УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1995 года по МПК E21B43/00 F04F5/54 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может применяться при разработке нефтяных и нефтгазовых залежей с нагнетанием в пласт вытесняющих агентов (воды, газа, водогазовой смеси, пены).

Известен способ разработки нефтяного месторождения (Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Проектирование разработки. / Под рук. Ш.К.Гиматудинова. М. Недра 1983), с закачкой в пласт воды, газа или их смеси, при котором нагнетательные скважины подключают к насосной или компрессорной станции. Недостатком данного способа является то, что при применении в системе поддержания пластового давления (ППД) подтоварной (добытой вместе с нефтью из продуктивного пласта) воды и одновременной утилизиации попутного нефтяного газа требуется сооружать отдельно системы сбора и нагнетания воды и системы сбора и транспорта попутного (нефтяного) газа, в состав которой обычно входит компрессорная станция. Это значительно удорожает разработку нефтяного месторождения и усложняет его эксплуатацию.

Известна насосно-эжекторная установка [1] которая может быть применена при разработке нефтяного месторождения для нагнетания в пласт подтоварной воды и одновременно с этим обеспечить утилизацию попутного нефтяного газа. Установка состоит из трех сепараторов, насоса, жидкостно-газового эжектора, связанных между собой трубопроводами. Поступающая из месторождения продукция (нефть, вода, газ) разделяется на составляющие ее фазы. Подтоварная вода подается насосом в нагнетательную скважину, причем часть этой воды направляется на рабочее сопло жидкостно-газовоого эжектора, в низконапорную камеру которого подается из входного сепаратора нефтяной газ. Газожидкостная смесь из жидкостно-газового эжектора направляется в жидкостно-газовый сепаратор, в котором газ отделяется от жидкости (воды) и направляется потребителю. Вода из этого сепаратора может быть направлена на утилизацию.

Недостатком данного устройства является то, что оно не предусматривает повышения давления воды, выходящей из жидкостно-газового сепаратора, до значения, достаточного для закачки в нагнетательные скважины, а подавать эту воду на насос для дожатия перед закачкой в пласт не всегда возможно из-за наличия в этой воде растворенного (при давлении, практически равном давлению на выходе из эжектора) нефтяного газа, который выделяется в насосе и может вызвать кавитацию. При больших значениях давления (но ниже, чем необходимо для ППД) выходящей из жидкостно-газового сепаратора подтоварной воды из-за ограничений насосов системы ППД по параметрам на входе необходимо осуществлять снижение давления воды, поступающей на дожимные насосы (например, для насосов типа ЦНС 180-1900 максимально допустимое давление на входе составляет 3,04 МПа, что приводит к нерациональным потерям энергии, а также интенсивному выделению растворенного в воде газа уже на входе в насос, что затрудняет работу насоса.

Целью изобретения является повышение эффективности разработки нефтяного месторождения за счет обеспечения условий закачки в пласт подтоварной воды и попутного газа при низких материальных затратах.

Цель достигается тем, что устройство снабжено жидкостным эжектором, низконапорная камера которого сообщена трубопроводом со сбросным водяным патрубком жидкостно-газового сепаратора, рабочее сопло жидкостного эжектора сообщено трубопроводом с выкидом насоса, а выходной патрубок этого эжектора сообщен трубопроводом с водяной нагнетательной скважиной.

Устройство снабжено вторым жидкостно-газовым сепаратором и вторым жидкостно-газовым эжектором, низконапорная камера которого сообщена трубопроводом с газоотводным патрубком первого жидкостно-газового сепаратора, причем рабочее сопло второго жидкостно-газового эжектора сообщено с выходом насоса, а выходной патрубок этого эжектора сообщен трубопроводом с вторым жидкостно-газовым сепаратором, газовый и водяной выкидные патрубки которого сообщены трубопроводами соответственно с газовой и водяной нагнетательными скважинами или низконапорной камерой жидкостного эжектора.

В предлагаемом устройстве подтоварная вода, выходящая из жидкостно-газового сепаратора, дожимается в жидкостном эжекторе, на выходе из которого поддерживают давление, необходимое для нагнетания воды в пласт (из условий работы системы ППД).

