Способ добычи вязкой нефти или битумаиз пласта. Способы добычи вязкой нефти


СПОСОБ ДОБЫЧИ ВЯЗКОЙ НЕФТИ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки запасов вязкой и тяжелой нефти термохимическими методами.

Известен способ разработки нефтяных месторождений, включающий создание в пласте тепловой оторочки с целью нагрева призабойной зоны пласта до температуры окисления нефти с последующей закачкой смеси воды и воздуха (SU 329306, 1972).

Недостатками способа являются сложность в осуществлении, неприменимость в условиях глубокозалегающих пластов, неэффективность, связанная с быстрым прорывом газа к забою добывающих скважин.

Известен способ разработки нефтяного месторождения, включающий бурение дополнительных горизонтальных стволов между вертикальными добывающими скважинами, в одну из которых осуществляют закачку в пласт 18-50% раствора перекиси водорода со стабилизатором, в качестве которого используется крахмал, а в другую горизонтальную скважину подают 5% раствор перманганата натрия, после чего раствор пероксида водорода и перманганата натрия продавливают водой в пласт, после чего осуществляют технологическую выдержку, в ходе которой добывают нефть за счет давления продуктов реакции, после чего дополнительно вытесняют нефть путем закачивания в пласт воды (RU 2278250, 2006).

Известный способ имеет следующие недостатки: требует значительного дополнительного бурения, неприменим для добычи вязкой нефти, малоэффективен из-за значительного технологического перерыва.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины на основе перекиси водорода, при котором производят закачку 40-55% раствора пероксида водорода с добавкой вещества, оказывающего благотворное действие на пласт, причем закачивание осуществляют через катализатор, размещенный в фильтре на хвостовике насосно-компрессорных труб (заявка RU 2004100605, 2005).

Данный способ не позволяет применять его для добычи тяжелой и вязкой нефти, т.к. при разложении концентрированного раствора пероксида водорода образуется нагретая до высокой температуры водогазовая агрессивная смесь, которая быстро разрушит подземное оборудование и может оказать отрицательное влияние на устойчивость нижней части эксплуатационной колонны. Поэтому согласно данному способу в призабойную зону можно закачать только небольшой объем раствора пероксида водорода, что недостаточно для добычи нефти.

Также известен способ добычи вязкой нефти из геологических резервуаров с использованием пероксида водорода, согласно которого в пласт закачивается раствор пероксида водорода, в который вводят замедлитель (кислота), чтобы реагент достиг частей пласта, содержащих нефть (US 4867238, 1989).

Недостатками способа являются невозможность точного определения глубины, на которую необходимо доставить реагент, и неуправляемость процесса разложения реагента в пласте, т.к. растворение в кислоте железной окалины и компонентов породы может вызвать неконтролируемое разложение пероксида водорода.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ добычи вязкой нефти, включающий термохимическую обработку призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода, предусматривающий закачку в пласт раствора перекиси водорода и технологическую выдержку для распада перекиси водорода с последующим пуском скважины в эксплуатацию (Бейлес Дж.Х. Новая методика тепловой обработки призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода. Нефтегазовые технологии, 1998, №5, 6, с.52-54).

Применение термохимического метода позволяет создать источник тепла, необходимый для придания подвижности вязкой нефти, непосредственно в пласте и/или на забое скважины. За счет генерирования тепла непосредственно в пласте и/или на забое скважины значительно снижаются непроизводительные потери тепла в стволе скважины, исчезает необходимость в значительной поверхностной инфраструктуре (парогенераторах, подогревателях для воды и т.п.), что позволяет применять способ в условиях глубоко залегающих пластов и месторождений, интервалы которых включают многолетние мерзлотные породы.

Недостатком известного способа являются недостаточная эффективность, обусловленная как длительной остановкой скважины на технологическую выдержку, так и отсутствием контроля за процессом разложения пероксида водорода.

Вследствие того, что в пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода, остаточная нефть может легко вступать в реакцию в пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как нет точной информации о составе минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, то процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми и их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.

Более близким к изобретению является способ термического воздействия на нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты с высоковязкой и тяжелой нефтью (RU 2447276, 2012). Согласно данному способу рабочий агент - парогазокаталитическую смесь, образованную при сжигании в каталитическом реакторе жидкой или газообразной углеродсодержащей топливной смеси за счет экзотермической реакции каталитического беспламенного окисления жидких или газообразных углеродсодержащих топливных смесей, подают под давлением в нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты. Полученный при этом продукт смешивают с обогатительной смесью, содержащей катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт. Жидкая топливная смесь состоит предпочтительно из воды, метанола и перекиси водорода, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют газообразную смесь, включающую углекислый газ и азот. Газообразная топливная смесь состоит предпочтительно из метана и воздуха, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют смесь, включающую воду, азот и углекислый газ. Катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт содержит наноразмерные частицы предпочтительно благородных металлов или оксидов переходных металлов, выбранных из группы, включающей золото, платину, палладий, серебро, рутений, медь, кобальт, железо, марганец, кадмий, никель, ванадий или их комбинации.

Недостатки указанного способа заключаются в следующем. Способ требует использования сложного подземного и надземного оборудования, подачи с поверхности большого объема дорогостоящих реагентов, газов и жидкостей, включая наночастицы благородных металлов или оксидов металлов. Осуществление способа получения термопарогазокаталитического флюида приводит к разрушению прискважинной зоны пласта и самой скважины из-за высокой температуры, т.е. происходит создание аварийной ситуации. Окислительные процессы в генераторе сопровождаются образованием сажи, способной полностью прекратить поступление флюидов в пласт, что наблюдается при работе всех забойных парогазогенераторов с использованием процессов горения. Образующийся флюид содержит в своем составе много азота (инертной составляющей воздуха), что приводит к преждевременному прорыву флюида к добывающим скважинам и снижению эффекта от воздействия. Высокие затраты на оборудование и реагенты, непродолжительность воздействия при применении способа не позволяют достичь эффективности при добыче вязкой нефти.

Задачей изобретения является разработка способа добычи вязкой нефти, обеспечивающего повышение эффективности добычи вязкой нефти.

Поставленная задача достигается тем, что в способе добычи вязкой нефти предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси, содержащую, мас.%: катализатор разложения пероксида водорода - порошок оксида двух-, или трех-, или четырехвалентного металла 20-50, песок или пропант остальное, после чего производят закачку в пласт одновременно 10,0-50,0%-ного водного раствора пероксида водорода и 1,0-30,0%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, затем буфера воды из системы поддержания пластового давления с последующей откачкой нефти.

Растворимость и скорость растворения бикарбоната щелочного металла и бикарбоната аммония в воде увеличиваются по мере роста температуры. В результате выделения тепла при разложении пероксида водорода температура закачиваемой в пласт смеси будет быстро увеличиваться, что будет способствовать росту растворимости и скорости растворения солей в воде. Поэтому в пласт можно закачивать не только растворы бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, а и их суспензии в воде.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении разделения экзотермических процессов разложения пероксида водорода, бикарбоната щелочных металлов или бикарбоната аммония и процессов окисления нефти. При этом процессы разложения пероксида водорода и бикарбоната щелочного металла или бикарбоната аммония локализуются в призабойной зоне пласта, вследствие чего процесс окисления нефти происходит в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте.

В качестве бикарбонатов щелочных металлов или бикарбоната аммония используют технические бикарбонат натрия, или бикарбоната аммония, или бикарбонат калия, или их смесь.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы-катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси, содержащую, мас.%, катализатор разложения пероксида водорода - порошок оксида двух-, или трех-, или четырехвалентного металла 20-50, песок или пропант остальное. После чего производят закачку в пласт одновременно 10,0-50,0 мас.%-ного водного раствора пероксида водорода и 1,0-30,0 мас.%-ного водного раствора (суспензию) бикарбоната щелочных металлов и/или бикарбоната аммония. Сформированная катализаторная подушка быстро и эффективно разлагает пероксид водорода, что приводит к повышению температуры закачиваемой жидкости. Рост температуры приводит к термической диссоциации бикарбоната щелочного металла или бикарбоната аммония по реакциям:

где Me - ион калия или натрия.

Повышение щелочности раствора дополнительно ускоряет разложение пероксида водорода.

Таким образом, в результате процессов каталитического разложения пероксида водорода и термического разложения бикарбонатов щелочных металлов и/или бикарбоната аммония в пласт поступает горячая водогазовая смесь, содержащая кроме кислорода и углекислого газа:

- в случае использования раствора бикарбонатов щелочных металлов-карбонаты щелочных металлов;

- в случае использования бикарбоната аммония - аммиак;

- в случае использования смеси бикарбонатов щелочных металлов и аммония - карбонаты щелочных металлов и аммиак.

Температуру водогазовой смеси и содержание в ней кислорода и углекислого газа можно регулировать, меняя концентрацию пероксида водорода и бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония.

Эффективными катализаторами разложения пероксида водорода являются, например, пиролюзит (оксид марганца IV), являющийся отходом витаминной промышленности, а также оксиды двух-, трех- и четырехвалентного железа или их смесь.

В качестве катализатора разложения пероксида водорода возможно использовать глинистый буровой шлам, полученный в результате разбуривания интервалов глинистых пород. Буровой шлам содержит кроме глинистых частиц, обладающих каталитическим воздействием на процесс разложения пероксида водорода, еще и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки для воды, газов и раствора пероксида водорода.

Катализаторная подушка должна обладать не только высокой эффективностью для разложения пероксида водорода, но и высокой проницаемостью, для того, чтобы закачивание состава в пласт происходило с большой скоростью, что и обеспечивается хорошей проницаемостью катализаторной подушки. Проницаемость катализаторной подушки должна быть не ниже средней проницаемости призабойной зоны пласта. Для получения катализаторной подушки необходимой проницаемости к ней возможно добавлять песок или пропант. Порошкообразный катализатор в смеси с песком или пропантом закачивают в призабойную зону в виде суспензии в закачиваемой воде.

Целесообразно использовать технический пероксид водорода с концентрацией не выше 50 мас.%. Использование более концентрированного раствора не рекомендуется в целях обеспечения безопасности. Для закачивания используют растворы пероксида водорода с концентрацией от 10 до 50 мас.%, которые готовят из более концентрированных растворов путем разбавления водой, не содержащей солей тяжелых металлов.

Используемый в заявляемом изобретении реагент - пероксид водорода является высокореакционным соединением, способным быстро разлагаться с выделением большого количества тепла и кислорода, который является эффективным окислителем. Многие вещества и особенно поверхности (например, горных пород, черных металлов и т.п.) являются эффективными катализаторами экзотермического разложения пероксида водорода. Нефть также ускоряет распад пероксида водорода. Кислород является высокоэффективным окислителем нефти, причем реакция сопровождается большим выделением тепла (70-100 ккал/моль поглощенного кислорода).

В пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода. Остаточная нефть может легко вступать в реакцию с пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как невозможно точно знать состав минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми, их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.

Разделение процессов разложения пероксида водорода, термической диссоциации бикарбоната щелочного металла, например натрия и/или бикарбоната аммония, и процессов окисления нефти делает процесс воздействия регулируемым и управляемым, позволяет избежать чрезмерного разогрева призабойной зоны пласта и связанных с этим процессов разрушения породы и повреждения подземного оборудования. Перегрев призабойной зоны будет также приводить к непроизводительной потере тепла в выше- и нижележащие интервалы пласта, не содержащие нефти.

