir vertical wells are additionally drilled, all wells are divided into groups, each of which covers the entire volume of the developed formation, the coolant is injected into separate groups of wells, while simultaneously taking oil from the remaining wells.

Недостатком этого способа является то, что закачку пара и отбор нефти на площади разрабатываемого участка ведут одновременно. В результате этого пар прорывается в добывающие скважины, а по ним в горные выработки, что приводит к большим потерям тепла, резкому ухудшению температурного режима и условий труда работающего в шахте персонала. The disadvantage of this method is that the injection of steam and the selection of oil in the area of the developed section are carried out simultaneously. As a result of this, steam breaks into production wells, and through them into mine workings, which leads to large heat losses, a sharp deterioration in the temperature regime and working conditions of personnel working in the mine.

Известен также способ разработки нефтяного пласта (патент РФ 2145664, Е 21 В 43/24, 24.03.98), принятый авторами за прототип, включающий проходку горных выработок ниже нефтяного пласта, бурение пологовосстающих нагнетательных и добывающих скважин по нефтяному пласту и чередование циклов закачки пара в нагнетательные скважины с отбором нефти из добывающих скважин. There is also known a method of developing an oil reservoir (RF patent 2145664, E 21 B 43/24, 03.24.98), adopted by the authors for a prototype, including driving mine workings below the oil reservoir, drilling shallow injection and production wells through the oil reservoir and alternating steam injection cycles to injection wells with oil extraction from production wells.

Недостатком этого способа является снижение приемистости и темпа нагнетания пара при его закачке в нагнетательные скважины. Это связано с тем, что в период закачки пара отбор жидкости из пласта не ведут, вследствие чего по мере заполнения порового пространства пласта паром увеличивается пластовое давление в районе призабойных зон нагнетательных скважин. Снижение темпа нагнетания пара приводит к снижению темпа прогрева залежи и увеличению сроков его разработки. Другим недостатком известного способа является то, что в период отбора нефти основным процессом нефтеизвлечения является гравитационное истечение нефти, скорость которого очень низка. При этом такой эффективный фактор извлечения нефти, как гидродинамическое вытеснение, не используется. Это приводит к снижению темпов отбора нефти. The disadvantage of this method is the decrease in injectivity and the rate of injection of steam during its injection into injection wells. This is due to the fact that during the period of steam injection, no fluid is taken from the formation, as a result of which, as the pore space of the formation is filled with steam, the reservoir pressure increases in the region of the bottom-hole zones of injection wells. A decrease in the rate of steam injection leads to a decrease in the rate of heating of the reservoir and an increase in the time for its development. Another disadvantage of this method is that during the period of oil extraction the main process of oil recovery is the gravitational flow of oil, the speed of which is very low. Moreover, such an effective oil recovery factor as hydrodynamic displacement is not used. This leads to a decrease in the rate of oil extraction.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности разработки месторождения путем увеличения темпов прогрева залежи и отбора из нее нефти за счет регулирования режимов закачки пара и отбора нефти с учетом изменения термодинамического состояния пласта. The objective of the present invention is to increase the efficiency of field development by increasing the rate of heating of the reservoir and the selection of oil from it by regulating the modes of steam injection and oil selection taking into account changes in the thermodynamic state of the formation.

Поставленная задача решается тем, что разработку трещиноватого нефтяного пласта осуществляют путем проходки горных выработок ниже нефтяного пласта, бурения из нее пологовосстающих нагнетательных и добывающих скважин по нефтяному пласту, чередования закачки пара в нагнетательные скважины с отбором нефти из добывающих скважин. The problem is solved by the fact that the development of a fractured oil reservoir is carried out by driving mine workings below the oil reservoir, drilling from it shallow injection and producing wells through the oil reservoir, alternating steam injection into injection wells with the selection of oil from the producing wells.

Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются:
- в период закачки пара в нагнетательные скважины при снижении их приемистости периодически отбирают жидкость из добывающих скважин до восстановления приемистости нагнетательных скважин;
- после повышения температуры пласта до оптимального уровня закачку пара прекращают и начинают непрерывный отбор нефти из добывающих скважин;
- в период непрерывного отбора нефти из добывающих скважин при снижении добычи нефти периодически закачивают в нагнетательные скважины в начальной стадии разработки пар, а в поздней стадии - попутно добываемую воду.Salient features of the claimed invention are:
- during the period of steam injection into injection wells, with a decrease in their injectivity, liquid is periodically taken from the producing wells until the injectivity of the injection wells is restored;
- after increasing the temperature of the formation to the optimum level, the steam injection is stopped and continuous selection of oil from production wells begins;
- during the period of continuous extraction of oil from production wells with a decrease in oil production, steam is periodically pumped into injection wells in the initial stage of development, and in the late stage, produced water in passing.

Указанная совокупность существенных признаков позволит увеличить темп прогрева залежи и отбор из нее нефти, так как обеспечивается регулирование режимов закачки пара и отбора нефти с учетом изменения термодинамического состояния пласта, а именно: по мере заполнения порового пространства пласта паром в период непрерывной закачки пара и увеличения пластового давления в районе призабойных зон нагнетательных скважин периодически отбирают жидкость из добывающих скважин до восстановления приемистости нагнетательных скважин, а в период непрерывного отбора нефти из добывающих скважин при нагреве пласта до оптимальной температуры закачивают в нагнетательные скважины пар, а позднее воду, обеспечивая, кроме гравитационного истечения нефти, ее гидродинамическое вытеснение паром (водой). The indicated set of essential features will make it possible to increase the rate of reservoir heating and oil recovery from it, since the steam injection and oil recovery modes are regulated taking into account changes in the thermodynamic state of the formation, namely, as the pore space of the formation is filled with steam during continuous steam injection and the formation increases pressure in the area of the bottom-hole zones of injection wells periodically take fluid from production wells to restore injectivity of injection wells, and during During continuous heating of oil from production wells, when the formation is heated to the optimum temperature, steam is pumped into injection wells, and later water, providing, in addition to gravity flow of oil, its hydrodynamic displacement by steam (water).

Таким образом, учитывая изменение гидродинамического состояния пласта, осуществляют периодические подциклы в период непрерывной закачки пара путем отбора нефти из пласта, обеспечивая увеличение темпов прогрева залежи и сокращение сроков достижения оптимальной температуры нагрева пласта, а также осуществляют периодические подциклы закачки пара (воды) в период непрерывного отбора нефти, обеспечивая наиболее интенсивное извлечение нефти, что способствует повышению эффективности разработки месторождения. Thus, taking into account the change in the hydrodynamic state of the formation, periodic subcycles are carried out during the period of continuous steam injection by taking oil from the formation, providing an increase in the rate of heating of the reservoir and a reduction in the time required to reach the optimum temperature for heating the formation, as well as periodic sub cycles of the steam (water) injection during the period of continuous oil selection, providing the most intensive oil recovery, which helps to increase the efficiency of field development.

Заявленные отличительные признаки изобретения являются неочевидными для среднего специалиста в нашей области. В связи с этим мы считаем, что заявленное изобретение имеет изобретательский уровень. Заявленная совокупность существенных признаков не известна нам из уровня техники, поэтому заявленное изобретение является новым. Изобретение промышленно применимо, так как имеющееся отечественное оборудование и технология, разработанная нами, позволяют использовать способ в полном объеме. The claimed distinguishing features of the invention are not obvious to the average specialist in our field. In this regard, we believe that the claimed invention has an inventive step. The claimed combination of essential features is not known to us from the prior art, therefore, the claimed invention is new. The invention is industrially applicable, since the available domestic equipment and technology developed by us allow us to use the method in full.

На фиг.1 изображен участок разрабатываемого месторождения в плане. Figure 1 shows the plot of the developed field in the plan.

На фиг.2 изображен тот же участок в разрезе I-I при транспорте и подготовке нефти в горных выработках. Figure 2 shows the same section in the context of I-I during transport and preparation of oil in the mine workings.

На фиг.3 изображен тот же участок при транспорте нефти через специальную скважину, пробуренную с поверхности в галерею. Figure 3 shows the same section when transporting oil through a special well drilled from the surface into the gallery.

