NO165971B - Fremgangsmaate for produksjon av et fluid i en geologisk formasjon inneholdende flere fluider. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for produksjon av minst ett fluid i en geologisk formasjon ved hjelp av stort sett horisontale avløp, når denne formasjon omfatter minst ett annet fluid som kan risikere å hindre produksjon av den første.

I denne beskrivelse anvendes betegnelsen avløp hovedsakelig for å betegne en kunstig brønn som virker til å drenere en formasjon, hvilken brønn eventuelt over en del av sin lengde kan omfatte minst ett perforert rør.

Foreliggende oppfinnelse kan imidlertid anvendes i forbindelse med et naturlig avløp, dersom det har en riktig form og beliggenhet.

Når det er ønskelig å produsere det ene av to foreliggende fluider, f.eks. olje, vil der under påvirkning av trykkgradienten som følge av den ønskete strømning av fluidet som skal utvinnes, oppstå en deformering av flaten som skiller de to fluider, hvilket vil bli betegnet som møneeffekten. Dette er beskrevet i artikkelen med tittel "EVALUATION THEORIQUE DE L'EFFET D'ÅRETE D'EAU SUR LA PRODUCTION PAR PUITS HORIZONTAUX" av herr Giger, publisert i "La Revue de 1'Institut Francais du Pétrole, vol. 38 nr. 3, side 361 - 370, mai-juni 1983, Paris (Frankrike). Denne møneeffekt kan forårsake et gjennombrudd av det uønskete fluid, og følgelig produksjon av det uønskete fluid i forholdsvis betydelige mengder, hvilket kan ha ugunstig innvirkning på oljeutvinningen sett fra et økonomisk synspunkt.

Ved foreliggende oppfinnelse unngår man denne ulempe.

Teknikkens stilling kan illustreres ved US patentskrifter US-A-2 889 880, US-A-3 638 731 og US-A-2 855 047.

De fremgangsmåter som er beskrevet i disse patentskrifter krever at de formasjoner som opptar de forskjellige fluider (gass, olje, vann) skal gjennomtrenges av den samme brønn som anvendes for produksjon av det ønskete fluid, selv om produksjonen utføres selektivt ved tilsetting av plugger og rør.

Disse fremgangsmåter er uegnet og uten virkning dersom den geologiske formasjon tappes ved hjelp av horisontale eller meget skråttløpende avløp.

Mer bestemt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for produksjon av minst ett første fluid eller ønsket fluid som befinner seg i en geologisk formasjon, hvilken formasjon dessuten inneholder minst ett annet fluid eller uønsket fluid som vil kunne hindre produksjon av det ønskete fluid, omfattende det trinn

at der i formasjonen anordnes minst ett avvikende eller i det vesentlige horisontalt avløp for produksjon av det ønskete fluid.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved de trinn

at der anordnes et annet avvikende eller i det vesentlige horisontalt avløp i den geologiske formasjon, hvilket annet avløp er beliggende mellom det første avløp og det uønskete fluid,

at det første avløp bringes i produksjon og reguleres til ønsket strømningshastighet,

at det andre avløp bringes i produksjon for i det minste delvis avtapping av uønsket fluid, og

at strømningshastigheten i det andre avløp reguleres slik at den forholdsmessige mengde av uønskete fluider i det første avløp er på et minimum.

Et annet avløp, i det minste over en del av sin lengde, legges i det ønskete fluid.

Det annet avløp kan likeledes plasseres stort sett på grenseflaten som dannes av fluidenes kontaktflate før utvinning.

Likeledes kan det annet avløp, i det minste delvis, legges i det uønskete fluid.

Det annet avløp vil fortrinnsvis være plassert slik at det er stort sett parallelt med det første avløp over i det minste en del av sin lengde.

I det tilfelle hvor det ønskete fluid befinner seg mellom to andre fluider som kan hindre produksjonen, kan der, ifølge oppfinnelsen, anordnes flere avløp mellom det første avløp, og de andre fluider for i det minste delvis avtapping av de to andre fluider.

Det er selvsagt mulig, i henhold til oppfinnelsen, å anvende flere avløp for produksjon av det ønskete fluid.

Foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forstått og dens fordeler vil fremgå klarere av følgende beskrivelse som ikke på noen måte er begrensende og som er vist i de medfølgende figurer hvor: Figur 1 viser en geologisk formasjon inneholdende to fluider, Figur 2 viser skjematisk deformasjonen av grenseflaten som skiller de to fluider under produksjon av en av dem ved hjelp av et horisontalt avløp, Figur 3-5 viser hvorledes produksjon av et fluid som skal utvinnes hindres av forekomsten av andre fluider, og Figur 6-11 viser skjematisk fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i forskjellige tilfeller.

Følgende eksempel på utførelse av foreliggende oppfinnelse gjelder det tilfelle hvor en geologisk formasjon inneholder flere ikke-blandbare fluider, f.eks. minst to fluider, et første fluid A, f.eks. olje, betegnet med henvisningstallet 2 på figur 1 og et annet fluid B, f.eks. vann, betegnet med henvisningstallet 3. Den ugjennomtrengelige geologiske formasjon som danner taket i reservoaret inneholdende fluider A og B er betegnet med henvisningstallet 4.

Fluidene A og B er særlig på grunn av deres forskjellige tetthet, vertikalt adskilt i laget 5.

Henvisningstallet 6 betegner grenseflaten mellom de to fluider A og B.

Når det er ønskelig å produsere bare det ene av de to fluider, f.eks. fluidet A, ved hjelp av minst et horisontalt produksjonsavløp 7 (figur 2), vil der under påvirkning av trykkgradienten som følge av strømningen av fluid som skal gjenvinnes, opptre en deformasjon 8 av grenseflaten 6 mellom de to fluider. Grenseflaten 6 søker lokalt å nærme seg det horisontale produksjonsavløp 7.

Dette fenomén, som betegnes møneeffekten, kan bevirke et gjennombrudd av det uønskete fluid B og tofase-produksjon som kan gjøre utvinning av det ønskete fluid A økonomisk ulønnsomt.

Et stort antall undersøkelser, ved beregninger eller ved bruk av fysiske eller analoge modeller, har vist at dette fenomén opptrer for en viss verdi av avtappingshastigheten til fluidet A som skal produseres, i det følgende kalt kritisk strømning.

Det kan konstateres at lj lenge strømningen i avløpet 7 er lavere enn den kritiske strømning, vil flaten som skiller de to fluider søke mot en stabil stilling og når ikke avløpet 7. Avløpet 7 vil følgelig bare produsere det ønskete fluid A.

Når strømningen overskrider grensen for den kritiske strømning, vil flaten 8 som skiller de to fluider nå avløpet 7 som begynner å produsere samtidig fluider A og B som vist i figur 3 i det tilfelle der fluid A som skal produseres har lavere densitet en fluidet B. Figur 4 viser det motsatte tilfelle, dvs når fluidet A som skal produseres har høyere densitet enn fluid B.

I disse to tilfeller deformeres grenseflaten 6 fra den opprinnelige stilling vist med brutt linje, inntil den når produksjonsavløpet 7 og således hindrer produksjon av fluid A. I enkelte tilfeller kan avløpet 7 produsere mest av det uønskete fluid B.

Flere formler har vært foreslått for å karakterisere den kritiske strømning. Disse formler, som er bygget opp av typiske grupper av fysiske variable, frembringer en viktig parameter: Avstanden mellom perforeringene i avløpet 7 og det opprinnelige skilleplan 6 mellom de to fluider A og B (vannkla-ring når fluidet B er vann).

For å eliminere eller minske dette mønedannelsesfenomén og øke klaringen fra det uønskete fluid og følgelig den kritiske strømningsverdi, foreslås en fremgangsmåte som beskrevet i det følgende.

Den del av reservoar-bergarten som inneholder fluid A som det er ønskelig å utvinne, bringes i produksjon ved hjelp av minst ett horisontalt avløp 7, med en avtappingshastighet som frembringes deformasjonen 8 av grenseflaten 6 mellom de to forekommende fluider A og B.

Det horisontale avløp 7 som er bestemt for produksjon av det ønskete fluid A er boret fortrinnsvis så fjernt som mulig fra flaten 6 som skiller de to forekommende fluider A og B.