Использование совокупности описываемых признаков приводит к неожиданному результату - увеличению глубины проникновения окислителя в пласт, что обеспечивает увеличение глубины обработки и позволяет процессу окисления нефти протекать в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте и, как следствие, приводит к повышению степени извлечения вязкой нефти.

В нижеприведенной таблице 1 приведена оценка значений температуры водогазовой смеси, поступающей в пласт после полного разложения пероксида водорода. Оценку проводят исходя из теплового эффекта реакции разложения, равного 22,6 ккал/моль, средней теплоемкости реакционной смеси 1 кал/г*°С и исходной температуры раствора, равной 20°С.

При концентрации пероксида водорода, равной и выше 10 мас.%, температура смеси достаточна для начала самопроизвольной реакции автоокисления нефти кислородом, которая сопровождается выделением 70-100 ккал/моль поглощенного кислорода.

Тепло, выделившееся в ходе реакции автоокисления остаточной нефти, позволит поддерживать высокую температуру воды и компенсировать потери тепла в выше- и нижележащие горизонты, а также на нагрев породы коллектора и пластовых флюидов.

В таблицах 2-4 приведен примерный состав водогазовой смеси, образовавшейся при каталитическом и термическом разложении растворов, содержащих пероксид водорода, бикарбонат аммония и/или бикарбонат натрия. При расчете приняли, что все реакции разложения идут количественно. При расчете объемной доли газов в газовой фазе не учитывали растворимость газов в нагретом до высокой температуры водном растворе.

Данные табл.2-4 показывают, что реакционная смесь, образующаяся в результате термического разложения смеси растворов пероксида водорода и бикарбоната натрия и/или аммония, содержит значительное количество СО2, снижающего вязкость нефти, и значительное количество щелочных компонентов, улучшающих смачиваемость коллектора водой, что также способствует повышению эффективности вытеснения нефти.

Для продвижения тепловой оторочки в пласте и для более полного использования тепла процесса в пласт закачивают воду из системы поддержания пластового давления.

Способ иллюстрируется нижеприведенными примерами, не ограничивающими его использование.

Пример 1

Проницаемость катализаторной подушки определяется экспериментально. Первоначально определяют проницаемость для воды пласта в зоне воздействия путем использования кернового материала месторождения.

Затем выбранный катализатор (например, Fе2О3) смешивают в различных весовых отношениях с выбранным для этого песком или пропантом, набивают этой смесью корпуса моделей пласта, насыщают водой и измеряют проницаемость по воде стандартными методами. Затем по результатам исследования выбирают состав, имеющий проницаемость выше, чем проницаемость призабойной зоны пласта.

Пример определения приведен в таблице 5.

Средняя проницаемость призабойной зоны пласта месторождения составляет 0,85 мкм2. Нижеприведенные данные показывают, что для создания катализаторной подушки рекомендуется использовать смесь, содержащую 20-30 мас.% катализатора и песок - остальное.

Пример 2

В пласт с вязкой нефтью закачивают 15 т 10%-ной суспензии глинистого бурового шлама для создания катализаторной подушки и буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 10%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната натрия (в зависимости от температуры используемой воды), затем переходят на закачивание воды из системы поддержания пластового давления (ППД). Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 9720 т нефти. Технологическая эффективность составляет 54 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Пример 3

В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5 мас.% реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5 мас.% речного песка фракции менее 0,5 мм для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и затем буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 30%-ного водного раствора бикарбоната натрия. Затем закачивают воду из системы ППД. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 12600 т нефти. Технологическая эффективность составляет 52,5 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Пример 4

В пласт с вязкой нефтью закачивают 5 т 10%-ной суспензии глинистого бурового шлама для создания катализаторной подушки и буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 200 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 5%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната натрия (в зависимости от температуры используемой воды), затем переходят на закачивание воды из системы поддержания пластового давления (ППД). Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 3870 т нефти. Технологическая эффективность составляет 64,5 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Пример 5

В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5 мас.% реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5 мас.% речного песка фракции менее 0,5 мм ,для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и затем буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 20%-ного водного раствора пероксида водорода и 200 т 30%-ного водного раствора бикарбоната натрия. Затем закачивают воду из системы ППД. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 6400 т нефти. Технологическая эффективность составляет 53,3 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Таким образом, по сравнению с известным, описываемый способ имеет более высокую эффективность.

Проведение описываемого способа с использованием иных, оговоренных выше, концентраций перекиси водорода, водного раствора или суспензии бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, видов используемых катализаторов, а также карбоната щелочного металла приводят к аналогичным результатам.

Применение описываемого способа позволяет разрабатывать запасы вязкой и тяжелой нефти из глубокозалегающих пластов, т.е. в тех случаях, когда традиционные тепловые методы, основанные на подаче теплоносителей с поверхности, неэффективны.

Способ добычи вязкой нефти, заключающийся в том, что предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси, содержащую, мас.%: катализатор разложения пероксида водорода - порошок оксида двух- или трех-, или четырехвалентного металла 20-50, песок или пропант остальное, после чего производят закачку в пласт одновременно 10,0-50,0%-ного водного раствора пероксида водорода и 1,0-30,0%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, затем буфера воды из системы поддержания пластового давления с последующей откачкой нефти.

edrid.ru

Способ добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, а именно к способам добычи вязкой нефти с применением тепла в комплексе с бурением горизонтальных скважин. Обеспечивает снижение энергозатрат за счет снижения энергоемкости и повышения эффективности использования теплоносителя. Сущность изобретения: по способу осуществляют бурение скважины с расположением ее входа на дневной поверхности. Затем бурят наклонный входной участок скважины до залегания продуктивного пласта. Осуществляют бурение условно горизонтального участка скважины с размещением его ствола по простиранию продуктивного пласта. Закачивают теплоноситель и добывают нефть. Согласно изобретению бурят непрерывную скважину с образованием ее выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности. На ней располагают ее выход. В пробуренную скважину устанавливают обсадную колонну. Цементируют затрубное пространство по всей длине. Перфорируют обсадную колонну в интервале горизонтального участка. Устанавливают внутри обсадной колонны насосно-компрессорные трубы с центраторами. С входного и выходного участков скважины подают теплоноситель. Его подают под давлением выше внутрипластового давления продуктивного пласта и до разжижения нефти вокруг ствола скважины по всей длине горизонтального участка. Затем по выходному участку скважины осуществляют отбор нефти при продолжении закачки теплоносителя по входному участку скважины. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, а именно к способам добычи вязкой нефти с применением тепла в комплексе с бурением горизонтальных скважин.

Известен способ извлечения вязкой смеси углеводородов из отдельных участков подземного нефтяного пласта [см. патент США 4535845, Е 21 В 43/24, 1986 г. ] , в котором вертикальный участок нефтяного пласта ограничивают первой и второй боковыми скважинами, пробуренными по вертикали, и третьей скважиной. По меньшей мере участок третьей скважины, ориентированный в горизонтальном направлении, проходит вблизи нижних участков первой и второй скважин. Стенки всех скважин, контактирующие с нефтяным пластом, выполнены перфорированными. Ограниченный скважинами участок пласта предварительно нагревают закачкой в этот участок нагретой текучей среды. Струи текучей среды, поступающие одновременно в нескольких направлениях через первую и третью скважины, образуют объединенный тепловой фронт, который перемещается по направлению второй скважины. Извлечение углеводородной смеси из второй скважины производят после нагревания участка пласта и прежде, чем нагретая текучая среда достигнет второй скважины. Недостатком способа является то, что время, необходимое для прогрева пласта, является продолжительным и обусловлено необходимостью прогрева значительного объема между нагнетательными и добывающей скважиной, т.к. предусматривается бурение нескольких скважин. Известен также способ использования горизонтальной скважины для откачивания тяжелой нефти из тонких пластов, которая имеет в нижней части изолированный трубопровод для подачи пара в пласт, [см. заявку РСТ 96-32566, Е 21 В 43/24, 1997 г.]. Способ осуществляется в следующей последовательности. В начале пар при низком давлении циркулирует вдоль скважины для прогревания зоны пласта вокруг скважины радиусом 1-2 м. Нефть и другие продукты поступают из пласта в кольцевое пространство между изолированной трубной колонной и перфорированной обсадной. После определенного периода циркуляции пара при низком давлении перекрывают отсасывающую трубу и при дальнейшей подаче пара вдоль скважины начинает образовываться активная паровая камера. Затем возобновляют откачку с одновременным регулированием уровня жидкости в кольцевой полости вертикальной секции скважины для поддерживания постоянного давления на выходе Подача пара высокого давления в пласт происходит со скоростью, равной начальной подаче или превышающей ее. При этом прогреваемый паром объем распространяется к верхней части пласта и вдоль скважины. Пар поступает в пласт под давлением, превышающим гравитационное противодавление, в результате чего нефть, конденсат и пластовые флюиды прогреваются за счет теплопроводности и конвективного теплообмена, дренируются через перфорированную обсадную колонку в кольцевую полость и откачиваются. Недостатком способа является значительная энергоемкость, особенно в первый период эксплуатации скважины, недостаточная эффективность подъема скважинного флюида по затрубному пространству, оказывающего при этом отрицательное воздействие на скважины вследствие его высокой температуры. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ паронагнетания для повышения степени полноты вытесненных вязких углеводородов через одиночную горизонтальную скважину [см. патент США 5215149, Е 21 В 43/24, 1995 г.]. В способе паровытеснения вязкой нефти из продуктивного пласта с ограниченной естественной проницаемостью, подстилаемого водоносным горизонтом, предусматривается строительство обсаженной горизонтальной скважины эффективной протяженности. На двух раздельных участках продуктивного интервала скважины перфорируют отверстия в верхней части ее стенки. Внутрь скважины вставляют изолированную трубу, достигающую забоя скважины и образующую кольцевую полость со стенкой обсадной колонны. Через эту кольцевую полость нагнетают пар под давлением, превышающим внутрипластовое давление. Паронагнетание производят в течение времени, достаточного для разжижения вязкой нефти вокруг ствола скважины. Затем давление нагнетаемого пара снижают и производят откачку нефти вместе с паром и водой на дневную поверхность по внутренней трубе. Технологические циклы паронагнетания и откачки повторяют до установления постоянного теплового переноса между перфорированными участками скважины. После этого внутреннюю трубу извлекают из скважины, оборудуют ее термопакером и вновь устанавливают в горизонтальной скважине, разделяя ее указанным пакером на два изолированных перфорационных участка. Первый участок служит для инжектирования пара, а следующий для забора нефти, пара и воды. Способ является энергоемким за счет прокачки теплоносителя по стволу скважины и отбора его по внутренней трубе, оказывая при этом отрицательное воздействие на крепь скважины. Кроме того, способ предусматривает остановку технологического процесса на подъем и спуск внутренней трубы, которая является сложной операцией при насыщенном теплоносителем продуктивном пласте. Решаемая техническая задача состоит в том, чтобы создать такой способ добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт, при использовании которого стало возможным получение максимального нефтеизвлечения при минимальных материальных затратах. Целью предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат за счет снижения энергоемкости и повышение эффективности использования теплоносителя. Указанная цель достигается описываемым способом добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт, включающим бурение скважины с расположением ее входа на дневной поверхности, бурение наклонного входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, последующее бурение условно горизонтального участка скважины с размещением его ствола по простиранию продуктивного пласта, закачку теплоносителя и добычу нефти. Новым является то, что бурят непрерывную скважину с образованием ее выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, где располагают ее выход, в пробуренную скважину устанавливают обсадную колонну, цементируют затрубное пространство по всей длине, перфорируют обсадную колонну в интервале условно горизонтального участка, устанавливают внутри обсадной колонны насосно-компрессорные трубы с центраторами, по которым с входного и выходного участка скважины подают теплоноситель под давлением выше внутрипластового давления продуктивного пласта, и до разжижения вязкой нефти вокруг ствола скважины по всей длине горизонтального участка, после чего по выходному участку скважины осуществляют отбор нефти при продолжении закачки теплоносителя по входному участку скважины. Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию "существенные отличия". На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа. Способ осуществляют в следующей последовательности (совмещен с примером конкретного выполнения). На Мордово-Кармальском месторождении вязких нефтей и битумов представленном неоднородными пластами толщиной 8-10 м с температурой 7,5-8,2oС, давлением 0,44-0,52 мПа, пористостью 27-35%, проницаемостью 5-6 мкм2, вязкостью нефти 3000 мПа с бурят непрерывную горизонтальную скважину 1 на глубину 90 м специальной буровой установкой, например, типа 60/300 R. Осуществляют последующее бурение условно горизонтального участва 4 по простиранию продуктивного пласта длиной 200 м, дальнейшее бурение скважины с образованием ее выходного участка 5 вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности 6, где располагают ее выход, т.е. вход и выход скважины 1 расположены на одной поверхности. В пробуренную скважину устанавливают обсадную колонну 7, цементируют затрубное пространство 8 по всей длине, перфорируют отверстиями 9 обсадную колонну в интервале условно горизонтального участка продуктивного пласта. Затем внутри обсадной колонны устанавливают насосно-компрессорные трубы (НКТ) 10, снабженные центраторами 11, и по НКТ с входного и выходного участков 2 и 5 скважины, соответственно скважины 1, подают теплоноситель (перегретый пар) 12 под давлением 2,5 МПа, что выше внутрипластового давления продуктивного пласта 3. Подачу пара осуществляют до разжижения вязкой до текучего состояния нефти вокруг ствола 4 скважины 1 по всей длине горизонтального участка, что для данного примера составило 3000 т. После чего по входному участку 2 скважины 1 продолжали закачку перегретого пара, а по выходному участку 5 осуществляли отбор нефти. После закачки перегретого пара в суммарном объеме 1,0-1,5 порового объема вытеснение нефти продолжали закачкой воды. Проведенные промысловые испытания показали, что подача перегретого пара для разогрева пласта одновременно с двух противоположных сторон обеспечивает стабильный прогрев порового пространства продуктивного пласта. При этом наибольшая зона прогрева имеет место в интервале начала и конца перфорации, которые при последующей закачке теплоносителя имеют тенденцию к сближению. Продолжение закачки теплоносителя с входного участка после обеспечения достаточного прогрева пласта вдоль всего перфорированного интервала обсадной колонны производили для наиболее продолжительного поддержания ранее полученного эффекта по прогреву продуктивного пласта и достижения максимально возможного нефтеизвлечения. Преимуществами предлагаемого способа по сравнению с прототипом являются: - существенное снижение времени первоначальной стадии прогрева пласта за счет подачи теплоносителя в него с двух противоположных сторон; - обеспечение дальнейшего прогрева пласта и отбора нефти одной скважиной; - снижение энергозатрат, за счет снижения энергоемкости и повышение эффективности использования теплоносителя; - обеспечение стабильности процесса нефтеизвлечения и исключение трудоемких операций.

