Способ разработки залежей нефти в карбонатных коллекторах

19) Я 3 (11)51) 6 Е 21 В 43 24 ОБРЕТЕН идетельств Орсом СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СС ПИСАНИЕ 1(72) Боксерман АА; Черницкий АВ:, Сафронов С.8.; Степанова Г.ССкрипка В.ГКолбасов АМ, . (66) Авторское свидетельство СССР й 1343914, кл. Е 218 43/22, 1985.(64) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕИ НЕФТИ В КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ (67) Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам разработки неф тяных залежей в карбонатных породах - коллекторах, Цель изобретения - увеличение нефтеотдачи и. снижение затрат на добычу нефти. Для этого осуществляют отбор нефти из добывающих скважин до падения давления в залежи не ниже давления насыщения нефти газом и давления смесимости нефти с углекислым газом. Прекращают отбор нефти, начинают закачку в залежь кислородсодержащего газа и создают временные очаги горения для получения в пласте углекислого газа: Закачка продолжается до подъема давления в зоне горения, соответствующего давлению закачки киспородсодержащего газа. Повторяют данную операцию в различных скважинах до равномерного выравнивания давления в объеме всей залежи не выше давления закачки кислородсодержащего газа. Затем возобновляют добычу нефти.Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам разработки нефтяных залежей в карбонатных породах-коллекторахЦелью изобретения является увеличение нефтеотдачи и снижение себестоимости добычи нефти."Это достигается тем, что в способе.разработки залежей нефти в карбонатных коллекторах, заключающемся в отборе нефти из добывающих скважин до падения давления в залежине ниже давления насыщения нефти газом, прекращении отбора нефти, снабжении залежи углекислым газом и последующем отборе нефти, снабжение залежи углекислым газом производят при остановленных добывающих скважинах путем закачки кислородсодержащего газа и сжиганием части имеющихся в залежи углеводородов до момента подъема давления в зоне горения до давления нагнетания в каждой скважине, проводят эту операцию необходимое количество раз до выравнивания пластового давления в объеме всей залежи на уровне не выше давления нагнетания га,за. В последние годы в ряде геологических регионов страны, например в подсолевых отложениях Прикаспийской .впадины открыты массивные нефтяные залежи, приуроченные к карбонатным трещиновато-кавернозно;поровым коллекторам большой мощности, Отличительными особенностями залежей . являются: больщая мощность продуктивной толщи; аномально высокое начальное пластовое давление; сложная структура пустотного и ространства коллектора, обусловленная сочетанием трещиноватости и низкопроницаемой матрицы; присутствие в породе твердых битумов. Каждое из этих обстоятельств существенно влияет на выбор технологии разработки, Наиболее эффективным для данных условий является упругий режим разработки, т.е. наличие АВПД создает значительный запас упругой энергии; упругое расширение пластовых флюидов и,породы является универсальным, не зависящим от неоднородности фильтрационных свойств и структуры пустотного пространства коллектора, что обеспечивает его дренирование в полном объеме; режимы вытеснения газом или водой) наоборот сильно зависят от неоднородности и при наличии развитой трещиноватости характеризуются относительно низкой эффективностью; наличие в породе битумов гидрофобизирует коллектор и резко снижает действие капиллярной пропитки при заводнении. Вместе с тем упругий режим разработкине может обеспечить достаточно высокой, конечной нефтеотдачи из-за быстрого истощения запаса упругой энергии пласта при 5 снижении пластового давления. Для повышения в этомслучае коэффициента извлечения нефти осуществляют восстановление упругого запаса залежи с помощью растворяющейся в нефти двуокиси углерода(С 02) 10 и последующую разработку на вторичномупругом режиме. Необходимый ресурс С 02 (или значительная часть его) создается непосредственно в пласте путем сжигания присутствующих в породе твердых битумов, 15 части остаточной нефти и температурногоразложения карбонатов с выделением С 02.Для осуществления этого в объекте залежь в целом или отдельный этаж разработки) создаются временные очаги горения вокруг 20 забоя нагнетательных скважин, через которые ведется закачка воздуха или кислород- содержащего газа. Отбор нефти в течение периода горения из объекта не ведется, В результате процесса поступающий в залежь 25 кислород полностью сгорает в очаге горе- .