способ разработки месторождений трудноизвлекаемых углеводородов

Формула изобретения

Способ разработки месторождения трудноизвлекаемых углеводородов, заключающийся в проведении газодинамического разрыва пласта путем инициирования горения горючей смеси с выделением высокотемпературных газообразных продуктов и осуществлением комплексного механического, термического и физико-химического воздействия на пласт, отличающийся тем, что используют водную горюче-окислительную смесь, которую предварительно перед инициированием ее горения закачивают в скважину, инициируют ее горение с помощью порохового генератора давления, обеспечивающего дополнительно образование в пласте сетки мелких трещин, размер которых увеличивают на этапе горения водной горюче-окислительной смеси, при этом температуру горения в зоне горения горюче-окислительной смеси обеспечивают 1100-1600°К, причем проводят газодинамический разрыв пласта, свойства которого при динамическом нагружении обеспечивают образование остаточных трещин, не требующих закрепления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области разработки месторождений трудноизвлекаемых углеводородов и может быть использовано, в частности, для разложения пластовых газогидратов (клатратов) и улучшения коллекторских свойств прискважинной зоны продуктивного пласта газогидратного месторождения.

Известны способы разработки месторождений трудноизвлекаемых углеводородов с применением различных приемов воздействия на пласт, например, с использованием механического воздействия на геологическую среду (RU № 2007109548, 2007), формирования теплового поля в пласте (RU № 2231635, 2004), формирования теплового потока посредством инициирования внутрипластового горения подачей окислителя такого, как воздух, кислородсодержащая газовая смесь (RU № 2306410, 2007), использования в качестве теплоносителя радиоактивных углеводородов (RU № 2211319, 2003).

Однако реализация указанных способов сопряжена с необходимостью применения сложного технологического оборудования и, как следствие, высоких затрат, обеспечения безопасной транспортировки и закачки жидких радиоактивных отходов, герметичности подземного хранилища, а также с созданием системы радиационной и экологической безопасности.

Известен способ разработки месторождений трудноизвлекаемых углеводородов, а именно способ разработки газогидратных залежей (RU № 2230899, 2004).

Указанный способ включает эксплуатацию подземных техногенных полостей, при котором осуществляют бурение наклонной или горизонтальной скважины с учетом ориентации трещиноватости и с ответвлениями от эксплуатационного ствола скважины вниз, с возможностью установки башмаков обсадных колонн в нижележащем слое самой газогидратной залежи, с образованием свайного крепления с более чем одной сваей для поддержания наклонного или горизонтального эксплуатационного участка обсадной колонны и возможности эксплуатации подземных техногенных полостей, с заданными их размерами и неизменным или заданным перемещением вверх их положения в залежи при применении теплоносителя, и трещин гидроразрыва.

Недостатки указанного способа заключаются в сложности технологии эксплуатации, что связано, в частности, с необходимостью бурения наклонной или горизонтальной скважин с учетом ориентации трещиноватости и с ответвлениями от эксплуатационного ствола скважины, а также с необходимостью поддержания наклонного или горизонтального эксплуатационного участка обсадной колонны.

Более близким к изобретению является способ разработки месторождений трудноизвлекаемых углеводородов, заключающийся в проведении газодинамического разрыва пласта путем предварительного введения в скважину горючей смеси и инициирования ее горения с выделением высокотемпературных газообразных продуктов и осуществлением комплексного механического, термического и физико-химического воздействия на пласт (RU 2300629, 2007).

Газодинамическое воздействие включает проведение перфорации по всем интервалам обрабатываемого пласта, сборку бескорпусного секционного заряда путем пропускания составной штанги через центральный канал с развитой поверхностью каждой секции заряда, стягивания и поджатия секций заряда вплотную друг к другу, расположения ниже собранных секций заряда рассеивателя отвода газового потока, образующегося при горении секций заряда, с проходными отверстиями, установку заряда в интервал перфорации, сжигание секций заряда, сопровождающееся повышением температуры, образованием горячих пороховых газов и создания импульса давления. Одновременно с газодинамическим воздействием на пласт осуществляют дополнительное химическое или тепловое воздействие на этот пласт, для чего в интервал перфорации в герметичных отсеках герметичного контейнера с внутренней полостью, представляющей собой центральный канал секций заряда и внутреннюю полость рассеивателя отвода газового потока, доставляют несколько веществ с возможностью смешивания их между собой горячими пороховыми газами и вступления в реакцию при сжигании секций заряда, разгерметизации контейнера и его отсеков. При этом обеспечивают поступление продуктов реакции в скважинную жидкость и трещины пласта с пороховыми газами под действием импульса давления.

Недостаток способа заключается в сложной технологии проведения способа и, как следствие, в значительных затратах средств и времени, связанных с установкой и эксплуатацией дорогостоящего оборудования.

Задачей изобретения является упрощение технологии проведения способа и сокращение затрат на его осуществление.