Формула изобретения

Способ добычи вязкой нефти при тепловом воздействии на пласт, включающий бурение скважины с расположением ее входа на дневной поверхности, бурение наклонного входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, последующее бурение условно горизонтального участка скважины с размещением его ствола по простиранию продуктивного пласта, закачку теплоносителя и добычу нефти, отличающийся тем, что бурят непрерывную скважину с образованием ее выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, где располагают ее выход, в пробуренную скважину устанавливают обсадную колонну, цементируют затрубное пространство по всей длине, перфорируют обсадную колонну в интервале горизонтального участка, устанавливают внутри обсадной колонны насосно-компрессорные трубы с центраторами, по которым с входного и выходного участков скважины подают теплоноситель под давлением выше внутрипластового давления продуктивного пласта и до разжижения нефти вокруг ствола скважины по всей длине горизонтального участка, после чего по выходному участку скважины осуществляют отбор нефти при продолжении закачки теплоносителя по входному участку скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды

Изобретение относится к процессу увеличения степени извлечения нефти или других испаряемых жидкостей из нефтяных источников на земле или в море с помощью воздействия на нефтеносный пласт электрическими импульсами высокой частоты, обеспечивает увеличение степени извлечения нефти или других испаряемых жидкостей из нефтяных пластов в земле или в море, повышение надежности и безопасности технологии, а также снижение себестоимости нефтедобычи и повышение экономической эффективности

Изобретение относится к области добычи нефти с применением тепла преимущественно из коллекторов с высоковязкой и тяжелой нефтью

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к скважинным электронагревательным устройствам призабойной зоны нефтегазосодержащего пласта, предназначенным для ее очистки и увеличения производительности отбора нефти и газа из пласта

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам термической ликвидации парафиновых и смоляных отложений с последующим воздействием на призабойную зону нефтегазосодержащего пласта

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для предупреждения замерзания водоводов, и может быть использовано для нагрева воды, нагнетаемой в скважину для повышения нефтеотдачи пластов

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в нагнетательных скважинах для термального заводнения продуктивных пластов

Изобретение относится к оборудованию для увеличения степени извлечения нефти или других испаряемых жидкостей из нефтяных источников на земле или в море с помощью воздействия на нефтяной пласт, например, электрическими импульсами высокой частоты

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к термошахтным способам разработки месторождений высоковязких нефтей и природных битумов

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к способам теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть

Изобретение относится к области разработки месторождений углеводородов, в частности газогидратных месторождений, а также месторождений твердых, например битумов, и высоковязких углеводородов

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений путем теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть, обеспечивает повышение эффективности нефтеизвлечения путем увеличения охвата пласта тепловым воздействием за счет последовательной отработки всей толщины пласта независимо от его строения

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при извлечении высоковязких нефтей или битумов

Изобретение относится к обработке добываемой воды из установки добычи сырой нефти тепловым методом для достижения уровня извлечения и рециркуляции воды от более 80 до 100% при достижении нулевого сброса

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с остаточной высоковязкой нефтью

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки залежей тяжелых нефтей и битумов и может быть использовано при добыче вязких нефтей и битумов тепловым воздействием на пласт

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и позволяет повысить эффективность и безопасность процесса

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к разработке месторождений высоковязких и тяжелых нефтей термическими методами в сочетании с различными добавками, например поверхностно-активными веществами

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке битумных месторождений путем теплового воздействия на пласт

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений, а именно к способам добычи вязкой нефти с применением тепла в комплексе с бурением горизонтальных скважин

www.findpatent.ru

Способ добычи вязкой нефти

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Опубликовано 30.1280. 6юллетень йо 48

Дата опубликования описания 30.12.80

Е 21 В 43/00

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК622. 276.53 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю.П, Борисов, Б. П. Корнев, P.А,Максутгв, В.И, Тимонин, л.Ю.Борисов и О.В.Чубанов

Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДОБЫЧИ ВЯЗКОЙ НЕФТИ

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для подъема высоковязкой и парафинистой нефти.

Известен способ добычи вязкой нефти, заключающийся в подъеме нефти на поверхность путем откачки ее из скважины, нагреве части добытой нефти и подливе ее в колонну подъемных труб (1).

Недостаток указанного способа заключается в низкой эффективности добычи нефти, поскольку в период подлива в колонну подъемных труб горячей нефти откачку нефти из продуктинного пласта не производят.

Наиболее близким решением из известных является способ добычи вя"=кой нефти путем ее нагрева в скважине и одновременной откачки иэ скважины (2).

Недостатком указанного способа является низкая эффективность процесса добычи нефти.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса добычи нефти.

Указанная цель достигается тем, ч-.о нагрев осуществляют путем подлива в эатрубное про "транство скважины горячей нефти.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа, 5 В скважин — 1 разме цен глубнчный насос 2 на насосно-ксмпрессорных трубах 3, Устье скважины 4 имеет выкид 5 который соединен с трубопроводом 6 и отводом 7. Последний

10 соединен с насосом 8, проходит через нагревательное устройство 9 и далее соединен с затрубным простран— ством 10.

Способ осуществляется следующим образом.

Часть поднятой на поверхность нефти забирают иэ выкида 5 насосом

2О 8 по отводу 7, Затем эту нефть нагревают в нагревательном устройстве

9 и далее направляют в затрубное пространство 10. На забое скважины

1 подливаемая нагретая нефть смешивается с нефтью, поступающей иэ пласта, нагревает последнюю и тем саум снижает ее вязкость. Маловязкая нефть пластовой и подливаемой нефти поступает на прием насоса 2 и далее откачивается по насосно-компрессор791945

Составитель В.Борискина

Редактор А, Купрякова Техред А. Бабинец Корре ктор В. Бут я га

Заказ 9416/33 Тираж 626 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная. 4 Ным трубам 3 на поверхность, Таким образом, откачивают жидкость, имеющую меньшую вязкость, чем у нефти, поступающей из пласта. В связи с этим потери на трение при .подъеме нефти становятся существенно ниже.

Для высоковязких нефтей, имеющих малую подвижность в стволе скважины, данный способ подъема нефти является наиболее эффективным. Кроме того, при применении этого способа устраняется или значительно снижается возможность парафиниэации забойного оборудования и лифтовых труб, что снижает проблему борьбы с отложени ями парафина на многих нефтяных место« рождениях.

Формула изобретения

Способ добычи вязкой нефти путем ее нагрева в скважине и одновременной откачки из скважины, о т л и ча ю щий с ятем, чтo с целью повышения эффективности процесса добычи нефти, нагрев осуществляют путем подлива в затрубное пространство скважины горячей нефти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Галонский П,П. Борьба с парафином при добыче нефти, М., Гостоптехиздат, 1955, с, 84-86, 2. Авторское свидетельствб СССР

Р 574524, кл. Е 21 В 43/00, 14,04.75.

Способ добычи вязкой нефти Способ добычи вязкой нефти 

www.findpatent.ru

СПОСОБ ДОБЫЧИ ВЯЗКОЙ НЕФТИ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки запасов вязкой и тяжелой нефти термохимическими методами.

Известен способ разработки нефтяных месторождений, включающий создание в пласте тепловой оторочки с целью нагрева призабойной зоны пласта до температуры окисления нефти с последующей закачкой смеси воды и воздуха (SU 329306, 1972).

Недостатками способа являются сложность в осуществлении, неприменимость в условиях глубокозалегающих пластов, неэффективность, связанная с быстрым прорывом газа к забою добывающих скважин.

Известен способ разработки нефтяного месторождения, включающий бурение дополнительных горизонтальных стволов между вертикальными добывающими скважинами, в одну из которых осуществляют закачку в пласт 18-50% раствора перекиси водорода со стабилизатором, в качестве которого используется крахмал, а в другую горизонтальную скважину подают 5% раствор перманганата натрия, после чего раствор пероксида водорода и перманганата натрия продавливают водой в пласт, после чего осуществляют технологическую выдержку, в ходе которой добывают нефть за счет давления продуктов реакции, после чего дополнительно вытесняют нефть путем закачивания в пласт воды (RU 2278250, 2006).