Полезность предлагаемого устройства заключается в том, что применяют две ступени эжектирования: на первой ступени в жидкостно-газовом эжекторе сжимается попутный нефтяной газ до давления, необходимого потребителю (для подачи в газопровод), а на второй ступени в жидкостном эжекторе дожимается подтоварная вода, выходящая из первой ступени сжатия, до давления, необходимого в системе ППД. Это позволяет сократить энергетические затраты.

Применение предлагаемого устройства позволяет иметь источники различного давления воды, газа, а также водогазовой смеси в различных точках нефтепромысловой системы, использовать их для нефтегазосбора, нагнетания в пласт, приготовления пены, освоения скважин, удаления водяных пробок из скважин, ограничения притока к скважинам пластовой воды, газлифта. При этом эксплуатация системы (объектов) разработки и всей нефтепромысловой системы упрощается, так как из нее исключены компрессорные установки, обычно очень металлоемкие и требующие больших трудозатрат на их обслуживание.

На фиг. 1, 2 показаны схемы расположения и взаимосвязи предлагаемого оборудования.

В состав рассматриваемой системы входят: добывающие нефтяные скважины 1, входной сепаратор 2, насос 3, жидкостно-газовый эжектор 4, жидкостно-газовый сепаратор 5, жидкостный эжектор 6, второй насос 7, водяные нагнетательные скважины 8, продуктивный пласт 9, второй жидкостно-газовый эжектор 10, третий насос 11, второй жидкостно-газовый сепаратор 12, нагнетательные газовые скважины 13, второй продуктивный пласт (второй объект) 14, нагнетательные водяные скважины второго объекта 15.

На фиг. 1 представлена схема устройства, обеспечивающего подачу всей подтоварной воды в нагнетательные скважины системы ППД с применением жидкостного эжектора.

Добывающая нефтяная (или газовая) скважина 1 сообщена трубопроводом с входным сепаратором 2, сбросной водяной патрубок которого сообщен трубопроводом с насосом 3, выкид этого насоса сообщен трубопроводом с рабочим соплом жидкостно-газового эжектора 4, камера низкого давления которого сообщена трубопроводом со сбросным газовым патрубком входного сепаратора 2, а выкид жидкостно-газового эжектора 4 сообщен трубопроводом с жидкостно-газовым сепаратором 5, сбросной водяной патрубок которого сообщен трубопроводом с камерой низкого давления жидкостного эжектора 6, рабочее сопло которого сообщено трубопроводом с выкидом второго насоса 7, а выкидной патрубок жидкостного эжектора 6 сообщен трубопроводом с водяной нагнетательной скважиной 8, вскрывшей продуктивный пласт 9.

Устройство работает следующим образом (фиг. 1).

Из добывающих нефтяных (или газовых, газоконденсатных) скважин 1 продукция поступает во входной сепаратор 2, где разделяется на газ, нефть и воду. Вода поступает в насос 3, выкид которого соединен с рабочим соплом жидкостно-газового эжектора 4. В камеру низкого давления этого эжектора из входного сепаратора поступает нефтяной газ. Выходящая из жидкостно-газового эжектора 4 водогазовая смесь направляется в жидкостно-газовый сепаратор 5, из которого газ отбирается потребителю, а подтоварная вода поступает в камеру низкого давления жидкостного эжектора 6, рабочее сопло которого вторым насосом 7 подает под давлением воду (подтоварная, техническая), выходящая из жидкостного эжектора 6 жидкость направляется в водяные нагнетательные скважины 8 и далее в продуктивный пласт 9. Данная схема позволяет под давлением, развиваемым в жидкостном эжекторе 6, закачивать в пласт всю подтоварную воду, в то время, как по а.с. 1492097 закачивается в скважину насосом только часть подтоварной воды, а остальная вода поступает на жидкостно-газовый эжектор и далее в составе водогазовой смеси в жидкостно-газовый сепаратор, при этом давление воды, выходящей из этого сепаратора, может быть в несколько раз ниже, чем необходимо для системы ППД, поэтому вода из него не может быть направлена в нагнетательные скважины.

