СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И БИТУМОВ
DEVELOPMENT METHOD OF DEPOSITS OF HIGH-VISCOSITY OILS AND BITUMENS

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, в частности к разработке залежей высоковязких нефтей и битумов и может быть использовано для увеличения проницаемости призабойной зоны путем теплового воздействия и импульсной обработки давлением.
Известен способ заканчивания скважины и устройство для его осуществления (патент №2271441, опубл. 2006.03.10), включающий спуск селективного кумулятивного перфоратора, содержащего секции с отдельным кумулятивным зарядом в каждой секции, создание подруба в горной породе с образованием в пласте веера каналов в плоскости, перпендикулярной оси скважины путем посекционного совмещения кумулятивных зарядов с плоскостью подруба и последовательного их выстреливания. Производят импульсный гидроразрыв пласта.
Однако для осуществления импульсного гидроразрыва необходимо применение кумулятивного перфоратора и проведение дополнительной перфорации.
Известен способ обработки призабойной зоны пласта скважины (патент №2394983, опубл. 2010.07.20), предназначенный для повышения эффективности импульсной обработки скважин за счет образования микро- и более глубоких трещин в призабойной зоне и включающий спуск в скважину погружного генератора импульсов давления, состоящего из корпуса с расположенным в нем рабочим агентом из композиционного материала на основе гранулированной аммиачной селитры и эпоксидного компаунда. Перед основной импульсной обработкой интервала перфорации осуществляют предварительную импульсную обработку этого же интервала перфорации с продолжительностью до 0,005 сек, частотой за это время не менее 4 импульсов и величиной наибольшей амплитуды импульсов, составляющей до 5-6 величин горного давления.
Однако погружной генератор импульсов создает в призабойной зоне одноразовое воздействие импульсами давления, после которого требуется спуск в скважину до уровня перфорации новой порции рабочего агента.
Известен способ обработки прискважинной зоны пласта (патент №2266404, опубл. 2005.12.20), включающий создание периодических импульсов давления в прискважинной зоне пласта в виде перемещающейся по полости скважины ударной волны, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье с применением вентилей, один из которых соединяет полость скважины со сливной емкостью, второй - с источником жидкости, находящейся под давлением.
Однако призабойная зона плохо промывается скважинной жидкостью, поскольку гидроудар имеет короткое время воздействия, в течение которого трещины пласта в течение ударного воздействия не успевают полностью раскрываться и смыкаться.
Известен способ разработки залежей высоковязких нефтей и битумов (патент №2418163, опубл. 2011.05.10), который включает прогрев пласта, сбор продукции в подземной емкости и ее откачку на поверхность насосами, причем прогрев пласта для приведения его продукции в текучее состояние осуществляют комбинированным воздействием электромагнитных и акустических полей, создаваемых излучателями, помещенными в горизонтальные скважины с возможностью периодического перемещения. Излучатели соединены через устьевые уплотнители и соответствующие линии передач внутри скважины с наземными генераторами высокочастотных и акустических колебаний.
Однако электромагнитные и акустические поля оказывают низкое воздействие на высоковязкие нефти по сравнению с барообработкой или закачкой теплоносителя, кроме того, необходимо размещение излучателей полей в скважине с возможностью периодического перемещения.
Известен способ осуществления импульсного гидроразрыва (патент №2392425, опубл. 2010.06.20), взятый за прототип, при осуществлении которого формируют перепады давления между призабойной зоной и полостью в виде перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости, образующейся при периодическом открывании полости скважины на устье для вытекания скважинной жидкости, находящейся под давлением, и повышения давления в скважине при соединении ее полости с источником жидкости, находящейся под давлением, при этом предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем создают перепад давления, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта.
Однако создание перепадов давления в скважине, вскрывающей залежь с высоковязкой нефтью с целью увеличения проницаемости, малоэффективно без одновременного применения теплового воздействия.
Техническим результатом изобретения является комплексная обработка скважины, вскрывающей залежь с высоковязкой нефтью, сочетанием теплового циклического и импульсного воздействия давлением.
Технический результат достигается тем, что, применяя способ разработки залежей высоковязких нефтей и битумов, включающий закачивание в полость скважины жидкости, формирование перепадов давления между призабойной зоной и полостью скважины путем создания периодических импульсов давления в призабойной зоне в виде перемещающейся по полости скважины волны движения массы жидкости, открывание и закрывание полости скважины на устье для вытекания скважинной жидкости, находящейся под давлением, осуществляют вентилем слива жидкости, повышают давление в скважине соединением устья скважины с источником жидкости, находящейся под давлением, путем открытия вентиля долива жидкости, перед доливом жидкости предварительно оценивают время перемещения волны движения массы жидкости от устья до призабойной зоны и длительность расширения и смыкания трещин пласта, устанавливают в полости скважины исходное давление, при котором трещины пласта сомкнуты, затем вентиль долива жидкости открывают на время, в течение которого волна движения массы жидкости достигает призабойную зону и воздействует на трещины пласта, затем закрывают вентиль долива жидкости и открывают вентиль слива жидкости для снижения давления в скважине до величины исходного, операции проведения периодических импульсов давления в призабойной зоне совмещают с операциями теплоциклической обработки скважины путем чередования серии импульсов давления с количеством, амплитудой и длительностью импульсов в серии, определяемыми физическими параметрами нефтяной залежи, и последующей закачки теплоносителя в скважину с продавливанием его в трещины пласта, образовавшиеся при проведении серии импульсов давления.
