Способ увеличения нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) 21 43/00 (2006.01) 21 43/24 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ вещества,инициирующие химическое взаимодействие компонентов между собой с выделением тепловой энергии. В качестве катализатора применяется, например, дихромат аммония, в качестве вещества, снижающего начальную температуру взаимодействия компонентов, применяется, например, сахароза, в качестве веществ, инициирующих взаимодействие компонентов монотоплива между собой применяют,например, нитрат натрия или калия. После насыщения песчано-гравийного коллектора таким составом в зоне напорной скважины, в скважину подают монотопливо, содержащее как горючий, так и окислительный компонент монотоплива. За счет инициирующих веществ при контакте ранее закаченной в коллектор горючей части монотоплива и окислительного компонента в подаваемом монотопливе происходит взаимодействие компонентов с выделением тепловой энергии и парогаза. Песчано-гравийный коллектор в области нагнетательной скважины прогревается,что способствует дальнейшему протеканию реакции взаимодействия компонентов монотоплива уже без вспомогательных компонентов. Образующийся горячий парогаз пронизывает нефтеносный пласт,разогревая содержащуюся в нем нефть, вязкость которой за счет термического воздействия снижается. Прогретая нефть при пониженной вязкости откачивается из промысловых скважин обычными методами. Благодаря предложенному методу исключается применение сложного парогазогенератора,опускаемого в скважину. Все оборудование для организации способа применяется наземное,включающее емкости с компонентами монотоплива и другими реагентами, а также насосные агрегаты для закачки растворов компонентов монотоплива и самого монотоплива с системой трубопроводов,запорной и регулирующей аппаратуры. Метод позволяет увеличить нефтеотдачу нефтеносных пластов при высокой вязкости нефти, а также обеспечивает более глубокое извлечение нефти при использовании наземного оборудования и скважин при их обычном обустройстве.(72) Надиров Надир Каримович Бузова Ольга Васильевна Некрасов Вадим Георгиевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-инженерный центр Нефть Национальной Инженерной Академии Республики Казахстан(54) СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ С ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТЬЮ(57) Изобретение относится к области нефтедобычи. Высоковязкая нефть создает технические проблемы при ее добыче, а также увеличивает стоимость добытой нефти. При высокой вязкости нефти применяют методы снижения вязкости нефти при помощи теплового воздействия на нефтеносный пласт. Перспективным методом является применение монотоплива,содержащего горючий и окислительный компоненты. Для исключения применения сложного по конструкции и управлению процессами реактора,опускаемого в скважину до уровня нефтеносного пласта, необходимого для получения парогаза, при высоком давлении и повышенной температуры, для теплового воздействия на пласт предложен метод обеспечивающий организацию термического разложения и сгорания продуктов газораспада монотоплива непосредственно в песчано-гравийном коллекторе нефтеносного пласта в области нагнетательной скважины. Для реализации такого процесса предварительно производят насыщение песчаногравийного коллектора в области нагнетательной скважины раствором,содержащим горючий компонент монотоплива без включения в него окислителя окислительного компонента монотоплива. Кроме того, в этот раствор вводят катализатор, ускоряющий процесс взаимодействия компонентов, вещество, снижающее начальную температуру взаимодействия компонентов, а также Изобретение относится к области добычи нефти. Способ применим при высокой вязкости нефти,залегающей в нефтеносном пласте. В мире имеется много залежей высоковязкой нефти. Мировые запасы высоковязкой нефти оцениваются 810 млрд.т, в т.ч. залежи высоковязкой нефти в Казахстане составляют 726 млн. т 1. Высокая вязкость нефти создает дополнительные технические трудности при ее добыче, а также увеличивает стоимость добытой нефти. Для повышения добычи высоковязкой нефти применяют методы снижения ее вязкости путем разогрева нефти в пласте. Для этого использовались методы подачи в пласт водяного пара, либо парогаза, получаемого при сжигании горючих компонентов (природный или попутный газ, жидкое углеводородное топливо и т.