ния, а образующийся при горении углеводородов и разложения карбонатов С 02 с высоким давлением растворяется в нефти,, повышая ее газонасыщенность и соответст- ЗО венно упругий запас. Так как при этом неведется отбор нефти, давление в залежи будет расти. При этом особенно быстрый рост давления будет происходить в зоне горения, г.,е. вблизи забоя нагнетательной скважины. З 5 В результате через определенный периодвремени (который зависит от интенсивности закачки, пьеэопроводности коллектора и т,д.) давление на забое нагнетательной скважины достигнет величины давления на гнетания и дальнейшая закачка кислородсодержащего газа в нее станет невозможйой, в то время как на удалении от нагнетательной скважины давление в залежи поднимет-.ся незначительно, На этой стадии 45 предлагается перенести закачки кислород-.содержащего газа в другую скважину и весь процесс повторяется до момента, когда давление на забое этой новой нагнетательной скважины вновь достигнет величины давле О ния нагнетания. Затем закачка газа переносится в третью нагнетательную скважину или возобновляется в первой, так как к этому времени давление в ее призабойной зоне снизится. Таким образом, чередуя закачку 55 кислородсодержащего газа в разные нагнетательные скважины или возобновляя ее водной и той же, но с паузой, необходимой для выравнивания давления в пласте, осуществляют равномерный подъем пластового давления до уровня давления нагнетания.После этого возобновляют разработку залежи на упругом режиме.При возможности и целесообразностицикл повторяется после вторичного снижения пластового давления, Однако надоиметь в виду, что возможности получениядополнительной нефтеотдачи за счет вторичного упругого режима при втором и последующих циклах реализациипредложенного способа существенно сокращаются. Уже при первом цикле возра-"стает гаэосодержание нефти исоотвЕтственно ее давление насыщения.Вследствие этого уменьшается диапазонвозможного снижения пластового давленияпри вторичном упругом режиме, После выполнения нескольких циклов дальнейшаяреализация способа может стать экологически нецелесообразной, Появление в пластовой системе свободного газа означает, чтоболее выгодным является переход к режимурастворенного газа.Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом. После открытия нефтяной залежи в карбонатном трещиноватокаверноэно-поровом коллекторепроизводят ее разведку, подсчитывают и утверждают запасы нефти и растворенногогаза.Составляют технологическую разработку залежи на упруго-замкнутом режиме соснижением пластового давления, т.е. на ре. жиме истощения,Разбуривают залежь в соответствии стехнологической схемой и ведут добычунефти до тех пор, пока пластовое давлениеснизится до определенного уровня (вышеуровня давления насыщения нефти газом ивыше уровнй давления смесимости нефти сСО 2),Прекращают добычу нефти и, по крайней мере, одну добывающую скважину делают нагнетательной и переводят подзакачку в пласт кислородсодержащего газа(воздуха, дымовых газов, утилизационныхгазов с высоким содержанием С 02, газов,обогащенных кислородом, чистого кислорода).При достаточно высокой пластовой температуре в залежи создается, по крайней 5мере, один очаг горения, продуцируетсяС 02, который, растворяясь в нефти, увеличивает ее упругость и пластовое давление.При достижении в очаге горения и назабое нагнетательной скважины давления, 5соответствующего давлению нагнетания,закачка кислородсодержащего газа приостанавливается и переносится в другую нагнетательную скважину или возобновляетсяв первой нагнетательной скважине, но после паузы, необходимой для снижения давления на забое вследствие его выравнивания в обьеме залежи,Чередующаяся закачка кислородсодер 5 жащего газа в одну или несколько нагнетательных скважин продолжается доравномерного возрастания пластового давления не выше уровня давления нагнетания,Возобновляется добыча нефти на упру 10 гом режиме до снижения пластового давления до заданного уровня (выше давлениянасыщения нефти газом, которое с учетомрастворенного в нефти С 02 возрастает посравнению с начальными условиями). При15 возможности и целесообразности цикл повторяется.