Для осуществления способа проводят наклонную горную выработку 1 через нефтяной пласт 2, представляющий собой трещиноватый коллектор, насыщенный высоковязкой нефтью. Под нефтяным пластом 2 сооружают буровую галерею 3, из которой равномерно разбуривают участок пласта пологовосстающими скважинами, разделяя их на нагнетательные 4 и добывающие 5. To implement the method, an inclined mine working 1 is carried out through an oil reservoir 2, which is a fractured reservoir saturated with highly viscous oil. A drilling gallery 3 is built under the oil reservoir 2, from which a section of the reservoir is evenly drilled by canopy wells, dividing them into injection 4 and producing 5.

В нагнетательные скважины 4 ведут закачку пара от парогенератора 6, соединенного через пароподающую скважину 7 с паровым коллектором 8. Добывающие скважины 5 соединены с нефтесборным коллектором 9, по которому нефть поступает в емкость 10, откуда ее откачивают насосами 11 по нефтепроводу 12 в шахтные нефтесборники. Steam is injected into injection wells 4 from a steam generator 6, connected through a steam supply hole 7 to a steam manifold 8. Production wells 5 are connected to an oil collector 9, through which oil enters a tank 10, from where it is pumped by pumps 11 through a pipeline 12 to mine oil collectors.

На фиг. 3 изображен вариант реализации способа, при котором добываемую жидкость сразу откачивают на поверхность по скважине 13, для чего в зумпф этой скважины спускают глубинный насос 14. Подготовку нефти осуществляют в резервуарах 15. In FIG. 3 shows an embodiment of the method in which the produced fluid is immediately pumped to the surface along the well 13, for which a deep pump 14 is lowered into the sump of this well. The oil is prepared in tanks 15.

После разбуривания и обустройства разрабатываемого участка пласта 2 в наклонных горных выработках 1 сооружают изолирующие перемычки 16, что обеспечивает изоляцию пространства, где происходит процесс нагрева рудничной атмосферы и выделения газов, от общешахтной вентиляционной струи. After drilling and equipping the developed section of the formation 2 in inclined mine workings 1, insulating jumpers 16 are constructed, which ensures isolation of the space where the process of heating the mine atmosphere and gas evolution takes place from the mine shaft stream.

Способ осуществляют следующим образом. В период закачки пара в нагнетательные скважины 4 контролируют его расход. При этом все добывающие скважины 5 закрыты. После того как будет зафиксировано уменьшение расхода пара в результате снижения приемистости нагнетательных скважин 4, начинают отбор нефти из добывающих скважин 5, который ведут до тех пор, пока не восстановится приемистость нагнетательных скважин 4. При приближении или достижении начальной приемистости нагнетательных скважин отбор жидкости из добывающих скважин 5 прекращают. The method is as follows. During the injection of steam into injection wells 4, its flow rate is controlled. Moreover, all production wells 5 are closed. After a decrease in steam flow rate due to a decrease in the injectivity of injection wells 4 is recorded, the selection of oil from production wells 5 is started, which is continued until the injectivity of injection wells 4 is restored. When approaching or reaching the initial injection rate of injection wells, the selection of liquid from production wells 5 wells are stopped.

После закачки расчетного количества пара и повышения температуры пласта до оптимального уровня цикл закачки пара в нагнетательные скважины прекращают и начинают непрерывный отбор нефти из добывающих скважин. При снижении дебитов добывающих скважин по нефти периодически закачивают в начальной стадии пар, а в поздней стадии попутно добываемую воду в нагнетательные скважины. Отбор нефти из добывающих скважин ведут до тех пор, пока их дебиты по нефти не снизятся до минимально рентабельного уровня. В дальнейшем циклы закачки пара и отбора нефти повторяют. Разработку пласта ведут до экономически выгодного предела. After pumping the calculated amount of steam and increasing the temperature of the formation to the optimum level, the cycle of steam injection into the injection wells is stopped and continuous extraction of oil from production wells begins. With a decrease in the production rate of producing wells for oil, steam is periodically pumped in the initial stage, and in the late stage, produced water is simultaneously injected into the injection wells. The selection of oil from producing wells is carried out until their oil production rate drops to a minimum cost-effective level. Subsequently, the cycles of steam injection and oil recovery are repeated. The development of the reservoir lead to an economically viable limit.