Поставленная задача достигается описываемым способом разработки месторождения трудноизвлекаемых углеводородов, заключающимся в проведении газодинамического разрыва пласта путем инициирования горения горючей смеси с выделением высокотемпературных газообразных продуктов и осуществлением комплексного механического, термического и физико-химического воздействия на пласт, при котором, согласно изобретению, используют водную горюче-окислительную смесь, которую предварительно перед инициированием ее горения закачивают в скважину, инициируют ее горение с помощью порохового генератора давления, обеспечивающего дополнительно образование в пласте сетки мелких трещин, размер которых увеличивают на этапе горения водной горюче-окислительной смеси, при этом температуру горения в зоне горения водной горюче-окислительной смеси обеспечивают 1100-1600°С, причем проводят газодинамический разрыв пласта, свойства которого при динамическом нагружении обеспечивают образование остаточных трещин, не требующих закрепления.

Сущность изобретения иллюстрируется на примере извлечения природного газа, находящегося в пласте в твердом гидратном состоянии. Способ осуществляют следующим образом.

С помощью перфоратора вскрывают низ продуктивной части. В скважине после ее перфорации и давления проводят газодинамический разрыв пласта.

Для этого в скважину закачивают водную горюче-окислительную смесь.

В качестве водной горюче-окислительной смеси (ТГК) можно использовать, например, смесь аммиачной селитры 54% масс., карбамида 14% масс. и воды - до 100% масс., антифриза или нефти, аммиачной селитры и воды и др.

После этого в скважину спускают пороховой генератор и по команде с земной поверхности инициируют горение водной горюче-окислительной смеси.

При этом принимают меры по предотвращению разбавления ТГК пластовой водой или промывочными жидкостями. Для выполнения этого требования в необходимых случаях применяют разделительные резиновые или поролоновые пробки, разделительные гидрофобные жидкости либо сокращают время нахождения ТГК в скважине до его сжигания.

Количество закачиваемой ТГК в скважину определяют с учетом геолого-технологических особенностей скважины.

Горение в скважине, полностью или частично заполненной жидкостью, сопровождается образованием большого количества газообразных продуктов горения в замкнутом объекте, что приводит к повышению давления и температуры до значений, достаточных для разрыва породы коллектора. Спад давления в скважине происходит в форме его пульсации с затухающей амплитудой в течение времени, значительно превышающего время горения пороховых зарядов и ТГК. В результате пласт подвергается комплексному механическому, термическому и физико-химическому воздействию.

Механическое воздействие проявляется в образовании в околоскважинном массиве остаточных трещин. Оно определяется величиной создаваемого в скважине давления, характером изменения его во времени и продолжительностью действия.

Механическое воздействие осуществляется в два этапа. На первом этапе образуется импульс давления, характеризующийся крутым нарастанием давления высокой амплитудой и малым временем действия (доли секунды). Таким образом, посредством порохового генератора не только воспламеняется ТГК, но и происходит образование в пласте сетки мелких трещин. На втором этапе происходит сгорание жидких ТГК, это приводит к образованию импульса давления, характеризующегося длительным временем действия (несколько секунд) и амплитудой давления, достаточной для разрыва пласта и увеличения размеров мелких трещин, образованных на первом этапе.

Образовавшиеся в пласте остаточные трещины не требуют закрепления, что обусловлено свойствами горных пород, выражающимися в необратимом деформировании при динамическом нагружении и разгрузке и возможностью создания в скважине необходимого соотношения между скважинным, пластовым и горным давлением.

Размеры образующихся трещин и их ориентация зависят от величин создаваемого в скважине давления, темпа его роста во времени и продолжительности действия импульса давления. Оценки показывают, что протяженность образуемых с помощью описываемой технологии (технологии ГДРП) трещин достигает 25-30 м. Температура в зоне горения может достигать 1100-1600К. При горении ПГД и ТГК образуются CO₂, CO, N₂ , НСl.

Создание системы трещин пороховыми генераторами давления с последующей обработкой их высокотемпературными продуктами реакции, образовавшимися при инициировании горения водной горюче-окислительной смеси за счет развития при этом высокого давления и температуры в замкнутом объеме, обеспечивает увеличение объема трещин в породе.

Приведенный пример иллюстрирует изобретение, но не ограничивает его.

Описываемый способ можно использовать также при разработке месторождений трудноизвлекаемых углеводородов, таких как высоковязких нефтей, высоковязких углеводородов нефтяного происхождения, например битумов.

Примеры конкретного проведения способа приведены в таблице.

В таблице приведены характеристики месторождений и результаты проведения промысловых испытаний технологии описываемого способа в скважинных условиях.

В качестве водной горюче-окислительной смеси используют смесь аммиачной селитры 54% масс., карбамида 14% масс. и воды - до 100% масс.

В таблице используют следующие условные обозначения: Кп, % отн. - коэффициент пористости; Кпр, Мд - коэффициент проницаемости; Qн, т/сут - дебит нефти; Qв, %масс.- дебит воды; AB_1-2, АВ₁, БВ ₆, ЮВ₁ - водяные и нефтяные пласты.

Из данных таблицы следует также, что данный способ позволяет увеличить производительность скважин в пределах заданного времени освоения месторождений.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет использовать более простую технологию, недорогостящие оборудование и реагенты для его осуществления.