Такой способ позволяет создавать трещины пласта для закачивания в них теплоносителя, а также снижать вязкость нефти за счет двух факторов - повышения температуры закачкой теплоносителя и разрушения молекулярных структуры вязкой нефти воздействием переменного давления.
Способ реализуют следующим образом. На устье скважины устанавливают вентили, первый из которых соединяет полость НКТ со сливной емкостью, второй - затрубное пространство с источником жидкости, находящейся под давлением, например линией жидкости, предназначенной для закачки в нагнетательные скважины или насосным агрегатом, третий - с генератором теплоносителя. Жидкость закачивают в скважину до уровня исходного давления, при котором трещины пласта сомкнуты.
В момент открывания вентиля долива жидкость из источника жидкости под давлением начинает перетекать в скважину. На устье образуется область высокого давления, которая перемещается к призабойной зоне и приводит в движение скважинную жидкость. Под воздействием давления, прикладываемого на устье, скорость движения массы скважинной жидкости увеличивается. При достижении зумпфа скважины волна движения жидкости упирается в препятствие и резко замедляется, что сопровождается повышением давления. Перепад давления при гидроударе рассчитывается по формуле Жуковского:
ΔP=ρ·Δv·c,
где ΔP - повышение давления в призабойной зоне при гидроударе; ρ - удельная плотность жидкости; Δv - изменение скорости движения жидкости в процессе гидроудара (при полной остановке - скорость потока перед остановкой); c - скорость распространения ударной волны.
Повышение давления в области призабойной зоны приводит к расширению существующих и образованию новых трещин. Перемещение массы жидкости в призабойной зоне способствует ее промывке, отрыву адсорбционных отложений от стенок поровых каналов и трещин, а также расшатыванию и выкрашиванию низкопроницаемых фрагментов скелета пласта.
Через отрезок времени, достаточный для расширения трещин пласта, закрывают вентиль долива и открывают вентиль слива жидкости, что сопровождается снижением давления в скважине. При достижении исходного давления трещины пласта смыкаются, вентиль слива закрывают. Количество повторений операции повышения давления в призабойной зоне, а также амплитуду и длительность гидроударов выбирают на основании физических параметров скважины (глубина, проницаемость коллектора, вязкость нефти и т.д.). Скважинная жидкость может содержать химические реагенты для более производительной обработки.
Инерция массы движущейся жидкости создает повышенное давление вблизи призабойной зоны и в малой степени влияет на верхнюю и среднюю часть колонны. Движение многотонной массы жидкости оказывает воздействие как на призабойную зону, так и массив пласта. Инфранизкие частоты имеют малое затухание, поэтому периодические изменения забойного давления передаются в виде волн низкой частоты по простиранию пластов и способствуют перераспределению напряжений в массиве, что положительно влияет на нефтеотдачу.
Неньютоновские нефти, подвергнутые обработке давлением, проявляют ньютоновские свойства на протяжении периода времени от минут до нескольких суток. Переменное давление, создаваемое периодическими гидроударами, разрушает молекулярную вязкопластичную структуру нефти и увеличивает ее текучесть.
После проведения серии гидроударов при закрытых вентилях долива и слива жидкости открывают вентиль подачи теплоносителя. Теплоноситель закачивают в трещины пласта, образовавшиеся при проведении гидроударов, причем гидравлическое сопротивление коллектора после обработок давлением уменьшается в связи с разрушением вязкоупругой молекулярной структуры нефти. С другой стороны повышение температуры пласта за счет закачки теплоносителя облегчает разрушение вязкоупругой структуры нефти при очередной подаче серии импульсов давления.
Отбор нефти из обрабатываемой скважины производят в периоды между проведением комплексной обработки залежи тепловой и гидроударной обработками, либо отбирают нефть через соседние скважины.
Возможна одновременная обработка залежи с высоковязкой нефтью тепловым воздействием и импульсной обработкой давлением, при которой теплоноситель подают с поверхности к призабойной зоне через насосно-компрессорную трубу, а импульсы давления - через затрубное пространство, либо импульсы давления через насосно-компрессорную трубу, а теплоноситель через затрубное пространство.
Обработка залежи высоковязкой нефти импульсами давления значительно дешевле нагнетания в пласт теплоносителя. Совмещение теплового воздействия и импульсной обработки давлением способствует экономии теплоносителя и средств для его подготовки.