RU2289685C1

RU2289685C1 - Method for extracting reservoirs of highly viscous oil or bitumen

Info

Publication number: RU2289685C1
Application number: RU2005116589/03A
Authority: RU
Inventors: Рашит Мухаметшакирович Абдулхаиров (RU); Рашит Мухаметшакирович Абдулхаиров; Александр Анатольевич Липаев (RU); Александр Анатольевич Липаев; Зумара Ахметовна Янгуразова (RU); Зумара Ахметовна Янгуразова; Ильдар Илгизович Маннанов (RU); Ильдар Илгизович Маннанов
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2006-12-20

Abstract

FIELD: oil extractive industry, in particular, extraction of oil reservoirs, possible use during extraction of highly viscous bitumen oil by means of thermal stimulation of bed.

SUBSTANCE: method includes drilling a vertical well, lowering and cementing a flow string, its perforation, lowering of tubing pipes, forcing in heat carrier and extracting highly viscous oil or bitumen. In accordance to invention, after drilling of vertical well, collector and thermal properties of beds opened by drilling are researched. Bitumen saturated and water saturated bed seams are selected. After that from vertical well a horizontal side borehole is drilled to open intermediate water seam in the cut of bitumen reservoir - for half of expansion of local water seam. Side borehole is cemented up to upper bituminous seam. Then perforated casing string is lowered into side borehole, perforation being done so that the number of perforation apertures is increased with withdrawal from vertical borehole of well, and vertical borehole is perforated in zones opened by drilling of bituminous seams. Tubing pipes are lowered into vertical well with packer, which is mounted below side borehole kickoff interval. Forcing of heat carrier is performed into side horizontal borehole, and extraction of highly viscous oil or bitumen - via vertical borehole. After extraction of productive zone between vertical and side horizontal borehole into side horizontal borehole a fringe of polyacrylamide is forced successively in volume of 0,1 of volume of heated productive zone and water. Water is forced until appearance of polyacrylamide in vertical borehole of well. After that forcing of heat carrier into side horizontal borehole is renewed. Extraction of highly viscous oil or bitumen is performed. Then heat carrier is forced through vertical well borehole or side horizontal borehole to provide for extraction of highly viscous oil or bitumen in adjacent extractive wells.

EFFECT: increased oil recovery of productive bed due to depth of heating and decreased thermal losses.

1 ex, 2 dwg

Description

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, и может быть использовано при добыче высоковязких нефтей(ВВН) и битума путем теплового воздействия на пласт.The proposal relates to the oil industry, in particular to the development of oil fields, and can be used in the extraction of highly viscous oils (BBH) and bitumen by thermal action on the reservoir.

Известен способ добычи ВВН и битума [см. пат. RU №2232263, кл. 7 Е 21 В 43/24 от 27.05.02, опубл. БИ 19 от 10.07.04], включающий бурение вертикальной скважины, спуск и цементирование эксплуатационной колонны с последующей перфорацией, спуск насосно-компрессорных труб и штангового насоса, герметизацию затрубного пространства, например пакером, закачку в скважину теплоносителя и отбор нефти, при этом забой вертикального ствола скважины располагают ниже подошвы нефтяного пласта, его забой - выше водонефтяного контакта, а боковой ствол обсаживают незацементированным щелевидным хвостовиком, при этом закачку теплоносителя ведут в боковой ствол, а отбор нефти из вертикального ствола скважины штанговым насосом, установленным на забое.A known method for the extraction of explosives and bitumen [see US Pat. RU No. 2232263, class 7 E 21 B 43/24 of 05.27.02, publ. BI 19 dated 10.07.04], including drilling a vertical well, launching and cementing a production string followed by perforation, lowering tubing and a sucker rod pump, sealing the annulus, for example, with a packer, pumping coolant into the well and taking oil, while bottoming up the wellbore is located below the bottom of the oil reservoir, its bottom is above the oil-water contact, and the sidetrack is planted with an uncemented slit-like liner, while the coolant is injected into the side ox, and the selection of oil from a vertical wellbore with a rod pump installed on the bottom.

Закачку теплоносителя в боковой ствол осуществляют по насосно-компрессорным трубам и чередуют с отбором нефти из вертикального ствола, при этом пакер в затрубном пространстве устанавливают ниже устья бокового ствола.The coolant is pumped into the sidetrack via tubing and is alternated with the selection of oil from the vertical trunk, while the packer is installed in the annulus below the mouth of the sidetrack.

Способ позволяет увеличить добычу ВВН и битума за счет увеличения темпа закачки теплоносителя.The method allows to increase the production of explosives and bitumen by increasing the rate of injection of coolant.