Пример. Заявленный способ может быть реализован на Ярегском месторождении высоковязкой нефти. Вязкость нефти при начальной пластовой температуре 6-8^oС составляет 15 тыс. м Па•с, а при нагреве до 100^oС снижается до 30 μПа•с. Продуктивный пласт залегает на глубине 130-250 м и имеет среднюю нефтенасыщенную толщину 20 м. Месторождение было ранее разработано шахтным способом на естественном режиме, в настоящее время ведется вторичная разработка месторождения термошахтным способом. Продуктивный пласт вскрыт системой горных выработок (шахтные стволы, этажные штреки), пройденных выше нефтяного пласта.Example. The claimed method can be implemented on the Yaregskoye field of high viscosity oil. The viscosity of oil at an initial reservoir temperature of 6-8 ^o C is 15 thousand m Pa • s, and when heated to 100 ^o C it decreases to 30 μPa • s. The productive layer lies at a depth of 130-250 m and has an average oil-saturated thickness of 20 m. The field was previously developed by the mine method in a natural mode; secondary development of the field is currently underway using the thermal mine method. The reservoir is opened by a system of mine workings (mine shafts, floor drifts), passed above the oil reservoir.

На основании лабораторных исследований по изучению зависимости нефтеотдачи Ярегского пласта от режима его прогрева установили, что наибольшая нефтеотдача достигается при чередовании циклов прогрева пласта, в период которых пласт прогревается на 20-30^oС, с циклами отбора из него нефти.Based on laboratory studies on the dependence of the oil recovery of the Yaregsky reservoir on the mode of its heating, it was found that the highest oil recovery is achieved by alternating the heating cycles of the reservoir, during which the reservoir warms up to 20-30 ^o C, with oil extraction cycles from it.

Для реализации способа в условиях Ярегского месторождения из этажных штреков проходят наклонные выработки 1 на 3-5 м ниже подошвы нефтяного пласта 2, характеризующегося ярко выраженной трещиноватостью (фиг.1, 2). Из наклонной выработки 1 под пластом 2 сооружают буровую галерею 3, из которой бурят по пласту три яруса восстающих скважин длиной от 50 до 250 м по 40 скважин в каждом ярусе. Все скважины до подошвы нефтяного пласта обсаживают трубами диаметром 168 мм, которые цементируют термостойким цементом. Скважины 4 среднего яруса используют в качестве нагнетательных, для чего их оборудуют колонной труб диаметром 50-60 мм на 2/3 длины скважины и затем подсоединяют к паровому коллектору 8, который в свою очередь соединяют с пароподающей скважиной 7, подключенной к парогенератору 6, установленному на поверхности земли. Скважины 5 верхнего и нижнего ярусов используют для добычи нефти, для чего их соединяют с нефтесборным коллектором 9, по которому нефть поступает в емкость 10, откуда откачивают насосами 11 по нефтепроводу 12 в шахтные нефтесборники, где нефть подготавливают и транспортируют на поверхность. To implement the method in the conditions of the Yaregskoye field from the floor drifts inclined workings 1 are 3-5 m below the bottom of the oil reservoir 2, which is characterized by a pronounced fracture (Fig.1, 2). A drilling gallery 3 is constructed from the inclined hole 1 under formation 2, from which three tiers of rising wells are drilled through the formation from 50 to 250 m in length, 40 wells in each tier. All wells to the bottom of the oil reservoir are lined with pipes with a diameter of 168 mm, which are cemented with heat-resistant cement. Wells 4 of the middle tier are used as injection wells, for which they are equipped with a column of pipes with a diameter of 50-60 mm for 2/3 of the length of the well and then connected to a steam manifold 8, which in turn is connected to a steam supply well 7 connected to a steam generator 6 installed on the surface of the earth. Wells 5 of the upper and lower tiers are used for oil production, for which they are connected to the oil collector 9, through which oil enters the tank 10, from where it is pumped by pumps 11 through the pipeline 12 to the mine oil collectors, where oil is prepared and transported to the surface.