После исчерпания возможностей увели. чения нефтеотдачи за счет предложенногоспособа, что определяется по прорыву газа20 в добывающие скважины, залежь переводится на режим растворенного газа,П р и м е р. Вскрытая массивная нефтя ная залежь с балансовыми запасами 13 млн, тнефти разрабатывается на упругом режиме25 170 добывающим скважинам, мощность пласта 200 м, пластовое давление 80 МПа, пластовая температура 388 К, Нефть легкая,насыщенная газом, при давлении насыщения Рнвс = 25 МПа, газосодержание 600 мз/т,30 плотность пластовой нефти 0,6272 т/м,удельный объем 1,59 мз/т. Залежь разрабатывается на упругом режиме до 30 МПа.Плотность пластовой нефти при ЗР МПа 0,53т/м; удельный объем соответс" вует 1,89335 мз/т, Снижение давления с 80 о 30 МПапозволяет отобрать 1,89 - 1,59 = 0,3 м /т0,3= 0,19 или 19 от балансовых запасов1нефти в пласте;40 Для того, чтобы увеличить нефтеотдачус помощью предложенного способа, останавливают все добывающие скважины и трииз них переводят под закачку воздуха Приэтом используется компрессор с давле. чем45 35 МПа. С учетом веса столба с атого газаи потерь на трение на забое ск зжины давление нагнетания составит 42 ЬПа, Закачкупервоначально ведут в одну скв жину(1 Ф 1),При средней пьезопроводности пласта 190020 см /с и объеме закачки 500 м /с,гт в течение1,5-2 мес пластовое давление в очаге горения достигнет 42 МПаи продолжение закачки в эту скважину станет невозможным,Компрессор переключается на нагнетатель 5 ную скважину М 2. К этому времени пластовое давление в районе скважины М 2 ужебудет больше исходного (30 МПа) на 2 - 3МПа зз счет эффекта от г ервого очага горения. Поэтому период зак чки воздуха в скважину М 2 будет несколько меньше (1,5месяца). Затем закачка воздуха переносится в скважину М 3, затем снова в скважинуйя 1, так как к этому времени пластовоедавление в первом очаге горения снизитсяза счет его выравнивания в объеме залежи,но будет значительно выше исходного с учетом эффекта и от второго и третьего очагов,и составит примерно 37 - 38 МПа, Последовательная закачка воздуха в три нагнетательных скважины каждый раз все болеекороткая по продолжительности продолжается пока пластовое давление во всей завежи не выравняется на уровне, близком кдавлению нагнетания.Если при этом создаваемые очаги горения имеют размеры й = 50 м, Н = 50 м, то приотсутствии отбора нефти температура в очаге горения может подняться до 700 - 800 Си выше, При этом происходит диссоциацияпороды в объеме очага горения;Объем одного очага составляет Ч ==392500 мз. Плотность породы 2,5 м/мМасса породы в очаге горения 942000 т.Примем, что диссоциирует 80% породы вэтом объеме. Пористость в этой части пластаравна 0,05, нефтенасыщенность 0,5, водонасыщенность 0,5, содержание битума 2%от объема всей породы,В процессе диссоциации из породы выделится СО 2: 942000 0,8 240 =180 млн.мз;воды 392500 0,050,50,8=7850 мзОстальной объем 132468 м будет заполняться азотом, выделяющимся при горении нефти и битума,Объем пластовой нефти 392500 0,050,5 9812,5 мз, Масса пластовой нефти9812,50,53 = 5200 т, 1 т пластовой нефтисодержит 0,75 т стабильной нефти 52000,75 = 3900 т.В процессе горения сгорает 80% стабильной нефти, 0,83900 1589 (стехиометрические коэфФициенты) = 5 млн. т, СО 2.При этом выдзеляется воды 4274 т и газа1,872 млн, ст, м, .который будет вместе сСО 2 растворяться в нефти, окружающейочаг горения.Битум, содержащийся в породе, 3925000,02 = 7850 м, или, принимая его плотность1,7850 т. При сжигании 80% битума выделяется СОЛО,878501758 =-11 млн. мз.иводы 0,8 7850 0,6=3768 т(или мз. Итогопри сгорании одного очага горения выделяется СО 2 180+ 5+ 11 196 млн. мз; воды7850+4274+3768=15892 м и газа 1,87 млн.. ст,м,Вес оставшейся породы в очаге горения942000 - 1801060,00". 96 = 589200 т, притой же плотности объем порогового пространства составит 0,375 от общего объема, Вода, превращающаяся в пар, затемконденсируется и заполняет примерно 10% этого объема.Расход кислорода на сжигание нефти и 5 битума составит 22334 т или 15,6 млн. ст. мэкислорода,Если для создания очага горения закачивать в пласт воздух, то его понадобится 74,3 млн. ст, м, Иэ них азота будет 58,7 млн.з10 ст. м . Для заполнения объема Чмзнеобходимо при Р = 40 - 45 МПа 30 -31 млн.ст. м азота, принимая, что температура по- з сле остывания очага горения снизится до150 С,15 Тогда в окружающей пластовой нефти будет растворятьсяуополнительно 196 млн. м С 02,1,87 млн.