Известный способ имеет следующие недостатки: требует значительного дополнительного бурения, неприменим для добычи вязкой нефти, малоэффективен из-за значительного технологического перерыва.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины на основе перекиси водорода: производят закачку 40-55% раствора пероксида водорода с добавкой вещества, оказывающего благотворное действие на пласт, причем закачивание осуществляют через катализатор, размешенный в фильтре на хвостовике насосно-компрессорных труб (заявка RU 2004100605, 2005).

Данный способ не позволяет применять его для добычи тяжелой и вязкой нефти, т.к. при разложении концентрированного раствора пероксида водорода образуется нагретая до высокой температуры водогазовая агрессивная смесь, которая быстро разрушит подземное оборудование и может оказать отрицательное влияние на устойчивость нижней части эксплуатационной колонны. Поэтому согласно данному способу в призабойную зону можно закачать только небольшой объем раствора пероксида водорода, что недостаточно для добычи нефти.

Также известен способ добычи вязкой нефти из геологических резервуаров с использованием пероксида водорода, согласно которому в пласт закачивается раствор пероксида водорода, в который вводят замедлитель (кислота), чтобы реагент достиг частей пласта, содержащих нефть (US 4867238, 1989).

Недостатками способа являются невозможность точного определения глубины, на которую необходимо доставить реагент, и неуправляемость процесса разложения реагента в пласте, т.к. растворение в кислоте железной окалины и компонентов породы может вызвать неконтролируемое разложение пероксида водорода.

Известен способ добычи вязкой нефти, включающий термохимическую обработку призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода, предусматривающий закачку в пласт раствора перекиси водорода и технологическую выдержку для распада перекиси водорода с последующим пуском скважины в эксплуатацию (Бейлин Дж.Х. Новая методика тепловой обработки призабойной зоны скважин с использованием перекиси водорода. - Нефтегазовые технологии, 1998, №5-6, с.52-54).

Применение термохимического метода позволяет создать источник тепла, необходимый для придания подвижности вязкой нефти, непосредственно в пласте и/или на забое скважины. За счет генерирования тепла непосредственно в пласте и/или на забое скважины значительно снижаются непроизводительные потери тепла в стволе скважины, исчезает необходимость в значительной поверхностной инфраструктуре (парогенераторах, подогревателях для воды и т.п.), что позволяет применять способ в условиях глубоко залегающих пластов и месторождений, интервалы которых включают многолетние мерзлотные породы.

Недостатком известного способа является недостаточная эффективность, обусловленная как длительной остановкой скважины на технологическую выдержку, так и отсутствием контроля за процессом разложения пероксида водорода.

Кроме того, как известно, в пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода. Остаточная нефть может легко вступать в реакцию с пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как нет точной информации о составе минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, то процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми и их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.

Более близким к изобретению является способ термического воздействия на нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты с высоковязкой и тяжелой нефтью (RU 2447276, 2012). Согласно данному способу рабочий агент - парогазокаталитическую смесь, образованную при сжигании в каталитическом реакторе жидкой или газообразной углеродсодержащей топливной смеси за счет экзотермической реакции каталитического беспламенного окисления жидких или газообразных углеродсодержащих топливных смесей, подают под давлением в нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты. Полученный при этом продукт смешивают с обогатительной смесью, содержащей катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт. Жидкая топливная смесь состоит предпочтительно из воды, метанола и перекиси водорода, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют газообразную смесь, включающую углекислый газ и азот. Газообразная топливная смесь состоит предпочтительно из метана и воздуха, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют смесь, включающую воду, азот и углекислый газ. Катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт содержит наноразмерные частицы предпочтительно благородных металлов или оксидов переходных металлов, выбранных из группы, включающей золото, платину, палладий, серебро, рутений, медь, кобальт, железо, марганец, кадмий, никель, ванадий или их комбинации.

Недостатки указанного способа заключаются в следующем. Способ требует использования сложного подземного и надземного оборудования, подачи с поверхности большого объема дорогостоящих реагентов, газов и жидкостей, включая наночастицы благородных металлов или оксидов металлов. Осуществление способа получения термопарогазокаталитического флюида приводит к разрушению прискважинной зоны пласта и самой скважины из-за высокой температуры, т.е. происходит создание аварийной ситуации. Окислительные процессы в генераторе сопровождаются образованием сажи, способной полностью прекратить поступление флюидов в пласт, что наблюдается при работе всех забойных парогазогенераторов с использованием процессов горения. Образующийся флюид содержит в своем составе много азота (инертной составляющей воздуха), что приводит к преждевременному прорыву флюида к добывающим скважинам и снижению эффекта от воздействия. Высокие затраты на оборудование и реагенты, непродолжительность воздействия при применении способа не позволяют достичь эффективности при добыче вязкой нефти.

Задачей изобретения является разработка способа добычи вязкой нефти, обеспечивающего повышение эффективности добычи вязкой нефти.

Поставленная задача достигается тем, что в способе добычи вязкой нефти предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси катализатора разложения пероксида водорода - порошка оксидов двух-, трех- и четырехвалентного металла и песка или пропанта, затем последовательно производят закачку в пласт 10-40%-ного (масс.) раствора пероксида водорода, буфера воды и раствора неионогенного поверхностно-активного вещества - деэмульгатора, после чего осуществляют подачу воды из системы поддержания пластового давления и откачку нефти.

Достигаемый технический результат заключается в том, что создание катализаторной подушки обеспечивает разделение экзотермических процессов разложения пероксида водорода и окисления нефти, при этом процесс разложения пероксида водорода локализуется в призабойной зоне пласта, вследствие чего процесс окисления нефти происходит в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно в ближайшую к забою область прискважинной зоны пласта закачивают порошкообразный катализатор в виде водной суспензии для создания на забое катализаторной подушки. После чего производят закачку в пласт 10-40%-ного (масс.) раствора пероксида водорода. Сформированная катализаторная подушка быстро и эффективно разлагает пероксид водорода. При этом образующееся тепло и водогазовая смесь будут продвигаться в пласт в результате поступления в область с твердым катализатором новых доз раствора пероксида водорода и затем воды. Температуру образующейся в призабойной зоне пласта водогазовой смеси можно регулировать, меняя концентрацию пероксида водорода.

После закачки пероксида водорода производят закачку буфера воды и раствора деэмульгатора, а затем осуществляют подачу воды из системы поддержания пластового давления и добычу нефти из нефтяных скважин.

В качестве катализатора можно использовать глинистый буровой шлам, полученный в результате разбуривания интервалов глинистых пород. Буровой шлам содержит кроме глинистых частиц, обладающих каталитическим воздействием на процесс разложения пероксида водорода, еще и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки для воды, газов и раствора пероксида водорода.

Эффективными катализаторами разложения пероксида водорода являются, например, пиролюзит (оксид марганца IV), являющийся отходом витаминной промышленности, а также оксиды двух-, трех- и четырехвалентного железа.

Катализаторная подушка должна обладать не только высокой эффективностью для разложения пероксида водорода, но и высокой проницаемостью, чтобы закачивание состава в пласт происходило с большой скоростью, что обеспечивается хорошей проницаемостью катализаторной подушки. Проницаемость катализаторной подушки должна быть не ниже средней проницаемости призабойной зоны пласта. Для того чтобы получить катализаторную подушку необходимой проницаемости, к ней добавляют песок или пропант для обеспечения требуемой проницаемости.

Порошкообразный катализатор в смеси с песком или пропантом закачивается в призабойную зону в виде суспензии в закачиваемой воде.

Целесообразно использовать технический пероксид водорода с концентрацией не выше 50% масс. Использование более концентрированного раствора не рекомендуется по соображениям безопасности. Для закачивания используют раствор пероксида водорода с концентрацией от 10 до 40% (масс.), которые готовят из более концентрированных растворов путем разбавления водой, не содержащей солей тяжелых металлов.

Используемый в заявляемом изобретении реагент - пероксид водорода - является высокореакционным соединением, способным быстро разлагаться с выделением большого количества тепла и кислорода, который является эффективным окислителем. Опыт исследований показывает, что многие вещества и особенно твердые поверхности являются эффективными катализаторами экзотермического разложения пероксида водорода. Кислород является высокоэффективным окислителем нефти, причем реакция сопровождается большим выделением тепла (70-100 ккал/моль поглощенного кислорода).

В пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода. Остаточная нефть может легко вступать в реакцию с пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как невозможно точно знать состав минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, то процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми, их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.

Разделение процессов разложения пероксида водорода и окисления нефти делает процесс воздействия регулируемым и управляемым, позволяет избежать чрезмерного разогрева призабойной зоны пласта и связанных с этим процессов разрушения породы и повреждения подземного оборудования. Перегрев призабойной зоны будет также приводить к непроизводительной потери тепла в выше и ниже лежащие интервалы пласта, не содержащие нефти.

Основным продуктом окисления нефти являются органические кислоты, являющиеся эффективными эмульгаторами для обратных эмульсий. Образование стабильных обратных эмульсий вызывает осложнения при добыче нефти, связанные со снижением приемистости нагнетательных скважин, ухудшению охвата пласта заводнением, что отрицательно скажется на эффективности процесса вытеснения нефти из пласта.

Закачка в пласт раствора деэмульгатора после раствора пероксида водорода способствует разрушению обратных эмульсий в пласте. В качестве деэмульгатора могут быть использованы неионогенные водорастворимые поверхностно активные вещества типа Неонол АФ9-12, Нефтенол МЛ, Нефтенол ВВД, поверхностно-активное вещество «Нежеголь» и другие.

Буфер воды, закачиваемый перед раствором деэмульгатора, обеспечивает охлаждение призабойной зоны и, таким образом, предотвращает разрушение эмульгатора.

Использование совокупности описываемых признаков приводит к неожиданному результату - увеличению глубины проникновения окислителя в пласт, что обеспечивает увеличение глубины обработки и позволяет процессу окисления нефти протекать в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте и, как следствие, приводит к повышению степени извлечения вязкой нефти.

В нижеприведенной таблице 1 приведена оценка температуры водогазовой смеси, поступающей в пласт после полного разложения пероксида водорода. Оценка была проведена исходя из теплового эффекта реакции разложения, равного 22,6 ккал/моль, средней теплоемкости реакционной смеси 1 кал/г·К и исходной температуры раствора, равной 20°C.

Таблица 1
Концентрация пероксида водорода, % масс. Температура водогазовой смеси, °C
5 53
10 86
15 120
20 153
25 186
30 219
35 253
40 286
50 314

При концентрации пероксида водорода, равной и выше 10% масс., температура смеси достаточна для начала самопроизвольной реакции автоокисления нефти кислородом, которая сопровождается выделением 70-100 ккал/моль поглощенного кислорода. При концентрации пероксида водорода выше 40% масс. достигается температура, при которой уже начинается термический крекинг углеводородов нефти.

Тепло, выделившееся в ходе реакции автоокисления остаточной нефти, позволит поддерживать высокую температуры воды и компенсировать потери тепла в выше и нижележащие горизонты, а также нагрев породы коллектора и пластовых флюидов.

Для продвижения тепловой оторочки в пласте и для более полного использования тепла процесса в пласт закачивают воду из системы поддержания пластового давления.

Сущность способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Проницаемость катализаторной подушки определяют экспериментально. Первоначально определяют проницаемость для воды пласта в зоне воздействия путем использования кернового материала месторождения.

Затем выбранный катализатор (например, Fe2O3) смешивают в различных весовых отношениях с выбранным для этого песком или пропантом, набивают этой смесью корпуса моделей пласта, насыщают водой и измеряют проницаемость по воде стандартными методами. Затем по результатам исследования выбирают состав, имеющий проницаемость выше, чем проницаемость призабойной зоны пласта.