На фиг. 2 представлена схема устройства, обеспечивающего подачу не только воды, но и попутного нефтяного газа (всего или некоторой его части) в газовые нагнетательные скважины.

Добывающая нефтяная (или газовая, газоконденсатная) скважина 1 сообщена трубопроводом с входным сепаратором 2, сбросной водяной патрубок которого сообщен трубопроводом с насосом 3, выкид этого насоса сообщен трубопроводом с рабочим соплом жидкостно-газового эжектора 4, камера низкого давления которого сообщена трубопроводом со сбросным газовым патрубком входного сепаратора 2, а выкид жидкостно-газового эжектора 4 сообщен трубопроводом с жидкостно-газовым сепаратором 5, сбросной водяной патрубок которого сообщен трубопроводом с камерой низкого давления жидкостного эжектора 6, рабочее сопло этого эжектора особенно трубопроводом с выкидом второго насоса 7, а выкидной патрубок жидкостного эжектора 6 сообщен трубопроводом с водяной нагнетательной скважиной 8, вскрывшей продуктивный пласт 9; рабочее сопло второго жидкостно-газового эжектора 10 сообщено с выкидом третьего насоса 11, а выкидной патрубок второго жидкостно-газового эжектора 10 сообщен трубопроводом с вторым жидкостно-газовым сепаратором 12, сбросной газовый патрубок которого сообщен трубопроводом с нагнетательной газовой скважиной 13, вскрывшей продуктивный пласт 14, а сбросной водяной патрубок второго жидкостно-газового сепаратора 12 сообщен трубопроводом с водяной нагнетательной скважиной 15.

Из нефтяных (или газовых, газоконденсатных) добывающих скважин 1 продукция поступает во входной сепаратор 2, разделяется в нем на газ, нефть и воду (фиг. 2). Подтоварная вода также проходит насос 3, жидкостно-газовый эжектор 4, жидкостно-газовый сепаратор 5, жидкостной эжектор 6 и поступает через водяные нагнетательные скважины 8 в продуктивный пласт 9, а попутный нефтяной газ, выходящий из жидкостно-газового сепаратора 5, поступает в низконапорную камеру второго жидкостно-газового эжектора 10, на рабочее сопло которого подается под давлением вода из третьего насоса 11, водогазовая смесь из второго жидкостно-газового эжектора 10 направляется во второй жидкостно-газовый сепаратор 12, из которого подается газ в газовые нагнетательные скважины 13, и далее во второй продуктивный пласт 14, а вода в водяные нагнетательные скважины 8 или 15 и далее в продуктивные пласты 9, 14 или низконапорную камеру жидкостного эжектора 6.

Предлагаемые устройства позволяют полностью утилизировать подтоварную воду и попутный нефтяной газ: закачивать необходимые рабочие агенты (подтоварную воду, попутный нефтяной газ) через нагнетательные скважины в один или несколько интервалов одного или нескольких продуктивных пластов, с максимальным использованием энергии; устройства позволяют подавать потребителям сжатый газ, подтоварную воду и водогазовую смесь для технологических нужд.

П р и м е р 1. Устройство (фиг. 1) может быть применено на участке по сбросу (захоронению) подтоварной сероводородсодержащей воды, добываемой вместе с газом из массивной газовой залежи Коробковского месторождения, в газовую залежь байосского горизонта этого же месторождения. Насосно-эжекторная установка, содержащая входной сепаратор, жидкостно-газовый сепаратор, жидкостно-газовый эжектор и насос, снабжается вторым насосом и жидкостным эжектором и обязывается (фиг. 1). Добываемая продукция (газ с водой) из добывающих скважин 1 поступает во входной сепаратор 2 и разделяется в нем на газ и воду; с давление 1-1,5 МПа подтоварная вода поступает на прием насосов 3 и 7, в которых дожимается до давления 5-10 МПа. Под таким давлением вода подается на рабочее сопло жидкостно-газового эжектора 4, а природный газ с давление 1-1,5 МПа подается в низконапорную камеру этого эжектора; выходящая из жидкостно-газового эжектора 4 водогазовая смесь с давлением равным 2,5-3 МПа, направляется в жидкостно-газовый сепаратор 5, из которого газ подается потребителю (в магистральный газопровод), а вода подается в низконапорную камеру жидкостного эжектора 6, на рабочее сопло которого подается вода под давлением 10 МПа; выходящая из данного эжектора вода с давление 6-7 МПа направляется в водяную нагнетательную скважину 8 и далее в поглощающий пласт 9.