Недостатком этого способа является то, что при низкой приемистости продуктивного пласта и высоком темпе закачки теплоносителя происходит прорыв его в водоносный пропласток, т.е. происходит потеря тепла, что снижает прогрев продуктивного пласта, следовательно, и добычу ВВН или битума. К тому же, учитывая, что битумо- и ВВН-насыщенные породы битумных месторождений представляют из себя слабосцементированную структуру, по мере нагрева будет происходить разрушение породы в горизонтальной части ствола скважины, т.к. цементирующим веществом в нем является битум, который в процессе теплового воздействия расплавляется. Из-за того, что боковой ствол не цементируется, возможен прорыв пара по затрубному пространству бокового ствола к вертикальному стволу обсадной колонны, что может привести к нежелательным последствиям, в частности к нарушению целостности цементного камня на участке зарезки бокового ствола и уходу пара за область воздействия.The disadvantage of this method is that with a low injectivity of the reservoir and a high rate of coolant injection, it breaks into the aquifer, i.e. heat loss occurs, which reduces the heating of the reservoir, and consequently, the production of explosives or bitumen. In addition, given that bitumen- and VVN-saturated rocks of bitumen deposits are a poorly cemented structure, as the heating occurs, rock will be destroyed in the horizontal part of the wellbore, because the cementitious substance in it is bitumen, which melts during thermal exposure. Due to the fact that the sidetrack is not cemented, steam breakthrough through the annular space of the sidetrack to the vertical casing stem is possible, which can lead to undesirable consequences, in particular, to the disruption of the integrity of the cement stone in the sidetracking section and the steam leaving the impact area .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ теплового вытеснения нефти из горизонтальной скважины [см. пат. RU №2067168, кл. Е 21 В 43/24 от 05.01.94 г, опубл. БИ 27 от 27.09.96], заключающийся в том, что в пробуренную скважину спускают перфорированную обсадную колонну, цементируют затрубное пространство до горизонтального ствола, устанавливают в обсадную колонну насосно-компрессорные трубы, цементируют их в обсадной колонне с помощью пакера, по насосно-компрессорным трубам подают теплоноситель, а продукцию транспортируют по кольцевому межтрубному пространству, при этом перфорацию обсадной колонны осуществляют по кольцевым образующим в оконечной части за пакером и в начале горизонтального участка непосредственно зацементированным затрубным пространством, теплоноситель подают в оконечную часть обсадной колонны за пакер, а продукцию отбирают через перфорацию обсадной колонны в начале горизонтального участка.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a method of thermal displacement of oil from a horizontal well [see US Pat. RU No. 2067168, class E 21 B 43/24 from 05.01.94 g, publ. BI 27 from 09/27/96], consisting in the fact that a perforated casing is lowered into the drilled well, the annulus is cemented to the horizontal well, tubing is installed in the casing, and cemented in the casing using a packer, according to the tubing the coolant is supplied to the pipes, and the products are transported along the annular annulus, while the casing is perforated along the annular generators in the end part behind the packer and at the beginning of the horizontal section directly cemented annulus, the coolant is fed to the end of the casing string for the packer, and the products are taken through the perforation of the casing string at the beginning of the horizontal section.

Известный способ позволяет производить добычу высоковязкой нефти (ВВН) или битума тепловым воздействием на продуктивный пласт и вытеснение ее через горизонтальную скважину.The known method allows the production of highly viscous oil (BBH) or bitumen by thermal exposure to the reservoir and displacing it through a horizontal well.

Недостатком способа является то, что не происходит глубокого прогрева продуктивного пласта, кроме того, тепло от подаваемого по насосно-компрессорным трубам (НКТ) теплоносителя через поднимаемую ВВН или битум передается на нагрев горных пород за обсадной колонной, происходит потеря тепла. К тому же приток добываемой жидкости может осуществляться только в режиме фонтанирования.The disadvantage of this method is that there is no deep heating of the reservoir, in addition, heat from the coolant supplied through the tubing through a raised BBH or bitumen is transferred to the rock heating behind the casing, heat is lost. In addition, the flow of produced fluid can be carried out only in the gushing mode.

Решаемая техническая задача состоит в повышении нефтеодачи продуктивного пласта за счет увеличения глубины прогрева и снижения тепловых потерь.The technical problem to be solved is to increase the oil production of the reservoir by increasing the depth of heating and reducing heat loss.