В варианте реализации способа (см.фиг.3), при котором добываемую жидкость сразу откачивают по скважине 13 на поверхность, в зумпф этой скважины спускают глубинный насос 14. На поверхности осуществляют подготовку нефти в резервуарах 15, а затем транспортировку ее на нефтеперерабатывающий завод. В этом варианте весь цикл разработки пласта, включая закачку пара и отбор нефти, осуществляют с поверхности, что исключает необходимость использования подземных сооружений (горных выработкок, насосных камер, нефтепроводов и нефтесборников) в период эксплуатации участка. In an embodiment of the method (see FIG. 3), in which the produced fluid is immediately pumped through the well 13 to the surface, a submersible pump 14 is lowered into the sump of this well. On the surface, oil is prepared in tanks 15 and then transported to an oil refinery. In this embodiment, the entire formation development cycle, including steam injection and oil extraction, is carried out from the surface, which eliminates the need to use underground structures (mine workings, pump chambers, oil pipelines and oil reservoirs) during the operation of the site.

После разбуривания и обустройства разрабатываемого участка пласта 1 сооружают изолирующие перемычки 16 и начинают закачку пара в нагнетательные скважины 4 при давлении 0,5-1,0 МПа, одновременно контролируя расход закачиваемого пара с помощью расходомеров ДСС-712 ч, при этом добывающие скважины 5 закрыты запорной арматурой на их устьях. После того как будет зафиксировано снижение расхода закачиваемого пара ≈ на 30 %, начинают отбор жидкости из добывающих скважин участка, продолжая контролировать расход поступающего в пласт пара. После того как расход поступающего в пласт пара приблизится или достигнет первоначальной величины, которая была в начале цикла закачки пара (т.е. восстановится или приблизится к первоначальной приемистости нагнетательных скважин), отбор жидкости прекращают, продолжая закачивать пар через нагнетательные скважины. После закачки расчетного количества пара и повышения температуры пласта на 20-30^oС закачку пара в нагнетательные скважины прекращают и начинают отбор нефти из добывающих скважин. При снижении дебитов скважин по нефти ≈ на 50 % в начальной стадии периодически закачивают пар, а в поздней (после повышения температуры пласта до 60-70^oС) попутно добываемую воду в нагнетательные скважины. После снижения добычи нефти из добывающих скважин участка до 20-30 т/сут, что соответствует минимально рентабельному уровню, добычу нефти прекращают. В дальнейшем циклы закачки пара и отбора нефти повторяют. Разработку участка ведут до экономически выгодного предела.After drilling and equipping the developed section of the reservoir 1, isolating jumpers 16 are constructed and steam is injected into injection wells 4 at a pressure of 0.5-1.0 MPa, while controlling the flow rate of injected steam using DSS-712 flow meters, while production wells 5 are closed shutoff valves on their mouths. After a decrease in the flow rate of injected steam ≈ by 30% is recorded, the selection of liquid from the producing wells of the area begins, continuing to control the flow rate of the steam entering the formation. After the flow rate of the steam entering the formation approaches or reaches the initial value that was at the beginning of the steam injection cycle (i.e., it will recover or approach the initial injection capacity of injection wells), fluid withdrawal is stopped, continuing to pump steam through the injection wells. After injecting the calculated amount of steam and increasing the temperature of the formation by 20-30 ^o With the injection of steam into the injection wells stop and start the selection of oil from production wells. With a decrease in oil production by ≈ 50%, steam is periodically pumped in the initial stage, and in the later stage (after the formation temperature rises to 60-70 ^o С), produced water is pumped into injection wells. After reducing the oil production from the producing wells of the site to 20-30 tons / day, which corresponds to the minimum cost-effective level, oil production is stopped. Subsequently, the cycles of steam injection and oil recovery are repeated. The development of the site lead to an economically viable limit.

Claims

A method of developing an oil reservoir, including driving tunnels below the oil reservoir, drilling from it half-rising injection and production wells into the oil reservoir, alternating injection of steam into injection wells with selection of oil from production wells, characterized in that during the injection of steam into injection wells, with a decrease in their injectivity, the fluid is periodically taken from the producing wells until the injectivity of the injection wells is restored, and after the formation temperature is increased compared to t booths, e.g., at 20-30 ^o C steam injection is stopped and the start of a continuous selection of oil production wells, wherein at reducing oil periodically pumped in the initial stage of the development of steam, and in the later stage - incidentally produced water into the injection wells.