Полученные при этом данные приведены в таблице 2.

Средняя проницаемость призабойной зоны пласта месторождения составляет 0,85 мкм2. Приведенные ниже данные показывают, что для создания катализаторной подушки может быть использована смесь, состоящая из 30% масс. катализатора и 70% масс. речного песка фракции менее 0,5 мм.

Таблица 2
Наименование Состав смеси, % масс Проницаемость по воде, мкм2
Катализатор Речной песок фракции менее 0,5 мм
Смесь катализатора и песка 0 100 10,2
20 80 2,4
30 70 1,5
40 60 0,67
Средняя проницаемость призабойной зоны месторождения 0,85

Пример 2.

В пласт с вязкой нефтью закачивают 15 т 10%-ной (масс.) суспензии глинистого бурового шлама для создания катализаторной подушки и буфер воды. После этого в скважину закачивают 600 т 30%-ного (масс.) пероксида водорода и затем закачивают буфер из 100 м3 воды из системы поддержания пластового давления (ППД), 100 м3 0,1%-ного (масс.) раствора Неонола АФ9-12 в закачиваемой воде и продолжают закачивать воду из системы поддержания пластовой воды. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 9720 т нефти. Технологическая эффективность составляет 54 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Пример 3

В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5% масс. реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5% масс. речного песка фракции менее 0,5 мм, для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и буфер воды. После этого в скважину закачивают 700 т 30%-ного (масс.) пероксида водорода и затем закачивают буфер из 100 м3 воды из системы поддержания пластового давления (ППД), 100 м3 0,1%-ного (масс.) раствора Нефтенола ВВД в закачиваемой воде и продолжают закачивать воду из системы поддержания пластовой воды. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 11500 т нефти. Технологическая эффективность составляет 54,7 т нефти на 1 т 100% масс. пероксида водорода.

Пример 4

В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5% реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5% речного песка фракции менее 0,5 мм, для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и буфер воды. После этого в скважину закачивают 800 т 30%-ного (масс.) пероксида водорода и затем закачивают буфер из 100 м3 воды из системы поддержания пластового давления (ППД), 100 м3 0,1%-ного (масс.) раствора Неонола АФ9-12 в закачиваемой воде и продолжают закачивать воду из системы поддержания пластовой воды. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 12600 т нефти. Технологическая эффективность составляет 52,5 т нефти на 1 т 100% пероксида водорода.

По известному способу технологическая эффективность составляет 4 т нефти на 1 т реагентов.

Таким образом, по сравнению с известным заявляемый способ имеет более высокую эффективность.

Применение предлагаемого способа позволяет разрабатывать запасы вязкой и тяжелой нефти из глубокозалегающих пластов, т.е. в тех случаях, когда традиционные тепловые методы, основанные на подаче теплоносителей с поверхности, неэффективны.

Способ добычи вязкой нефти, заключающийся в том, что предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают водную суспензию глинистого бурового шлама, содержащего глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или водную суспензию смеси катализатора разложения пероксида водорода - порошка оксида двух- или трех-, или четырехвалентного металла и песка или пропанта, затем последовательно производят закачку в пласт 10-40%-ного раствора пероксида водорода, буфера воды и раствора неионогенного поверхностно-активного вещества - деэмульгатора, после чего осуществляют подачу воды из системы поддержания пластового давления и откачку нефти.

edrid.ru

Способ добычи вязкой нефти | Банк патентов

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение эффективности добычи высоковязкой нефти. В способе добычи вязкой нефти предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают водную суспензию глинистого бурового шлама, содержащего глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или водную суспензию смеси катализатора разложения пероксида водорода - порошка оксида двух- или трех-, или четырехвалентного металла и песка или пропанта. Затем последовательно производят закачку в пласт 10-40%-ного по массе раствора пероксида водорода, буфера воды и раствора неионогенного поверхностно-активного вещества - деэмульгатора. Затем осуществляют подачу воды из системы поддержания пластового давления и откачку нефти. 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки запасов вязкой и тяжелой нефти термохимическими методами.

Известен способ разработки нефтяных месторождений, включающий создание в пласте тепловой оторочки с целью нагрева призабойной зоны пласта до температуры окисления нефти с последующей закачкой смеси воды и воздуха (SU 329306, 1972).

Недостатками способа являются сложность в осуществлении, неприменимость в условиях глубокозалегающих пластов, неэффективность, связанная с быстрым прорывом газа к забою добывающих скважин.

Известен способ разработки нефтяного месторождения, включающий бурение дополнительных горизонтальных стволов между вертикальными добывающими скважинами, в одну из которых осуществляют закачку в пласт 18-50% раствора перекиси водорода со стабилизатором, в качестве которого используется крахмал, а в другую горизонтальную скважину подают 5% раствор перманганата натрия, после чего раствор пероксида водорода и перманганата натрия продавливают водой в пласт, после чего осуществляют технологическую выдержку, в ходе которой добывают нефть за счет давления продуктов реакции, после чего дополнительно вытесняют нефть путем закачивания в пласт воды (RU 2278250, 2006).

Известный способ имеет следующие недостатки: требует значительного дополнительного бурения, неприменим для добычи вязкой нефти, малоэффективен из-за значительного технологического перерыва.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины на основе перекиси водорода: производят закачку 40-55% раствора пероксида водорода с добавкой вещества, оказывающего благотворное действие на пласт, причем закачивание осуществляют через катализатор, размешенный в фильтре на хвостовике насосно-компрессорных труб (заявка RU 2004100605, 2005).

Данный способ не позволяет применять его для добычи тяжелой и вязкой нефти, т.к. при разложении концентрированного раствора пероксида водорода образуется нагретая до высокой температуры водогазовая агрессивная смесь, которая быстро разрушит подземное оборудование и может оказать отрицательное влияние на устойчивость нижней части эксплуатационной колонны. Поэтому согласно данному способу в призабойную зону можно закачать только небольшой объем раствора пероксида водорода, что недостаточно для добычи нефти.

Также известен способ добычи вязкой нефти из геологических резервуаров с использованием пероксида водорода, согласно которому в пласт закачивается раствор пероксида водорода, в который вводят замедлитель (кислота), чтобы реагент достиг частей пласта, содержащих нефть (US 4867238, 1989).

Недостатками способа являются невозможность точного определения глубины, на которую необходимо доставить реагент, и неуправляемость процесса разложения реагента в пласте, т.к. растворение в кислоте железной окалины и компонентов породы может вызвать неконтролируемое разложение пероксида водорода.

Известен способ добычи вязкой нефти, включающий термохимическую обработку призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода, предусматривающий закачку в пласт раствора перекиси водорода и технологическую выдержку для распада перекиси водорода с последующим пуском скважины в эксплуатацию (Бейлин Дж.Х. Новая методика тепловой обработки призабойной зоны скважин с использованием перекиси водорода. - Нефтегазовые технологии, 1998, №5-6, с.52-54).

Применение термохимического метода позволяет создать источник тепла, необходимый для придания подвижности вязкой нефти, непосредственно в пласте и/или на забое скважины. За счет генерирования тепла непосредственно в пласте и/или на забое скважины значительно снижаются непроизводительные потери тепла в стволе скважины, исчезает необходимость в значительной поверхностной инфраструктуре (парогенераторах, подогревателях для воды и т.п.), что позволяет применять способ в условиях глубоко залегающих пластов и месторождений, интервалы которых включают многолетние мерзлотные породы.

Недостатком известного способа является недостаточная эффективность, обусловленная как длительной остановкой скважины на технологическую выдержку, так и отсутствием контроля за процессом разложения пероксида водорода.

Кроме того, как известно, в пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода. Остаточная нефть может легко вступать в реакцию с пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как нет точной информации о составе минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, то процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми и их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.

Более близким к изобретению является способ термического воздействия на нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты с высоковязкой и тяжелой нефтью (RU 2447276, 2012). Согласно данному способу рабочий агент - парогазокаталитическую смесь, образованную при сжигании в каталитическом реакторе жидкой или газообразной углеродсодержащей топливной смеси за счет экзотермической реакции каталитического беспламенного окисления жидких или газообразных углеродсодержащих топливных смесей, подают под давлением в нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты. Полученный при этом продукт смешивают с обогатительной смесью, содержащей катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт. Жидкая топливная смесь состоит предпочтительно из воды, метанола и перекиси водорода, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют газообразную смесь, включающую углекислый газ и азот. Газообразная топливная смесь состоит предпочтительно из метана и воздуха, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют смесь, включающую воду, азот и углекислый газ. Катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт содержит наноразмерные частицы предпочтительно благородных металлов или оксидов переходных металлов, выбранных из группы, включающей золото, платину, палладий, серебро, рутений, медь, кобальт, железо, марганец, кадмий, никель, ванадий или их комбинации.

Недостатки указанного способа заключаются в следующем. Способ требует использования сложного подземного и надземного оборудования, подачи с поверхности большого объема дорогостоящих реагентов, газов и жидкостей, включая наночастицы благородных металлов или оксидов металлов. Осуществление способа получения термопарогазокаталитического флюида приводит к разрушению прискважинной зоны пласта и самой скважины из-за высокой температуры, т.е. происходит создание аварийной ситуации. Окислительные процессы в генераторе сопровождаются образованием сажи, способной полностью прекратить поступление флюидов в пласт, что наблюдается при работе всех забойных парогазогенераторов с использованием процессов горения. Образующийся флюид содержит в своем составе много азота (инертной составляющей воздуха), что приводит к преждевременному прорыву флюида к добывающим скважинам и снижению эффекта от воздействия. Высокие затраты на оборудование и реагенты, непродолжительность воздействия при применении способа не позволяют достичь эффективности при добыче вязкой нефти.

Задачей изобретения является разработка способа добычи вязкой нефти, обеспечивающего повышение эффективности добычи вязкой нефти.

Поставленная задача достигается тем, что в способе добычи вязкой нефти предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси катализатора разложения пероксида водорода - порошка оксидов двух-, трех- и четырехвалентного металла и песка или пропанта, затем последовательно производят закачку в пласт 10-40%-ного (масс.) раствора пероксида водорода, буфера воды и раствора неионогенного поверхностно-активного вещества - деэмульгатора, после чего осуществляют подачу воды из системы поддержания пластового давления и откачку нефти.

Достигаемый технический результат заключается в том, что создание катализаторной подушки обеспечивает разделение экзотермических процессов разложения пероксида водорода и окисления нефти, при этом процесс разложения пероксида водорода локализуется в призабойной зоне пласта, вследствие чего процесс окисления нефти происходит в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно в ближайшую к забою область прискважинной зоны пласта закачивают порошкообразный катализатор в виде водной суспензии для создания на забое катализаторной подушки. После чего производят закачку в пласт 10-40%-ного (масс.) раствора пероксида водорода. Сформированная катализаторная подушка быстро и эффективно разлагает пероксид водорода. При этом образующееся тепло и водогазовая смесь будут продвигаться в пласт в результате поступления в область с твердым катализатором новых доз раствора пероксида водорода и затем воды. Температуру образующейся в призабойной зоне пласта водогазовой смеси можно регулировать, меняя концентрацию пероксида водорода.

После закачки пероксида водорода производят закачку буфера воды и раствора деэмульгатора, а затем осуществляют подачу воды из системы поддержания пластового давления и добычу нефти из нефтяных скважин.