м газа и 28 млн,м Й 2,При этом газ будет иметь следующий объемный состав;С 02 86,8% или массовый 91,0% 2 124% 8 оугл, газ 0,8% 1%Расчеты показывают, что газ такого состава полностью смешивается с пластовой 20 нефтью, т.е. в ней растворяется,Учитывая наличие трех очагов горения и принимая, что все это количество газа растворится в нефти, относя его по всем запасам, получим, что в пластовой нефти растворится 0,075 массовых долей СО 2, 0,0066 й 2 и 0,0008 углекислого газа. Общее количество растворяющегося газа составит 677,4 млн, м или 1,260 млн. т.Тогда средний удельный объем нефти 30 будет 0,9171,89+ 0,075 1,27+ О,О 0552 35+0,0022 = 1,8439; увеличение объема0,1109 ,1,8940 При этом давление насыщейия увеличивается до 28 МПа. Такое увеличение объемаспособствует подъему давления на 11,7МПа, т.е, в залежи должно подняться давление с 30 до 41,7 МПа, что соответствует45 предельному давлению нагнетания (42МПа), пересчитанному на забой нагнетательной скважины при давлении от компрессора 35 МПа. После окончания горения истабилизации давления начинается отбор50 нефти. При этом отбирается около 5,5% стабильной нефти от балансовых запасов. Четырехкратное повторение такой операциипозволит дополнительно добыть около 5,54 " 22% от балансовых запасов. При этом55 давление насыщения увеличится до 32 МПа,Дальнейшая разработка месторождения наистощение на режиме растворенного газаприведет к дополнительной добыче нефтиеще 7,5%.1816034 10 Преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в увеличении нефтеотдачи разрабатываемой залежи. Это связано с тем, что восстановление упругого запаса залежи, т.е. повышение 5 давления происходит не только благодаря растворению в нефти СО, но и за счет высокой температуры горения и образования пара из содержащегося в матрице породы . остаточной воды, ,10Следующим преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом является снижение себестоимости добычи нефти.Закачка углекислого газа требует ис пользования специального коррозионностойкого оборудования, что существенно удорожает процесс. Кроме того, необходимо иметь источники углекислого газа (месторождения С 02 или промышленные 20 производства, отходы которых содержат СО 2). Имеющийся углекислый газ необходимо транспортировать к месту закачки. Все это связано с дополнительными затратами. Перечисленные проблемы отсутствуют в 25 жи углекислым газом ведут закачкой в скважины кислородсодержащего газа и сжиганием части имеющйхся в залежи углеводородов до подъема давления ,в зоне горения, соответствующего давлению закачки кислородсодержащего газа, причем операцию по закачке кислород содержащего газа в скважины и сжигания части имеющихся в залежи углеводородов повторяют до равномерного выравнивания пластового давления в объеме всей залежи не выше давления 40 закачки кислородсодержащего газа. Составитель В. КошкинТехред М.Моргентал Корректор А.Мотыль Редактор В,федотов Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 964 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Формула изобретенияСПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ В КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ, включающий отбор нефти из добывающих скважин до падения давле-, ния насыщения нефти . газом, прекращение отбора нефти, снабжение залежи углекислым газом и последующий отбор нефти, отличающийся тем, что, с целью увеличения нефтеотдачи эа счет повышения охвата зонально- неоднородных залежей и снижения затрат на добычу нефти, снабжение залепредлагаемом способе. Вот почему изыскание дополнительных ресурсов углекислогогаза непосредственно в разрабатываемойзалежи представляется средством, способным значительно снизить себестоимостьдобычи нефти по сравнению с прототипом.Экономический эффект от внедренияпредлагаемого технического решения может быть оценен по дополнительной добыченефти и снижению расходов, необходимыхдля закачки СО 2 в залежь.Дополнительная добыча нефти составит0,06 13 = 0,78 млн. т. При этом будет подвергнутосжиганию 0,8 3900 3 4=37440 .т нефти, что составляет от балансовых запасов 0,3.Если закачку воздуха осуществлять последовательно в три нагнетательные скважины, то потребуется только одинкомпрессор с давлением 35 МПа, производительностью 500 тыс. м/сут,Кроме того, повышается общая эффективность способа, так как сокращаются расходы, необходимые для закачки СО 2 изпостороннего источника,