п.) при инжекции в горячие газы воды для образования парогаза в наземных парогенераторах с последующей закачкой парогаза в пласт. Эти методы отличаются высокими энергетическими затратами, кроме того, при прохождении пара или парогаза по скважине до нефтеносного пласта происходит снижение температуры парогаза и слабое термическое влияния вводимого пара или парогаза на вязкость нефти. Известен метод внутрипластового горения, когда в пласт по скважине подается окислитель и организуется сжигание некоторой части нефти с выделением тепла и продуктов сгорания,разогревающих нефть в пласте и снижающей ее вязкость. Такой метод приводит к выгоранию наиболее ценных легких (бензиновых) фракций нефти, что в целом снижает качество добываемой нефти. Применялся метод использования парогазогенератора, опускаемого в нефтяной пласт, в котором сжигают двухкомпонентные смеси. По одному трубопроводу подают кислород, по другому- растворимое в воде углеводородное горючее метанол, этанол, пропанол, изопропанол или их смеси. Горение горючего в окислителе происходит в непосредственной близости от залегающей в пласте нефти, что приводит к снижению ее вязкости за счет разогрева. Недостатком использования скважинных парогазогенераторов,работающих на двухкомпонентных смесях,особенно с углеродосодержащими горючими, заключается в том, что в связи со сложностью управления процессом сгорания в скважинном парогазогенераторе возможно бесконтрольное отклонение процессов сгорания от оптимальных,что может привести к сажеобразованию и забиванию сажей песчаного коллектора нефтеносного пласта. Кроме того, отмеченные смеси относятся к токсичным веществам, а при применение чистого кислорода создаются условия пожаровзрывоопасности. Известным решением, близким к решаемой проблеме, является применение унитарного топлива(монотоплива) в виде жидкости Драйверса 2. Жидкость Драйверса представляет собой смесь водного раствора нитрата аммония (аммиачной 2 селитры) и аммиака. Такая смесь при определенных условиях способна реагировать с выделением парогаза и тепловой энергии, при сгорании в ограниченном объеме с созданием высокого давления. По своему составу жидкость Драйверса,состоящая из нитрата аммония (43), аммиака(3) и воды (Н 2 О) относится к безуглеродному топливу, тепловая энергия, при сгорании которого,выделяется за счет взаимодействия водорода и кислорода. Определен возможный состав компонентов жидкости Драйверса,рекомендованный для применения в качестве монотоплива для воздействия на нефтеносный пласт. Соотношение компонентов рекомендовано следующим содержание нитрата аммония -60-80,содержание аммиака - 9-25, содержание воды 327. При составе монотоплива в отмеченном диапазоне содержания компонентов происходит устойчивое воспламенение и горение топлива. Авторами было определено, что для воспламенения и сгорания монотоплива такого состава температура стенки камеры сгорания должны быть при запуске реактора разогреты от внешнего источника тепла до температуры 650-1150 С, в процессе работы процесс воспламенения и сгорания поддерживается в автогенном режиме за счет выделяющегося при сгорании тепла. Сведения о промышленном применении рассмотренного метода теплового воздействия на нефтеносный пласт монотоплива типа жидкости Дайверса отсутствуют. Наиболее близким решением является применение монотоплива, состоящего из нитрата аммония (аммиачной селитры - 43), карбамида(2)2) в соотношении,обеспечивающем сбалансированное соотношение горючих компонентов и окислителя (80 нитрата аммония и 20 карбамида) при определенном соотношении воды, обеспечивающей необходимую температуру получаемого парогаза (вода от 25 до 55 от массы твердых компонентов в растворе). Такое монотопливо было рекомендовано как рабочее тело для тепловых машин 3. Оно нашло применение в технологии добычи нефти для снижения вязкости высоковязкой нефти в пласте 4. Монотопливо, на основе водного раствора смеси нитрата аммония и карбамида, обосновано теоретически как альтернативный энергоноситель 5, исследованы свойства такого монотоплива,построены его политермические диаграммы,получены температурные зависимости, получаемые при взаимодействии компонентов при разном содержании воды,рассмотрен процесс воспламенения и сгорания (см. фиг. 1,2). Приведенная схема (фиг.3) рассматривает поэтапные процессы взаимодействия продуктов термического разложения, характерные для малых давлений. При высоких давлениях (около 10 МПа и более) кинетика процессов взаимодействия может быть иной,при которой все процессы взаимодействия проходят одновременно в конденсированной фазе. При реакции термического разложения и сгорания монотоплива образуются газообразные(50), азот (35), диоксид углерода (15) 5. Реакция взаимодействия идет по схеме 43(2)28 Н 2 О 42 СО 2. Работы по применению указанного монотоплива в технологии нефтедобычи вязкой нефти прошли полный цикл, включая обоснование