Поставленная задача решается предлагаемым способом разработки месторождений высоковязких нефтей или битума, включающим бурение горизонтальной скважины, спуск обсадной перфорированной колонны, цементирование и перфорацию, спуск насосно-компрессорных труб, их центрирование с помощью пакера, закачку теплоносителя и отбор высоковязкой нефти или битума.The problem is solved by the proposed method for the development of high-viscosity oil or bitumen deposits, including drilling a horizontal well, running a perforated casing, cementing and perforating, running tubing, centering it using a packer, pumping coolant and selecting highly viscous oil or bitumen.

Новым является то, что сначала бурят вертикальную скважину, затем производят исследование коллекторских и тепловых свойств вскрытых бурением пластов, выделяют битумонасыщенные и водонасыщенные пропластки, после чего из вертикальной скважины производят бурение бокового горизонтального ствола так, чтобы он вскрыл промежуточный водоносный пропласток в разрезе битумного пласта - наполовину распространения локального водоносного пропластка, боковой ствол цементируют до верхнего битуминозного пропластка, затем в боковой ствол спускают перфорированную обсадную колонну, причем перфорацию проводят так, что число перфорационных отверстий увеличивают по мере удаления от вертикального ствола скважины, а вертикальный ствол скважины перфорируют в зонах вскрытых бурением битуминозных пропластков, насосно-компрессорные трубы спускают в вертикальную скважину, центрируют пакером, установленным ниже участка зарезки бокового ствола, закачку теплоносителя производят в горизонтальный ствол, а отбор высоковязкой нефти или битума по вертикальному стволу, при этом после выработки продуктивной зоны между вертикальным и боковым стволом, в боковой ствол последовательно закачивают оторочку полиакриламида в объеме 0,1 от объема прогретой продуктивной зоны и воды, причем воду закачивают до появления загустителя в вертикальном стволе скважины, после чего возобновляют закачку теплоносителя в боковой ствол, производят добычу высоковязкой нефти или битума, затем переходят к закачке теплоносителя через вертикальный ствол скважины и боковой горизонтальный ствол для обеспечения добычи из соседних добывающих скважинах.What is new is that first a vertical well is drilled, then the reservoir and thermal properties of the layers exposed by drilling are studied, bitumen-saturated and water-saturated layers are extracted, after which a lateral horizontal well is drilled from a vertical well so that it reveals an intermediate aquifer in the section of the bitumen formation - half the distribution of the local aquifer, the lateral trunk is cemented to the upper bituminous interlayer, then lowered into the lateral trunk perforated casing, and the perforation is carried out so that the number of perforations increases as you move away from the vertical wellbore, and the vertical wellbore is perforated in the areas exposed by drilling bituminous layers, tubing is lowered into the vertical well, centered with a packer installed below the cut-off area the sidetrack, the coolant is injected into the horizontal barrel, and the selection of high-viscosity oil or bitumen along the vertical barrel, while after production of the productive zone between the vertical and lateral bore, a rim of polyacrylamide is sequentially pumped into the lateral trunk in the amount of 0.1 of the volume of the heated productive zone and water, and water is pumped until a thickener appears in the vertical wellbore, after which the coolant is pumped back into the lateral bore, production high-viscosity oil or bitumen, then they transfer to the coolant injection through the vertical wellbore and horizontal lateral well to ensure production from neighboring producing wells.

Совокупность отличительных признаков позволяет обеспечить высокий темп нагнетания теплоносителя в пласт, избежать проблемы кольматации пор, аккумулировать тепло в пропластке и избежать тепловые потери, т.к. водоносный пропласток с лучшими тепловыми свойствами (1,45-2,5 Вт/(м·К)) будет внутри битуминозного пропластка с низкими тепловыми свойствами порядка (0,6-1,30 Вт/(м·К)), уменьшать вязкостное соотношение между разогретым битумом и вытесняющим загустителем, перераспределить влияние теплоносителя в зоны, ранее неохваченные тепловым воздействием, увеличить тем самым глубину прогрева продуктивного пласта и его нефтеодачу.The set of distinguishing features allows us to ensure a high rate of coolant injection into the reservoir, to avoid the problem of pore clogging, to accumulate heat in the interlayer and to avoid heat loss, because aquifer with the best thermal properties (1.45-2.5 W / (m · K)) will be inside the bituminous layer with low thermal properties of the order (0.6-1.30 W / (m · K)), reduce the viscosity the ratio between the heated bitumen and the displacing thickener, redistribute the influence of the coolant in the areas previously not covered by the thermal effect, thereby increasing the depth of heating of the productive formation and its oil production.

Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявляемая совокупность отличительных признаков, следовательно, заявляемый способ разработки месторождений ВВН или битума отвечает критерию изобретения «изобретательский уровень»From the patent and scientific and technical literature we do not know the claimed combination of distinctive features, therefore, the claimed method of developing deposits of VVN or bitumen meets the criteria of the invention "inventive step"

На фиг.1 показана характеристика коллекторских и тепловых свойств вскрытых бурением пластов.Figure 1 shows the characteristics of the reservoir and thermal properties exposed by drilling formations.

На фиг.2 представлена схема осуществления предлагаемого способа.Figure 2 presents a diagram of the implementation of the proposed method.

Способ осуществляется в следующей последовательности (совмещен с примером конкретного выполнения).The method is carried out in the following sequence (combined with an example of a specific implementation).

На Мордово-Кармальском месторождении пробурили вертикальную скважину 1 (см. фиг.2), которую цементировали от забоя 2 до устья 3, вскрывая при этом всю толщу продуктивного пласта 4, проводили исследование коллекторских и тепловых свойств по разрезу пласта 4. Выделили в пределах продуктивного пласта 4 битуминозные 5 и 6 и водоносные 7 пропластки и по гидродинамическим и геофизическим данным определяли интервал распространения водоносного пропластка 7. Как видно из характеристики пласта (см. фиг.1), в пределах битуминозного встречается водоносный пропласток 7 с хорошими тепловыми и фильтрационными свойствами. Теплопроводность данного пропластка изменяется от 1,3 до 1,331 Вт/(м·К), проницаемость составляет 0,86·10^-12 м²(Дарси) при толщине 2,5 м. Причем данный пропласток находится в толще битумного пласта с теплопроводностью 0,7 Вт/(м·К) вышележащего 5 при толщине 3,5 м, и нижележащего 6 относительно водоносного 7 пропластка с теплопроводностью 0,5-0,6 Вт/(м·К) и толщиной 4,6 м. По данным геофизических исследований интервал распространения водоносной линзы составляет 30 м.A vertical well 1 was drilled at the Mordovo-Karmalskoye field (see Fig. 2), which was cemented from the bottom 2 to the mouth 3, revealing the entire thickness of the productive formation 4, and the reservoir and thermal properties were studied along the section of the formation 4. They were identified within the productive stratum 4 bituminous 5 and 6 and aquifers 7 interlayers and the hydrodynamic and geophysical data determined the distribution interval of the aquifer interstitial 7. As can be seen from the characteristics of the reservoir (see figure 1), within the tar interlayers 7 with good thermal and filtration properties. The thermal conductivity of this interlayer varies from 1.3 to 1.311 W / (m · K), the permeability is 0.86 · 10 ^-12 m ² (Darcy) with a thickness of 2.5 m. Moreover, this interlayer is located in the thickness of the bitumen formation with a thermal conductivity of 0 , 7 W / (m · K) overlying 5 with a thickness of 3.5 m, and underlying 6 relative to the aquifer 7 interlayer with thermal conductivity of 0.5-0.6 W / (m · K) and a thickness of 4.6 m. According to Geophysical exploration interval of the spread of the aquifer lens is 30 m.

Из вертикального ствола скважины 1 забурили боковой горизонтальный ствол 8 так, чтобы вскрыл промежуточный, расположенный между битуминозными пропластками 5 и 6 водоносный пропласток 7 наполовине его распространения (15 м от вертикального ствола скважины 1), затем производят его цементирование, причем цементировали до верхнего битуминозного пропластка 5, после чего в него спустили перфорированную обсадную колонну 8'' с увеличением числа перфорационных отверстий 9 по мере удаления от вертикального ствола скважины 1. Вертикальный ствол скважины 1 перфорировали 10 в зонах вскрытых бурением битуминозных пропластков 5 и 6 и спустили насосно-компрессорные трубы (НКТ) 11, снабженные пакером 12, установленным ниже интервала зарезки бокового ствола 8, для герметизации затрубного пространства 13 между НКТ 11, обсадной колонной 8 и насосом 14. По затрубному пространству 13 подавали теплоноситель пар в боковой ствол 8, а по вертикальному стволу скважины 1 производили отбор ВВН или битума.From the vertical wellbore 1, a horizontal lateral trunk 8 was drilled so that an intermediate aquiferous interlayer 7 located between the bituminous layers 5 and 6 was half open (15 m from the vertical wellbore 1), then cemented, and cemented to the upper bituminous layer 5, after which a perforated casing string 8 '' was lowered into it with an increase in the number of perforation holes 9 as it moved away from the vertical wellbore 1. The vertical wellbore 1 perforated 10 in the zones exposed by drilling bituminous layers 5 and 6 and lowered tubing 11 equipped with a packer 12 installed below the sidetracking interval of sidewall 8 to seal the annulus 13 between the tubing 11, casing 8 and the pump 14. A fluid coolant was supplied through the annular space 13 to the sidetrack 8, and BBH or bitumen were selected along the vertical wellbore 1.

