СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ИЛИ БИТУМА
METHOD OF DEVELOPMENT OF DEPOSIT OF HIGH VISCOUS OIL OR BITUMEN

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.
Известен «Способ добычи вязкой нефти или битума из пласта» (патент №2223398, МПК 7 Е21В 43/24, опубл. в бюл. №4 от 10.02.2004 г.) нагревом путем закачки в него теплоносителя и газа, при этом в качестве газа используют смесь неконденсирующихся газов, образующихся в процессе сгорания жидкого топлива, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
азот 15,2-19,0;
углекислый газ 4,8-6,0,
при этом содержание газа составляет 20-25 мас.%, а закачку смеси пара и газа производят из расчета:
π
Q см=1,24h3,
где Q см - количество закачиваемого парогаза, т;
3
1,24 - установленный экспериментальными работами коэффициент учета парогаза на 1 м призабойной зоны;
h - толщина работающей части пласта, м, при давлении 0,2-0,8 МПа от давления гидроразрыва пласта, рассчитываемого по формуле
грп
г
δ
Р=Р+,
г
где Р - давление горное, МПа;
δ - давление, связанное с преодолением сил сопротивления горных пород разрушению, принимаемое равным от 1,5 до 3 МПа в зависимости от плотности пород, причем давление закачки не должно превышать 0,8 давления гидроразрыва пласта во избежание его разрыва.
Недостатком данного способа является то, что в силу анизотропии фильтрационно-емкостных свойств битумонасыщенного коллектора по истечении определенного времени воздух из нагнетательных скважин начинает прорываться к забоям добывающих скважин. Это происходит в силу более высокой подвижности газа по сравнению с подвижностью разжиженных продуктов прогрева природного битума. При прорыве нагнетаемого газа к забоям реагирующих скважин происходит ухудшение охвата продуктивного тела газовым воздействием, сопровождаемое падением пластового давления, что приводит к неизбежным потерям в количестве добываемой продукции.
Наиболее близким по технической сущности является «Способ разработки залежей высоковязкой нефти или битума» (патент №2247830, МПК 7 Е21В 43/24, опубл. в бюл. №7 от 10. 03. 2005 г.) путем создания внутрипластового очага горения, включающий циклическую закачку воздуха как окислителя с изменением темпа его закачки через нагнетательные скважины и отбор высоковязкой нефти (ВВН) или битума через добывающие скважины, при этом оптимальную частоту циклов закачки окислителя определяют по формуле:
1/2ц
2
X
t=L/2,
1/2ц
где t - длительность полуцикла закачки воздуха в пласт, сут;
L - характерная длина пласта, м;
X
- средняя пьезопроводность пласта,
µ
=к/cm,
µ
где  - вязкость ВВН или битума, Па·с;
2
к - проницаемость пласта, мкм;
m - пористость пласта, доли единицы;
с - коэффициент упругоемкости пласта, 1/МПа,
при этом амплитуду колебаний расхода нагнетаемого воздуха определяют как отношение превышения или снижения уровня нагнетания воздуха над средним объемом нагнетания при циклическом внутрипластовом горении к среднему уровню закачки воздуха при его стационарной закачке по формуле
i3
03
03
B=(Q-Q)/Q,
где В - амплитуда колебаний расхода нагнетаемого воздуха;
i3
i3min
3
Q - максимальный или минимальный уровень закачки воздуха в зависимости от фазы цикла при циклическом внутрипластовом горении (Q=0), нм/сут;
03
03
i3
3
Q - средний уровень стационарной закачки воздуха (Q=Q/2), нм/сут;
i - номер цикла (i=1,2),
причем начало циклической закачки воздуха определяют по времени прорыва газа горения в эксплуатационную скважину при стационарной закачке окислителя по пропластку с большей проницаемостью, при этом периодически изменяют местоположение точек нагнетания воздуха и отбора ВВН или битума, а проявление эффекта от циклического воздействия определяют в виде дополнительной добычи по устойчивым интегральным зависимостям объема извлеченных ВВН или битума и закачанного воздуха вида:
возд
Q(t)=f[Q(t)],
где Q(t) - накопленный объем добытых ВВН или битума с участка к данному времени отслеживания, т;
возд
3
Q(t) - накопленный объем закачанного воздуха к данному моменту, м.