метода,выполнение и испытание парогазогенератора на стенде и промышленные испытания в условиях нефтедобывающего предприятия. Так, промышленная проверка метода прошла на Мельниковском месторождении предприятия Татритэкнефть в Татарстане на скважине 249 на глубине 913 м 6,7, 8. Проблемным вопросом при использовании метода теплового воздействия на пласт, с залеганием в нем высоковязкой нефти, с применением опускаемого в скважину парогазогенератора заключается в сложности конструкции парогазогенератора, опускаемого в скважину на большую глубину, а также управления им. Такой парогазогенератор должен иметь электрические нагревательные устройства для начального его разогрева и воспламенения парогаза,при этом требуется контролировать температуру парогаза впрыском воды, регулировать его производительность подачей исходного монотоплива. Техническая задача, которая ставится в настоящем случае, заключается в организации процесса теплового воздействия на нефтяной пласт за счет сгорания монотоплива, осуществляемая без использования сложного оборудования,опускаемого в скважину на большую глубину. Технический результат достигается тем, что реакция взаимодействия горючей части и окислителя компонентов монотоплива,с выделением тепловой энергии и большого объема парогаза, организуется непосредственно в песчаногравийном коллекторе нефтяного пласта в области нагнетательной скважины. Для этого песчано-гравийный коллектор в нефтеносном пласте в области напорной скважины предварительно насыщается раствором,содержащим горючие компоненты монотоплива, в частности, карбамида с добавками катализаторов реакций взаимодействия, а также веществ,снижающих температуру начала взаимодействия с окислителем, и инициаторов воспламенения. Такой раствор не содержит окислитель (кислородный баланс нулевой) и без контакта с окислителями остается нейтральным без каких либо взаимодействий веществ. При подаче в скважину раствора монотоплива,содержащего окислитель - нитрат аммония, при контакте горючего, находившегося в песчаногравийном коллекторе нефтеносного пласта, с окислителем в присутствии катализатора и инициатора реакций происходит взаимодействие горючих и окислительных компонентов с выделением тепла и парогаза. При этом зона песчано-гравийного коллектора в области напорной скважины разогревается за счет выделяющейся тепловой энергии. Далее при постоянной подаче монотоплива в разогретый песчано-гравийный коллектор реакция взаимодействия компонентов монотоплива протекает в автогенном режиме,т.е. самоподдерживается за счет выделения тепла от реагирования новых порций подаваемого монотоплива. Новым является организация термического воздействия на нефтеносный пласт за счет окислительно-восстановительных реакций между компонентами монотоплива непосредственно в песчано-гравийном коллекторе нефтеносного пласта, т.е. без специальной реакционной камеры,опускаемой в скважину. Способ реализуется следующим образом. В скважину нагнетается раствор вещества,содержащий горючий компонент топлива, а именно,карбамид, а также возможны другие горючие вещества, как спирты и т.п. Кроме этого, в раствор карбамида вводятся вещества, представляющие собой катализатор, а также инициирующие взаимодействие горючего с окислителем и снижающие температуру начала взаимодействия горючей части и окислителя монотоплива. В качестве катализатора применяется, например,дихромат аммония (7), в качестве веществ,снижающих температуру взаимодействия, может применяться сахароза (С 6 Н 12 О 6), а в качестве веществ, инициирующих начало реакции могут быть нитрат натрия или калия (2, 2). Песчано-гравийный коллектор в области нагнетательной скважины насыщается отмеченным выше раствором, содержащим эти компоненты. Затем в скважину подается раствор монотоплива,содержащий в основном окислитель (нитрат аммония). Окислитель взаимодействует с веществом, содержащим горючий компонент и находящимся в пористом слое нефтеносного пласта в области напорной скважины. Вещества,инициирующие реакцию взаимодействия (нитрат натрия или калия),обеспечивают начало взаимодействия только за счет химического реагирования веществ, а вещества, снижающие температуру взаимодействия (сахароза) облегчают начало взаимодействия при более низких температурах. При этом песчано-гравийный коллектор в области напорной скважины прогревается до высокой температуры 700-800 С. По мере поднятия температуры производят подачу в скважину монотоплива, т.