В качестве катализатора можно использовать глинистый буровой шлам, полученный в результате разбуривания интервалов глинистых пород. Буровой шлам содержит кроме глинистых частиц, обладающих каталитическим воздействием на процесс разложения пероксида водорода, еще и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки для воды, газов и раствора пероксида водорода.

Эффективными катализаторами разложения пероксида водорода являются, например, пиролюзит (оксид марганца IV), являющийся отходом витаминной промышленности, а также оксиды двух-, трех- и четырехвалентного железа.

Катализаторная подушка должна обладать не только высокой эффективностью для разложения пероксида водорода, но и высокой проницаемостью, чтобы закачивание состава в пласт происходило с большой скоростью, что обеспечивается хорошей проницаемостью катализаторной подушки. Проницаемость катализаторной подушки должна быть не ниже средней проницаемости призабойной зоны пласта. Для того чтобы получить катализаторную подушку необходимой проницаемости, к ней добавляют песок или пропант для обеспечения требуемой проницаемости.

Порошкообразный катализатор в смеси с песком или пропантом закачивается в призабойную зону в виде суспензии в закачиваемой воде.

Целесообразно использовать технический пероксид водорода с концентрацией не выше 50% масс. Использование более концентрированного раствора не рекомендуется по соображениям безопасности. Для закачивания используют раствор пероксида водорода с концентрацией от 10 до 40% (масс.), которые готовят из более концентрированных растворов путем разбавления водой, не содержащей солей тяжелых металлов.

Используемый в заявляемом изобретении реагент - пероксид водорода - является высокореакционным соединением, способным быстро разлагаться с выделением большого количества тепла и кислорода, который является эффективным окислителем. Опыт исследований показывает, что многие вещества и особенно твердые поверхности являются эффективными катализаторами экзотермического разложения пероксида водорода. Кислород является высокоэффективным окислителем нефти, причем реакция сопровождается большим выделением тепла (70-100 ккал/моль поглощенного кислорода).

В пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода. Остаточная нефть может легко вступать в реакцию с пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как невозможно точно знать состав минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, то процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми, их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.

Разделение процессов разложения пероксида водорода и окисления нефти делает процесс воздействия регулируемым и управляемым, позволяет избежать чрезмерного разогрева призабойной зоны пласта и связанных с этим процессов разрушения породы и повреждения подземного оборудования. Перегрев призабойной зоны будет также приводить к непроизводительной потери тепла в выше и ниже лежащие интервалы пласта, не содержащие нефти.

Основным продуктом окисления нефти являются органические кислоты, являющиеся эффективными эмульгаторами для обратных эмульсий. Образование стабильных обратных эмульсий вызывает осложнения при добыче нефти, связанные со снижением приемистости нагнетательных скважин, ухудшению охвата пласта заводнением, что отрицательно скажется на эффективности процесса вытеснения нефти из пласта.

Закачка в пласт раствора деэмульгатора после раствора пероксида водорода способствует разрушению обратных эмульсий в пласте. В качестве деэмульгатора могут быть использованы неионогенные водорастворимые поверхностно активные вещества типа Неонол АФ9-12, Нефтенол МЛ, Нефтенол ВВД, поверхностно-активное вещество «Нежеголь» и другие.

Буфер воды, закачиваемый перед раствором деэмульгатора, обеспечивает охлаждение призабойной зоны и, таким образом, предотвращает разрушение эмульгатора.

Использование совокупности описываемых признаков приводит к неожиданному результату - увеличению глубины проникновения окислителя в пласт, что обеспечивает увеличение глубины обработки и позволяет процессу окисления нефти протекать в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте и, как следствие, приводит к повышению степени извлечения вязкой нефти.

В нижеприведенной таблице 1 приведена оценка температуры водогазовой смеси, поступающей в пласт после полного разложения пероксида водорода. Оценка была проведена исходя из теплового эффекта реакции разложения, равного 22,6 ккал/моль, средней теплоемкости реакционной смеси 1 кал/г·К и исходной температуры раствора, равной 20°C.

Таблица 1
Концентрация пероксида водорода, % масс. Температура водогазовой смеси, °C
5 53
10 86
15 120
20 153
25 186
30 219
35 253
40 286
50 314

При концентрации пероксида водорода, равной и выше 10% масс., температура смеси достаточна для начала самопроизвольной реакции автоокисления нефти кислородом, которая сопровождается выделением 70-100 ккал/моль поглощенного кислорода. При концентрации пероксида водорода выше 40% масс. достигается температура, при которой уже начинается термический крекинг углеводородов нефти.

Тепло, выделившееся в ходе реакции автоокисления остаточной нефти, позволит поддерживать высокую температуры воды и компенсировать потери тепла в выше и нижележащие горизонты, а также нагрев породы коллектора и пластовых флюидов.

Для продвижения тепловой оторочки в пласте и для более полного использования тепла процесса в пласт закачивают воду из системы поддержания пластового давления.

Сущность способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Проницаемость катализаторной подушки определяют экспериментально. Первоначально определяют проницаемость для воды пласта в зоне воздействия путем использования кернового материала месторождения.

Затем выбранный катализатор (например, Fe2O3) смешивают в различных весовых отношениях с выбранным для этого песком или пропантом, набивают этой смесью корпуса моделей пласта, насыщают водой и измеряют проницаемость по воде стандартными методами. Затем по результатам исследования выбирают состав, имеющий проницаемость выше, чем проницаемость призабойной зоны пласта.

Полученные при этом данные приведены в таблице 2.

Средняя проницаемость призабойной зоны пласта месторождения составляет 0,85 мкм2. Приведенные ниже данные показывают, что для создания катализаторной подушки может быть использована смесь, состоящая из 30% масс. катализатора и 70% масс. речного песка фракции менее 0,5 мм.

Таблица 2
Наименование Состав смеси, % масс Проницаемость по воде, мкм2
Катализатор Речной песок фракции менее 0,5 мм
Смесь катализатора и песка 0 100 10,2
20 80 2,4
30 70 1,5
40 60 0,67
Средняя проницаемость призабойной зоны месторождения 0,85

Пример 2.

В пласт с вязкой нефтью закачивают 15 т 10%-ной (масс.) суспензии глинистого бурового шлама для создания катализаторной подушки и буфер воды. После этого в скважину закачивают 600 т 30%-ного (масс.) пероксида водорода и затем закачивают буфер из 100 м3 воды из системы поддержания пластового давления (ППД), 100 м3 0,1%-ного (масс.) раствора Неонола АФ9-12 в закачиваемой воде и продолжают закачивать воду из системы поддержания пластовой воды. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 9720 т нефти. Технологическая эффективность составляет 54 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Пример 3

В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5% масс. реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5% масс. речного песка фракции менее 0,5 мм, для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и буфер воды. После этого в скважину закачивают 700 т 30%-ного (масс.) пероксида водорода и затем закачивают буфер из 100 м3 воды из системы поддержания пластового давления (ППД), 100 м3 0,1%-ного (масс.) раствора Нефтенола ВВД в закачиваемой воде и продолжают закачивать воду из системы поддержания пластовой воды. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 11500 т нефти. Технологическая эффективность составляет 54,7 т нефти на 1 т 100% масс. пероксида водорода.

Пример 4

В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5% реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5% речного песка фракции менее 0,5 мм, для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и буфер воды. После этого в скважину закачивают 800 т 30%-ного (масс.) пероксида водорода и затем закачивают буфер из 100 м3 воды из системы поддержания пластового давления (ППД), 100 м3 0,1%-ного (масс.) раствора Неонола АФ9-12 в закачиваемой воде и продолжают закачивать воду из системы поддержания пластовой воды. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 12600 т нефти. Технологическая эффективность составляет 52,5 т нефти на 1 т 100% пероксида водорода.

По известному способу технологическая эффективность составляет 4 т нефти на 1 т реагентов.

Таким образом, по сравнению с известным заявляемый способ имеет более высокую эффективность.

Применение предлагаемого способа позволяет разрабатывать запасы вязкой и тяжелой нефти из глубокозалегающих пластов, т.е. в тех случаях, когда традиционные тепловые методы, основанные на подаче теплоносителей с поверхности, неэффективны.

bankpatentov.ru

Способ добычи вязкой нефти или битумаиз пласта

 

Оll ИСАЙИ Е „„834339

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 22.03.79 (21) 274/f39/22-03 (51)М. Кд. с присоединением заявки 11&

Е 21 В 43/24 йвудароткоиный коиитет

ИСР

IO узлам изобретений в открытий (23) П риоритет

Онубликовано 30.05.81, Беллетень ЛЬ 20 (53) УДК 622.276 (088. 8) Дата опубликования описания 02.06. 81

Н. П. Кубарев, К. И. Веревкин, P. Т. Булгаков, М. Т. Быков, В. С. Дешура, P. Н. Дияшев и А. Ф. Масленников (72) Авторы изобретения

Татарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленйости (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ДОБЫЧИ ВЯЗКОЙ НЕФТИ

ИЛИ БИТУМА ИЗ ПЛАСТА

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи вязкой нефти.

Известен способ добычи высоковязкой нефти, предусматривающий закачку в скважину пара или горячего газа под давлением, превышающим горное.

В пласте образуются горизонтальные трещины, по которым движется пар или

" газ и нагревает нефть, содержащуюся

s поровом пространстве пласта. После выдержки скважины для термокапилляр" иой пропитки пласта из нее осуществляют отбор продукции (1).

Недостатком способа является то, что нри разработке пластов, имеющих низкое пластовое давление, после отбора некоторого объема продукта, его приток в скважину прекращается, хотя пласт остается еще горячим и продукт находится в разжиженном состоянии.

Известен также способ добычи вязкой нефти или битума из пласта нагре2 вом — путем циклической закачки в него теплоносителя и газа 12 .

Недостатком способа являются-высокие энергетические затраты, связанные с закачкой большого объема теплоносителя в пласт.

Цель изобретения — снижение энергетических затрат.

Указанная цель достигается тем,. что до Последующего нагрева пласта газ закачивают s последний периодически.

Способ осуществляют следующим образом.

Продуктивный пласт вскрывают одной или группой скважин. В каждой скважине производят разрыв пласта путем закачки в него воздуха. В образовавшиеся трещины закачивают теплоносительсмесь пара и воздуха в соотношении

60-120 нм воздуха на 1 т пара с температурой 200-300 С. После закачки пара в количестве 0,1-0,3 парового объема пласта в пересчете на конден834339 4

На участке, разбуренном по квадратной сетке 50 х 50 м, производили разрыв пласта путем закачки воздуха в скважину У 104 при давлении

30 кгс/см с последующим подцерживанием трещин в раскрытом состоянии закачкой 5760 нм воздуха в течение

6 ч. Затем в пласт закачивают смесь из 424 т пара и 3620 нм воздуха с

10 температурой 200-220 С лри давлении

20-25 кгс/см . В течение 3-х сут

2 скважина стояла на выдержке для термокапиллярной пропитки пласта, причем на вторые сутки производят закачку еще 5760 нм воздуха. По окон3 чании выдержки осуществляют отбор продукта через ту же скважину фонтанированием. В период отбора производят три дополнительные подкачки воздуха

I 0 н пласт после семи, мести и. десяти суток эксплуатации ° За первые 7 сут эксплуатации добывают 18,4 т битумной . нефти, при этом дебит скважины снижается с 8 до 1 т/сут. Производят первую подкачку 4800 нм воздуха с после3 дующей суточной выдержкой скважины.