Недостатками данного способа является неконтролируемый прорыв закачиваемого агента в добывающую скважину, что ведет к значительному увеличению обводненности извлекаемой продукции из добывающих скважин.
Задачей изобретения является создание способа разработки залежей высоковязкой нефти или битума, позволяющего исключить неконтролируемый прорыв закачиваемого агента в добывающую скважину и снизить обводненность извлекаемой продукции из добывающих скважин.
Поставленная задача достигается описываемым способом разработки залежей высоковязкой нефти или битума, основанным на применении технологии внутрипластового горения путем закачки в пласт через нагнетательную скважину воздуха с последующим отбором продукта из соседних добывающих скважин.
Новым является то, что с целью предотвращения неконтролируемого прорыва закачиваемого агента в добывающую скважину закачиваем через нагнетательную скважину порцию раствора карбамида с последующей продавкой в зону горения воздухом под высоким давлением.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Закачка раствора карбамида производится по колонне НКТ агрегатом ЦА-320 в нагнетательную скважину при закрытом межтрубном пространстве. Закачанный объем затем продавливается в пласт воздухом, нагнетаемым компрессорами по воздуховоду.
Продавленный в пласте раствор движется по образовавшимся дренажным каналам к забою реагирующей скважины в зону внутрипластового горения, где температура пласта поднимается свыше 80°С. После того как продавленный раствор достигнет устья реагирующей скважины, ее закрывают на термокапиллярную пропитку (примерно на сутки), чтобы закачанный раствор карбамида прореагировал в «горячей» зоне пласта. При этом закачку воздуха в нагнетательную скважину не прекращают, чтобы поднять пластовое давление, а также чтобы закачанный агент смог продавиться глубже в пласт, охватив тем самым не затронутые внутрипластовым горением участки битумонасыщенного коллектора.
В пласте под действием высокой температуры карбамид гидролизуется с образованием углекислого газа и аммиака (суммарная реакция гидролиза карбамида представлена в формуле 1). Углекислый газ, в отличие от аммиака, значительно лучше растворим в битуме, чем в воде. При этом происходит снижение вязкости разогретого вблизи фронта горения битума, который устремляется в зону дренажных каналов, образовавшихся за счет прорыва газа, и постепенно их заполняет.
После суточной выдержки реагирующую скважину открывают на излив. При этом под влиянием возросшего пластового давления скважина начинает активно изливать воду и образовавшийся конденсат, одновременно подтягивая за собой из застойных зон пласта разжиженный битум, который ранее вступил в реакцию с закачанным водным раствором карбамида.
Растворенный в воде карбамид достаточно устойчив до 80°С. При температуре выше 80°С он гидролизуется с образованием аммиака и углекислого газа.
Суммарная реакция гидролиза:
Новым является также то, что углекислый газ и аммиак снижают набухание глинистых минералов породы-коллектора и тем самым способствуют сохранению начальной проницаемости пласта. Кроме того, благодаря своей щелочности (рН 9÷10) замедляется процесс коррозии металла глубинно-насосного оборудования.
На основе детального анализа полученных промысловых данных были подготовлены предварительные рекомендации по выбору скважин под закачку раствора карбамида, сущность которых заключается в следующем:
1. Температура в интервале перфорации реагирующих скважин должна быть не менее 80°С.
3
2. Дебит жидкости реагирующих скважин должен быть менее 0,5 м/сут.
2
3. Процент содержания кислорода (O) в выделяющемся газе реагирующей скважины (как результат прорыва нагнетаемого воздуха из нагнетательной скважины) должен быть ≥5-6%.
2
4. Процент содержания углекислого газа (СО) в выделяющемся газе реагирующей скважины (как один из показателей наличия внутрипластового горения) должен быть ≥15%.
5. Показатели по пп.1, 2, 3, 4 должны проявляться в одной и той же скважине одновременно.
Предлагаемый способ разработки залежей высоковязкой нефти или битума позволяет исключить неконтролируемый прорыв закачиваемого агента в добывающую скважину и снизить обводненность извлекаемой продукции из добывающих скважин, а также выработать не затронутые внутрипластовым горением участки битумонасыщенного коллектора.