е. состава,содержащего как горючий компонент, так и окислитель в сбалансированном по соотношению горючего и окислителя составе. При этом песчаногравийный коллектор в области напорной скважины, прогретый до высокой температуры,обеспечивает автогенность процесса термического разложения и сгорания (самоподдерживание условий взаимодействия за счет выделения тепла от взаимодействия компонентов монотоплива). Далее реакция между окислительной и горючей частями монотоплива протекает только за счет тепла 3 взаимодействия компонентов подаваемого в скважину монотоплива,выделяя при взаимодействия тепло. Новые объемы образующегося парогаза,при повышенной температуре, проникают в удаленные зоны нефтеносного пласта, прогревая находящуюся в нем нефть и снижая ее вязкость и увеличивая подвижность нефти в пласте. Процесс нагнетания монотоплива проводится до прогрева нефтеносного пласта от скважины для нагнетания монотоплива до скважин, из которых извлекается нефть тем или иным способом (при помощи нефтекачалок или винтовых насосов). Постоянный прогрев нефтеносного коллектора за счет реакций сгорания монотоплива,обеспечивающего как термическое воздействие на нефть, так и создавая за счет выделения парогаза градиент давления с зоной высокого давления в области нагнетательной скважины, увеличивает нефтеотдачу пласта. Содержанием воды в монотопливе обеспечивается требуемая оптимальная температура парогаза в нефтеносном пласте. Состав монотоплива, т.е. смесь нитрата аммония и карбамида, сбалансированная по соотношению горючего и окислительного компонента даже в водном растворе может реагировать только при высокой температуре и давлении. Исключение взрывоопасных условий обеспечивается тем, что в зоне высокой температуры и давления отсутствует накопление не прореагировавшего монотоплива. Монотопливо, подаваемое в скважину, по мере поступления в прогретую зону коллектора должно реагировать с выделением тепла. Процесс реагирования подаваемого монотоплива должен постоянно поддерживаться подачей монотоплива без прекращения реакции взаимодействия и без накопления в коллекторе не прореагировавшего монотоплива. Для этого требуется контролировать температуру в области нагнетательной скважины. Постоянный высокий уровень температуры или ее возрастание свидетельствует о реагировании монотоплива. Снижение уровня температуры свидетельствует о затухании реакции. В последнем случае требуется проведение мероприятий по повторному запуску процесса реагирования,включая начальные операции нагнетания горючего компонента с катализатором, затем разогрев подачей окислителя и далее переход на сбалансированное монотопливо. Эффект от применения рассмотренного способа заключается в увеличении нефтеотдачи нефтеносного пласта, содержащего высоковязкую нефть и возможности более полного извлечения нефти из нефтеносного пласта. Все оборудование для организации рассмотренного способа, как емкости с реагентами, трубопроводы и насосные агрегаты с запорно-регулирующей арматурой находятся в наземном положении, что облегчает изготовление и обслуживание оборудование для реализации рассмотренного способа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ увеличения нефтеотдачи нефтеносных пластов с высоковязкой нефтью, включающий термическое воздействие на нефтеносный пласт при использовании парогаза,получаемого от взаимодействия компонентов монотоплива,представляющего водный раствор нитрата аммония и карбамида в соотношении, соответствующем сбалансированному по наличию горючих и окислительных компонентов составу,отличающийся тем,что перед запуском производиться нагнетание в песчано-гравийный коллектор горючего компонента монотоплива,содержащего катализаторы, вещества, снижающие температуру начального взаимодействия горючего и окислительного компонентов монотоплива и вещества, инициирующие начало окислительновосстановительных реакций взаимодействия компонентов и сгорания продуктов термического разложения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют дихромат аммония. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, снижающие температуру начала окислительно-восстановительных реакций взаимодействия компонентов монотоплива используют сахарозу. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества инициирующего начало окислительно-восстановительных реакций используют нитрат натрия или калия, после чего производят подачу в скважину монотоплива,содержащего как горючие, так и окислительные компоненты.

МПК / Метки

МПК: E21B 43/24, E21B 43/00

Метки: нефтью, высоковязкой, увеличения, нефтеотдачи, пластов, способ

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/6-27201-sposob-uvelicheniya-nefteotdachi-plastov-s-vysokovyazkojj-neftyu.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ увеличения нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью</a>

Похожие патенты