В течение следующих 6 сут добывают еще 10,4 т битумной нефти. Дебит скважины при этом снижается с 3,5 до

0,7 т/сут. После этого производят вторую подкачку 7680 нм воздуха, дела3 ют суточную выдержку и продолжают отбор нефти. За 10 сут добывают

18,3 т битумной нефти, дебит скважины снижается с 6 до 0,3 т/сут. Затем

35 производят третью подкачку 6720 нм

3 воздуха и суточную выдержку скважины.

В течение последующих ll суток добывают еще 8,4 т битумной нефти, при этом дебит скважины снижается с 2 до

0,1 т/сут.

За 34 сут эксплуатации было добыто

55,5 т битумной нефти.

50 сат и соответствующего количества воздуха, скважины останавливают на

3-5 сут для термокапиллярной пропитки, в пропессе которой происходит перераспределение давления, прогрев пласта и низкотемпературное окисление насьпцающего его продукта.

В период термокапиллярной пропитки пласта производят первую закачку воздуха в количестве 0,1-0,25 объема от первоначально закаченного.

По окончании выдержки скважины осуществляют отбор продукта, причем по мере, падения дебита скважин, закачку воздуха (в количестве 0,1-0,25 объема от первоначально закаченного/, повторяют через каждые 10-20 сут и после каждой закачки делают выдержку скважин в течение l 3 сут.

Отбор продукта. производят до тех нор, пока температура пласта не будет близкой к начальной пластовой, после чего возобновляют его нагрев путем закайси теплоносителя.

Благодаря периодической закачке воздуха в пласте постоянно поддерживается давление, которое позволяет производить отбор продукта в течение всего периода, пока пласт остается горячим. Кроме того, в пласте выделяется дополнительное количество тепла за счет низкотемпературного окисления высоковязкой нефти или битума кислородом, содержащимся в воздухе, создаются пути фильтрации, увеличивающие охват пласта нагревом и выделяются поверхностно-активные продукты реакции окисления, увеличивающие коэффициент вытеснения.

Все это приводит к повьпиению эффективности отбора продукта и увеличению нефтеотдачи пласта.

Пример. На Мордово-Кармальской залежи битумов, в Татарской АССР проводили работы по извлечению битуминозной нефти из пласта с помощью предлагаемого способа. Продуктивный пласт толщиной 14 м был сложен несцементированным песчаником и залегал на глубине 70 м. Горное давление составляло 17,5 кгс/см, пластовое дав2 . ление 4 кгc/cì, пластовая темперао тура 8 С, вязкость нефти в пластовых условиях 3000 сНа. Поровый объем и геологические запасы, приходящиеся на одну скважину, составляли, соответственно, 4375 м и 3360 т битумной нефти.

Технико-экономический эффект состоит в том, что предлагаемый способ позволяет увеличить отбор нефти из пласта по сравнению с известным. В известном способе за один цикл в пласт закачивают 292 т пара и 1700 нм воздуха и добывают 8 т битумной нефти.

На одну тонну добытой битумной нефти расходуют 36,5 т пара и 212,5 нмЗ воздуха. В предлагаемом способе в пласт закачивают 424 т пара и 66920 нм воздуха и добывают 55,5 т битумной нефти. На одну тонну добытой нефти расходуют 7,65 т пара и 1208 нм воздуха.

Формула изобретения

5 83433

Геологические запасы битумной нефти приходящиеся на одну скважину для опытного участка, составляют 3360 т.

Продолжительность цикла нагрев-отбор продукции в известном н предпагаемом способе составляла соответственно

29 и 50 суток. Следовательно, в год можно осуществить 1О циклов воздействия по известному и 6 циклов по предлагаемому способу, и добыть 80 и 333 rIo битумной нефти. Годовой темп отбора в известном и предлагаемом способе, соответственно, составляет 2,3 и 9,90 от геологических запасов битумной нефти, т.е. в предлагаемом способе Is темг. отбора выше в 4,3 раза. Это обусловливает сокращение сроков разработки залежей е соответствующей зкономией эксплуатационных затрат.

Способ добычи вязкой нефти илн битума из пласта нагревом, путем закачки в него теплоносителя и газа, отличающийся тем, что,, с целью снижения энергетических затрат, до последующего нагрева пласта газ эакачивают в последний периодически.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. патент США У 3330353, кл. 106-40, опублик. 1967..

2. Патент США У 3782470, кл. 166-303, опублик. 1974.

Составитель Н. Спасская

Редактор Ю. Середа Техред С.Мигунова Корректор Л. Иван .

Заказ 4030/58 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква Ж-35 Раутская наб. . 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ добычи вязкой нефти или битумаиз пласта Способ добычи вязкой нефти или битумаиз пласта Способ добычи вязкой нефти или битумаиз пласта 

www.findpatent.ru

Способ добычи вязкой нефти | Банк патентов

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Технический результат - повышение степени извлечения вязкой нефти. В способе добычи вязкой нефти предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси, содержащую, мас.%: катализатор разложения пероксида водорода - порошок оксида двух- или трех-, или четырехвалентного металла 20-50, песок или пропант остальное. Затем производят закачку в пласт одновременно 10,0-50,0%-ного водного раствора пероксида водорода и 1,0-30,0%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, затем буфера воды из системы поддержания пластового давления с последующей откачкой нефти. 5 табл., 5 пр.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки запасов вязкой и тяжелой нефти термохимическими методами.

Известен способ разработки нефтяных месторождений, включающий создание в пласте тепловой оторочки с целью нагрева призабойной зоны пласта до температуры окисления нефти с последующей закачкой смеси воды и воздуха (SU 329306, 1972).

Недостатками способа являются сложность в осуществлении, неприменимость в условиях глубокозалегающих пластов, неэффективность, связанная с быстрым прорывом газа к забою добывающих скважин.

Известен способ разработки нефтяного месторождения, включающий бурение дополнительных горизонтальных стволов между вертикальными добывающими скважинами, в одну из которых осуществляют закачку в пласт 18-50% раствора перекиси водорода со стабилизатором, в качестве которого используется крахмал, а в другую горизонтальную скважину подают 5% раствор перманганата натрия, после чего раствор пероксида водорода и перманганата натрия продавливают водой в пласт, после чего осуществляют технологическую выдержку, в ходе которой добывают нефть за счет давления продуктов реакции, после чего дополнительно вытесняют нефть путем закачивания в пласт воды (RU 2278250, 2006).

Известный способ имеет следующие недостатки: требует значительного дополнительного бурения, неприменим для добычи вязкой нефти, малоэффективен из-за значительного технологического перерыва.

Известен способ обработки призабойной зоны скважины на основе перекиси водорода, при котором производят закачку 40-55% раствора пероксида водорода с добавкой вещества, оказывающего благотворное действие на пласт, причем закачивание осуществляют через катализатор, размещенный в фильтре на хвостовике насосно-компрессорных труб (заявка RU 2004100605, 2005).

Данный способ не позволяет применять его для добычи тяжелой и вязкой нефти, т.к. при разложении концентрированного раствора пероксида водорода образуется нагретая до высокой температуры водогазовая агрессивная смесь, которая быстро разрушит подземное оборудование и может оказать отрицательное влияние на устойчивость нижней части эксплуатационной колонны. Поэтому согласно данному способу в призабойную зону можно закачать только небольшой объем раствора пероксида водорода, что недостаточно для добычи нефти.

Также известен способ добычи вязкой нефти из геологических резервуаров с использованием пероксида водорода, согласно которого в пласт закачивается раствор пероксида водорода, в который вводят замедлитель (кислота), чтобы реагент достиг частей пласта, содержащих нефть (US 4867238, 1989).

Недостатками способа являются невозможность точного определения глубины, на которую необходимо доставить реагент, и неуправляемость процесса разложения реагента в пласте, т.к. растворение в кислоте железной окалины и компонентов породы может вызвать неконтролируемое разложение пероксида водорода.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ добычи вязкой нефти, включающий термохимическую обработку призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода, предусматривающий закачку в пласт раствора перекиси водорода и технологическую выдержку для распада перекиси водорода с последующим пуском скважины в эксплуатацию (Бейлес Дж.Х. Новая методика тепловой обработки призабойной зоны скважины с использованием перекиси водорода. Нефтегазовые технологии, 1998, №5, 6, с.52-54).

Применение термохимического метода позволяет создать источник тепла, необходимый для придания подвижности вязкой нефти, непосредственно в пласте и/или на забое скважины. За счет генерирования тепла непосредственно в пласте и/или на забое скважины значительно снижаются непроизводительные потери тепла в стволе скважины, исчезает необходимость в значительной поверхностной инфраструктуре (парогенераторах, подогревателях для воды и т.п.), что позволяет применять способ в условиях глубоко залегающих пластов и месторождений, интервалы которых включают многолетние мерзлотные породы.

Недостатком известного способа являются недостаточная эффективность, обусловленная как длительной остановкой скважины на технологическую выдержку, так и отсутствием контроля за процессом разложения пероксида водорода.

Вследствие того, что в пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода, остаточная нефть может легко вступать в реакцию в пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как нет точной информации о составе минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, то процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми и их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.

Более близким к изобретению является способ термического воздействия на нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты с высоковязкой и тяжелой нефтью (RU 2447276, 2012). Согласно данному способу рабочий агент - парогазокаталитическую смесь, образованную при сжигании в каталитическом реакторе жидкой или газообразной углеродсодержащей топливной смеси за счет экзотермической реакции каталитического беспламенного окисления жидких или газообразных углеродсодержащих топливных смесей, подают под давлением в нефтесодержащие и/или керогеносодержащие пласты. Полученный при этом продукт смешивают с обогатительной смесью, содержащей катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт. Жидкая топливная смесь состоит предпочтительно из воды, метанола и перекиси водорода, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют газообразную смесь, включающую углекислый газ и азот. Газообразная топливная смесь состоит предпочтительно из метана и воздуха, при этом в качестве обогатительной смеси для получения рабочего агента используют смесь, включающую воду, азот и углекислый газ. Катализатор для обеспечения внутрипластового термопарогазокаталитического воздействия на продуктивный пласт содержит наноразмерные частицы предпочтительно благородных металлов или оксидов переходных металлов, выбранных из группы, включающей золото, платину, палладий, серебро, рутений, медь, кобальт, железо, марганец, кадмий, никель, ванадий или их комбинации.

Недостатки указанного способа заключаются в следующем. Способ требует использования сложного подземного и надземного оборудования, подачи с поверхности большого объема дорогостоящих реагентов, газов и жидкостей, включая наночастицы благородных металлов или оксидов металлов. Осуществление способа получения термопарогазокаталитического флюида приводит к разрушению прискважинной зоны пласта и самой скважины из-за высокой температуры, т.е. происходит создание аварийной ситуации. Окислительные процессы в генераторе сопровождаются образованием сажи, способной полностью прекратить поступление флюидов в пласт, что наблюдается при работе всех забойных парогазогенераторов с использованием процессов горения. Образующийся флюид содержит в своем составе много азота (инертной составляющей воздуха), что приводит к преждевременному прорыву флюида к добывающим скважинам и снижению эффекта от воздействия. Высокие затраты на оборудование и реагенты, непродолжительность воздействия при применении способа не позволяют достичь эффективности при добыче вязкой нефти.

Задачей изобретения является разработка способа добычи вязкой нефти, обеспечивающего повышение эффективности добычи вязкой нефти.