Dersom fluid A som det er ønskelig å produsere har lavere densitet enn fluid B, vil produksjonen foregå i øvre del av den sone som skal produseres. På den annen side, dersom fluidet A som skal produseres har høyere densitet enn fluid B, vil det horisontale avløp som bringer fluid A til overflaten bli boret i nedre del av den sone som skal produseres.

I det tilfelle hvor fluid A som skal produseres er beliggende i en sone av reservoar-bergarten mellom en sone inneholdende et fluid B med lavere densitet enn fluid A og en sone inneholdende et fluid C med høyere densitet enn fluid A (figur 5), bores det horisontale avløp for produsering av fluid A i tilnærmet samme avstand fra skilleflaten mellom henholdsvis fluidene 6 og 6a (se figur 5).

Denne posisjon er imidlertid ikke imperativ. Det er også mulig å plassere produksjonsavløpet under hensyn til de karakteristika som er tilknyttet de forskjellige fluider, såsom densitet, viskositet ....

Den foreslåtte fremgangsmåte går ut på at samtidig som sonen inneholdende fluid A som det er ønskelig å utvinne bringes i produksjon, blir sonen inneholdende fluid B som danner en hindring for produksjonen av fluid A i det horisontale avløp som er boret i dette øyemed, brakt i produksjon.

Produksjonen av det uønskete fluid B og/eller C vil finne sted gjennom minst ett annet stort sett horisontalt avløp 10 adskilt fra det foregående.

Dette ytterligere avløp, som er beregnet på å modifisere trykkfeltet og dermed fluidstrømmen i nærheten av det horisontale avløp 7 for produksjon av fluid A, bores stort sett parallelt med det foregående for derved å oppnå konstant virkning over hele det produserende avløp 7.

Dette ytterligere avløps 10 beliggenhet og avtappingshastigheten som det befordrer kan med fordel bestemmes ved hjelp av et stort antall modeller som simulerer flerfasestrømningen i de porøse media, slik at den relative mengde av uønsket fluid B

i produksjonen fra avløpet 7 som produserer fluid A er et minimum.

Eksempel på utførelse av fremgangsmåten

1. Et stort sett horisontalt avløp 7 bores i sonen inneholdende fluid 1 som det er ønskelig å produsere. 2. Avhengig av den ønskete avtappingshastighet i dette horisontale avløp 7, bestemmes eventuelt antallet, posisjonen og avtappingshastigheten for horisontale avløp 10 som skal bores, f.eks. ved bruk av numeriske modeller, for derved å eliminere eller minske den forholdsmessige mengde av uønskete fluider i avløpet 7 for produksjon av det ønskete fluid. 3. Ytterligere avløp bestemt ved trinn 2 bores enten fra allerede eksisterende brønner eller fra nye brønner. 4. Avløpet 7 som er beregnet for produksjon av det ønskete fluid A bringes i produksjon i samsvar med ønsket strømningshastighet. 5. De andre avløp bringes i produksjon for eliminering eller begrensning av produksjonen av uønsket fluid B i avløpene som er brakt i produksjon ved trinn 4. 6. Regulering av strømningshastigheten i de avløp som er brakt i produksjon ved trinn 5 slik at den forholdsmessige mengde av uønskete fluider i avløpet 7 som er brakt i produksjon ved trinn 4 er et minimum.

Figurene 6, 8 og 10 viser tre mulige utforminger av den geologiske formasjon som skal utvinnes, enten det tilfelle hvor det ønskete fluid A har lavere densitet enn densiteten til det uønskete fluid B, det motsatte tilfelle, dvs når densiteten til fluid A er større enn densiteten til fluid B, og til slutt det tilfelle hvor det ønskete fluid A har en høyere densitet enn densiteten til et første uønsket fluid B men mindre enn densiteten til et annet uønsket fluid C.

I disse tre figurer er vist det ytterligere avløp eller avløpene 10 og 10a beregnet for produksjon av i det minste deler av det uønskete fluid eller fluider.

Det skal bemerkes at i disse tre figurer er det tilfelle vist hvor avløp 7 er brakt i produksjon og ikke avtapping av avløp 10. Dette forklarer at det uønskete fluid eller fluider B eller C når produksjonsavløpet 7 til det ønskete fluid A.