Закачку теплоносителя производили имеющимся парогенератором с производительностью 4 т/сут. Изменение температуры пласта в зоне вертикального ствола скважины произошло на 5 сутки после начала закачки пара, что говорит о эффективности способа. Получен промышленный приток битума с дебитом 10 т/сут. Работа скважины в таком режиме продолжалась в течение 2 месяцев, затем в добывающий вертикальный ствол стал прорываться пар. После прорыва теплоносителя в вертикальный ствол скважины 1, что свидетельствовало о выработке продуктивной зоны между вертикальным и боковым стволами 1 и 8 соответственно, в боковой ствол 8 последовательно закачивали оторочку загустителя полиакриламида с концентрацией 0,5% в водном растворе, в объеме 0,1-ой прогретой зоны и воды, причем воду закачали до появления загустителя в вертикальном стволе скважины 1, после чего возобновили закачку теплоносителя (пара) в боковой ствол 8, добычу ВВН или битума производили до минимально допустимого рентабельного уровня - 0,5 т/сут, затем перешли к закачке теплоносителя (пара) через вертикальный ствол скважины 1 и боковой горизонтальный ствол 8.The coolant was pumped with an existing steam generator with a capacity of 4 tons / day. A change in the temperature of the formation in the zone of the vertical wellbore occurred on the 5th day after the start of steam injection, which indicates the effectiveness of the method. Received industrial influx of bitumen with a flow rate of 10 tons / day. Well operation in this mode continued for 2 months, then steam began to break into the producing vertical wellbore. After the coolant broke through into the vertical wellbore 1, which testified to the development of a productive zone between the vertical and sidetracks 1 and 8, respectively, a rim of a thickener of polyacrylamide with a concentration of 0.5% in an aqueous solution, in a volume of 0.1- of the heated zone and water, and water was pumped until a thickener appeared in the vertical wellbore 1, after which the coolant (steam) was resumed to be injected into the lateral barrel 8, the BBH or bitumen was mined to the minimum allowable rent the abel level - 0.5 t / day, then switched to the injection of coolant (steam) through the vertical wellbore 1 and the lateral horizontal wellbore 8.

В результате проведенных работ было отмечено увеличение дебита в близлежащих скважинах в среднем на 1,5 т/сут.As a result of the work, an increase in production rate in nearby wells was noted by an average of 1.5 tons / day.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа разработки месторождений высоковязких нефтей и битума складывается за счет повышения нефтеодачи битумного пласта и снижения тепловых потерь по сравнению с прототипом.The technical and economic efficiency of the proposed method for the development of deposits of high viscosity oils and bitumen is formed by increasing the oil production of the bitumen formation and reducing heat loss compared to the prototype.

Claims

A method for developing high viscosity oils or bitumen, including drilling a vertical well, launching and cementing a production string, punching it, running tubing, pumping coolant and selecting highly viscous oil or bitumen, characterized in that, after drilling a vertical well, the reservoir and thermal properties are studied exposed by drilling formations, bitumen-saturated and water-saturated layers are distinguished, after which side horizontal drilling is performed from a vertical well the ox so that it has opened an intermediate aquifer in the section of the bitumen layer — half the distribution of the local aquifer, the side trunk is cemented to the upper bituminous layer, then the perforated casing is lowered into the side trunk, and the perforation is carried out so that the number of perforations increases as removal from the vertical wellbore, and the vertical wellbore is perforated in areas exposed by drilling bituminous layers, tubing the loss is lowered into a vertical well with a packer, which is set below the sidetracking interval, the coolant is injected into the horizontal sidetrack, and the selection of highly viscous oil or bitumen is made through the vertical barrel, and after the development of the productive zone between the vertical and horizontal sidetracks in the horizontal the trunk is sequentially injected with a rim of polyacrylamide in a volume of 0.1 of the volume of the heated productive zone and water, and water is pumped until the polyacrylamide appears vertically th wellbore then resuming download coolant in the lateral horizontal wellbore produce extraction heavy oil or bitumen, and then proceeds to inject coolant through the vertical wellbore and a lateral horizontal shaft for heavy oil or bitumen production in adjacent production wells.