Поставленная задача достигается тем, что в способе добычи вязкой нефти предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы - катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси, содержащую, мас.%: катализатор разложения пероксида водорода - порошок оксида двух-, или трех-, или четырехвалентного металла 20-50, песок или пропант остальное, после чего производят закачку в пласт одновременно 10,0-50,0%-ного водного раствора пероксида водорода и 1,0-30,0%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, затем буфера воды из системы поддержания пластового давления с последующей откачкой нефти.

Растворимость и скорость растворения бикарбоната щелочного металла и бикарбоната аммония в воде увеличиваются по мере роста температуры. В результате выделения тепла при разложении пероксида водорода температура закачиваемой в пласт смеси будет быстро увеличиваться, что будет способствовать росту растворимости и скорости растворения солей в воде. Поэтому в пласт можно закачивать не только растворы бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, а и их суспензии в воде.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении разделения экзотермических процессов разложения пероксида водорода, бикарбоната щелочных металлов или бикарбоната аммония и процессов окисления нефти. При этом процессы разложения пероксида водорода и бикарбоната щелочного металла или бикарбоната аммония локализуются в призабойной зоне пласта, вследствие чего процесс окисления нефти происходит в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте.

В качестве бикарбонатов щелочных металлов или бикарбоната аммония используют технические бикарбонат натрия, или бикарбоната аммония, или бикарбонат калия, или их смесь.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно в призабойную зону пласта для формирования на забое катализаторной подушки с проницаемостью не ниже проницаемости призабойной зоны пласта закачивают глинистый буровой шлам, содержащий глинистые частицы-катализатор разложения пероксида водорода и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки, или суспензию смеси, содержащую, мас.%, катализатор разложения пероксида водорода - порошок оксида двух-, или трех-, или четырехвалентного металла 20-50, песок или пропант остальное. После чего производят закачку в пласт одновременно 10,0-50,0 мас.%-ного водного раствора пероксида водорода и 1,0-30,0 мас.%-ного водного раствора (суспензию) бикарбоната щелочных металлов и/или бикарбоната аммония. Сформированная катализаторная подушка быстро и эффективно разлагает пероксид водорода, что приводит к повышению температуры закачиваемой жидкости. Рост температуры приводит к термической диссоциации бикарбоната щелочного металла или бикарбоната аммония по реакциям:

где Me - ион калия или натрия.

Повышение щелочности раствора дополнительно ускоряет разложение пероксида водорода.

Таким образом, в результате процессов каталитического разложения пероксида водорода и термического разложения бикарбонатов щелочных металлов и/или бикарбоната аммония в пласт поступает горячая водогазовая смесь, содержащая кроме кислорода и углекислого газа:

- в случае использования раствора бикарбонатов щелочных металлов-карбонаты щелочных металлов;

- в случае использования бикарбоната аммония - аммиак;

- в случае использования смеси бикарбонатов щелочных металлов и аммония - карбонаты щелочных металлов и аммиак.

Температуру водогазовой смеси и содержание в ней кислорода и углекислого газа можно регулировать, меняя концентрацию пероксида водорода и бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония.

Эффективными катализаторами разложения пероксида водорода являются, например, пиролюзит (оксид марганца IV), являющийся отходом витаминной промышленности, а также оксиды двух-, трех- и четырехвалентного железа или их смесь.

В качестве катализатора разложения пероксида водорода возможно использовать глинистый буровой шлам, полученный в результате разбуривания интервалов глинистых пород. Буровой шлам содержит кроме глинистых частиц, обладающих каталитическим воздействием на процесс разложения пероксида водорода, еще и частицы песка, обеспечивающие проницаемость катализаторной подушки для воды, газов и раствора пероксида водорода.

Катализаторная подушка должна обладать не только высокой эффективностью для разложения пероксида водорода, но и высокой проницаемостью, для того, чтобы закачивание состава в пласт происходило с большой скоростью, что и обеспечивается хорошей проницаемостью катализаторной подушки. Проницаемость катализаторной подушки должна быть не ниже средней проницаемости призабойной зоны пласта. Для получения катализаторной подушки необходимой проницаемости к ней возможно добавлять песок или пропант. Порошкообразный катализатор в смеси с песком или пропантом закачивают в призабойную зону в виде суспензии в закачиваемой воде.

Целесообразно использовать технический пероксид водорода с концентрацией не выше 50 мас.%. Использование более концентрированного раствора не рекомендуется в целях обеспечения безопасности. Для закачивания используют растворы пероксида водорода с концентрацией от 10 до 50 мас.%, которые готовят из более концентрированных растворов путем разбавления водой, не содержащей солей тяжелых металлов.

Используемый в заявляемом изобретении реагент - пероксид водорода является высокореакционным соединением, способным быстро разлагаться с выделением большого количества тепла и кислорода, который является эффективным окислителем. Многие вещества и особенно поверхности (например, горных пород, черных металлов и т.п.) являются эффективными катализаторами экзотермического разложения пероксида водорода. Нефть также ускоряет распад пероксида водорода. Кислород является высокоэффективным окислителем нефти, причем реакция сопровождается большим выделением тепла (70-100 ккал/моль поглощенного кислорода).

В пласте и призабойной зоне пласта содержится большое количество твердых веществ (минералов, железной окалины и т.п.) природного и техногенного происхождения, являющихся эффективными катализаторами разложения пероксида водорода. Остаточная нефть может легко вступать в реакцию с пероксидом водорода и кислородом с выделением большого количества тепла. Так как невозможно точно знать состав минералов и веществ на забое и в призабойной зоне пласта, процессы разложения пероксида водорода и реакция окисления нефти являются неуправляемыми, их неконтролируемое развитие может привести к серьезным осложнениям при добыче нефти. Высокоэкзотермические процессы разложения пероксида водорода и окисления нефти могут привести в условиях ограниченного теплоотвода к поджигу пласта, что недопустимо.

Разделение процессов разложения пероксида водорода, термической диссоциации бикарбоната щелочного металла, например натрия и/или бикарбоната аммония, и процессов окисления нефти делает процесс воздействия регулируемым и управляемым, позволяет избежать чрезмерного разогрева призабойной зоны пласта и связанных с этим процессов разрушения породы и повреждения подземного оборудования. Перегрев призабойной зоны будет также приводить к непроизводительной потере тепла в выше- и нижележащие интервалы пласта, не содержащие нефти.

Использование совокупности описываемых признаков приводит к неожиданному результату - увеличению глубины проникновения окислителя в пласт, что обеспечивает увеличение глубины обработки и позволяет процессу окисления нефти протекать в удаленной от прискважинной зоны пласта области и/или непосредственно в пласте и, как следствие, приводит к повышению степени извлечения вязкой нефти.

В нижеприведенной таблице 1 приведена оценка значений температуры водогазовой смеси, поступающей в пласт после полного разложения пероксида водорода. Оценку проводят исходя из теплового эффекта реакции разложения, равного 22,6 ккал/моль, средней теплоемкости реакционной смеси 1 кал/г*°С и исходной температуры раствора, равной 20°С.

При концентрации пероксида водорода, равной и выше 10 мас.%, температура смеси достаточна для начала самопроизвольной реакции автоокисления нефти кислородом, которая сопровождается выделением 70-100 ккал/моль поглощенного кислорода.

Тепло, выделившееся в ходе реакции автоокисления остаточной нефти, позволит поддерживать высокую температуру воды и компенсировать потери тепла в выше- и нижележащие горизонты, а также на нагрев породы коллектора и пластовых флюидов.

В таблицах 2-4 приведен примерный состав водогазовой смеси, образовавшейся при каталитическом и термическом разложении растворов, содержащих пероксид водорода, бикарбонат аммония и/или бикарбонат натрия. При расчете приняли, что все реакции разложения идут количественно. При расчете объемной доли газов в газовой фазе не учитывали растворимость газов в нагретом до высокой температуры водном растворе.

Данные табл.2-4 показывают, что реакционная смесь, образующаяся в результате термического разложения смеси растворов пероксида водорода и бикарбоната натрия и/или аммония, содержит значительное количество СО2, снижающего вязкость нефти, и значительное количество щелочных компонентов, улучшающих смачиваемость коллектора водой, что также способствует повышению эффективности вытеснения нефти.

Для продвижения тепловой оторочки в пласте и для более полного использования тепла процесса в пласт закачивают воду из системы поддержания пластового давления.

Способ иллюстрируется нижеприведенными примерами, не ограничивающими его использование.

Пример 1

Проницаемость катализаторной подушки определяется экспериментально. Первоначально определяют проницаемость для воды пласта в зоне воздействия путем использования кернового материала месторождения.

Затем выбранный катализатор (например, Fе2О3) смешивают в различных весовых отношениях с выбранным для этого песком или пропантом, набивают этой смесью корпуса моделей пласта, насыщают водой и измеряют проницаемость по воде стандартными методами. Затем по результатам исследования выбирают состав, имеющий проницаемость выше, чем проницаемость призабойной зоны пласта.

Пример определения приведен в таблице 5.

Средняя проницаемость призабойной зоны пласта месторождения составляет 0,85 мкм2. Нижеприведенные данные показывают, что для создания катализаторной подушки рекомендуется использовать смесь, содержащую 20-30 мас.% катализатора и песок - остальное.

Пример 2

В пласт с вязкой нефтью закачивают 15 т 10%-ной суспензии глинистого бурового шлама для создания катализаторной подушки и буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 10%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната натрия (в зависимости от температуры используемой воды), затем переходят на закачивание воды из системы поддержания пластового давления (ППД). Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 9720 т нефти. Технологическая эффективность составляет 54 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Пример 3

В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5 мас.% реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5 мас.% речного песка фракции менее 0,5 мм для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и затем буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 30%-ного водного раствора бикарбоната натрия. Затем закачивают воду из системы ППД. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 12600 т нефти. Технологическая эффективность составляет 52,5 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Пример 4

В пласт с вязкой нефтью закачивают 5 т 10%-ной суспензии глинистого бурового шлама для создания катализаторной подушки и буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 200 т 30%-ного водного раствора пероксида водорода и 600 т 5%-ного водного раствора или суспензии бикарбоната натрия (в зависимости от температуры используемой воды), затем переходят на закачивание воды из системы поддержания пластового давления (ППД). Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 3870 т нефти. Технологическая эффективность составляет 64,5 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Пример 5

В пласт с вязкой нефтью закачивают 20 т суспензии, содержащей 5 мас.% реагента ЖС-7 (порошок оксида трехвалентного железа) и 5 мас.% речного песка фракции менее 0,5 мм ,для создания в призабойной зоне пласта слоя твердого катализатора и затем буфер воды. После этого в скважину закачивают одновременно 600 т 20%-ного водного раствора пероксида водорода и 200 т 30%-ного водного раствора бикарбоната натрия. Затем закачивают воду из системы ППД. Из добывающих скважин участка добывают нефть. В результате воздействия добывают 6400 т нефти. Технологическая эффективность составляет 53,3 т нефти на 1 т 100%-ного пероксида водорода.

Таким образом, по сравнению с известным, описываемый способ имеет более высокую эффективность.

Проведение описываемого способа с использованием иных, оговоренных выше, концентраций перекиси водорода, водного раствора или суспензии бикарбоната щелочного металла и/или бикарбоната аммония, видов используемых катализаторов, а также карбоната щелочного металла приводят к аналогичным результатам.

Применение описываемого способа позволяет разрабатывать запасы вязкой и тяжелой нефти из глубокозалегающих пластов, т.е. в тех случаях, когда традиционные тепловые методы, основанные на подаче теплоносителей с поверхности, неэффективны.

bankpatentov.ru