Videre skal det bemerkes at i de tre figurer 6, 8 og 10 er avløpet eller avløpene 10, 10a for avtapping av de uønskete fluider B og/eller C plassert i det ønskete fluid A og fortrinnsvis nær skilleflaten før utvinning vist med brutte linjer.

Det ligger også innenfor oppfinnelsens ramme å plassere avtappingsavløpet eller -avløpene 10 stort sett på fluidskille-flaten eller -flatene (A/B og/eller A/C), før utvinning, eller i det uønskete fluid eller fluider B og/eller C, i det minste over en del av deres lengde.

De avstander som skiller de forskjellige avløp fra hverandre og avløpene fra grenseflatene som dannes av de forskjellige fluider (A, B og C), samt også avtappings- og produksjonshastighetene kan bestemmes i avhengighet av egenska-pene til formasjonen, fluidene, og/eller utstyret som anvendes for utvinning, mer bestemt for optimalisering av produksjonen av det ønskete fluid A og eventuelt minimalisering av avtappingen av det uønskete fluid eller fluider eller minimalisering av den forholdsmessige mengde av det ønskete fluid A som produseres ved avtapping av avløp 10.

Figur 7, 9 og 11 svarer til figur 6, 8 og 10, idet forskjellen ligger i metoden for utvinning av avtappingsavløpene.

Under avtapping deformeres grenseflatene 8 og 8a i

nærheten av avløpene 10 som produserer, som vist med piler, i det minste en del av det uønskete fluid B eller C. Produksjons-avløpet 7 vil således produsere hovedsakelig et ønsket fluid A som vist ved piler.

Det ligger også innenfor oppfinnelsens ramme at de forskjellige skilleflater mellom fluidene og de som skiller fluidene og veggene i den geologiske formasjon ikke nødvendigvis er horisontale. I dette tilfelle kan de forskjellige avløp plasseres parallelt med disse flater.

Selvsagt er det i henhold til oppfinnelsen mulig å bruke flere avløp 7 for produsering av det ønskete fluid A.

Det er også i henhold til oppfinnelsen mulig først å bringe i produksjon avløpene 7 for produksjon av det ønskete fluid A, for deretter, under utvinning fra et visst øyeblikk som kan svare f.eks. til en kritisk deformasjon av grenseflaten 6, å utvinne avtappingsbrønnene 10.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for produksjon av minst ett første fluid eller ønsket fluid (A) som befinner seg i en geologisk formasjon, hvilken formasjon dessuten inneholder minst ett annet fluid eller uønsket fluid (B) som vil kunne hindre produksjon av det ønskete fluid (A), omfattende det trinn at der i formasjonen anordnes minst ett avvikende eller i det vesentlige horisontalt avløp (7) for produksjon av det ønskete fluid (A), karakterisert ved de trinn at der anordnes et annet avvikende eller i det vesentlige horisontalt avløp (10) i den geologiske formasjon, hvilket annet avløp (10) er beliggende mellom det første avløp (7) og det uønskete fluid (B), at det første avløp (7) bringes i produksjon og reguleres til ønsket strømningshastighet, at det andre avløp (10) bringes i produksjon for i det minste delvis avtapping av uønsket fluid (B), og at strømningshastigheten i det andre avløp (10) reguleres slik at den forholdsmessige mengde av uønskete fluider (B) i det første avløp (7) er på et minimum.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det annet avløp (10) i det minste over en del av sin lengde, legges i det ønskete fluid (A).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det annet avløp (10) plasseres stort sett på grenseflaten (6) som dannes av fluidenes (A og B) kontaktflate før utvinning.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det annet avløp (10), i det minste delvis, legges i det uønskete fluid (B).

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det annet avløp (10) er stort sett parallelt med det første avløp (7) i det minste over en del av sin lengde.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, anvendt i det tilfelle hvor det ønskete fluid (A) befinner seg mellom to andre fluid (BogC), karakterisert ved at der anordnes flere avløp (10, 10a) mellom det første avløp (7) og de andre fluider (B og C) for i det minste delvis avtapping av de to andre fluider (B og C).

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at flere avløp (7) anvendes for produksjon av det ønskete fluid (A).