П р и м е р 2. Устройство (фиг. 2) может найти применение на опытном участке залежки нефти задонского горизонта Антиповско-Балыклейского месторождения. Для закачки в продуктивный пласт воды и газа можно использовать попутную продукцию: пластовую воду и нефтяной газ из скважин разрабатываемых нефтяных месторождений левобережья р. Волги.

Для подачи воды на рабочие сопла жидкостно-газовых эжекторов 4 и 10 и жидкостного эжектора 6 используются насосы УЭЦПК 16-100-1800, имеющие следующую характеристику: подача 600-1300 м³/сут, напор 4000-2450 м, давление воды, подаваемой на рабочее сопло первого жидкостно-газового эжектора 4 может поддерживаться в пределах 20-30 МПа, при давлении газа, поступающего в низконапорную камеру этого эжектора, в пределах 0,5-1,5 МПа и давлении выходящей из него водогазовой смеси 6-8 МПа; после разделения водогазовой смеси в первом жидкостно-газовом сепараторе 5 выходящая из него вода направляется с давлением 6-8 МПа в низконапорную камеру жидкостного эжектора 6, где сжимается до давления 15-20 МПа и с таким давлением подается в водяную нагнетательную скважину 8; часть потока газа, выходящего из первого жидкостно-газового сепаратора 5 с давлением 6-8 МПА направляется потребителю (в газопровод), а вторая часть в камеру низкого давления второго жидкостно-газового эжектора 10, где этот газ сжимается до давления 10-15 МПа; с таким давлением образовавшаяся водогазовая смесь поступает во второй жидкостно-газовый сепаратор 12, из которого после разделения фаз газ направляется в газовую нагнетательную скважину 13, а вода в водяную нагнетательную скважину 15 при давлении на устье этих скважин 10-15 МПа. При необходимости часть воды из второго жидкостно-газового сепаратора 12 может подаваться в камеру низкого давления жидкостного эжектора 6.

Изображение позволяет снизить материальные затраты при утилизации попутного нефтяного газа и подтоварной воды. Это достигается тем, что подтоварную воду из жидкостно-газового сепаратора направляют в низконапорную камеру жидкостного эжектора, на рабочее сопло которого подается под давлением вода. Газ из жидкостно-газового сепаратора направляют в низконапорную камеру второго жидкостно-газового эжектора, на рабочее сопло которого также подается вода. Сжатые таким способом воду и(или) газ направляют на промысловые нужды: в нагнетательные и добывающие скважины, при освоении скважин, для газлифтной эксплуатации, изоляции притока пластовой воды с помощью закачки в призабойную зону пласта пены. Выделяющееся при сжатии газа в жидкостно-газовых эжекторах тепло также утилизуется и используется в процессе разработки нефтяного месторождения: для нагрева закачиваемой в пласт воды. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для разработки нефтяного месторождения, включающее добывающие и водяные и газовые нагнетательные скважины, насосно эжекторную установку, содержащую входной сепаратор с подводящим и выходным трубопроводами, жидкостный сепаратор, насос, подключенный на входе к входному сепаратору, а на выходе рабочему соплу жидкостно-газового эжектора, жидкостно-газовый сепаратор с газоотводным и сбросным трубопроводами, патрубок, сообщающий выход газа входного сепаратора с камерой низкого давления жидкостно-газового эжектора, отличающееся тем, что оно снабжено жидкостным эжектором, низконапорная камера которого сообщена трубопроводом со сбросным водяным патрубком жидкостно-газового сепаратора, рабочее сопло трубопроводом с выкидом насоса, а выходной патрубок с водяной нагнетательной скважиной. 2. Устройство для разработки нефтяного месторождения, включающее добывающие и водяные и газовые нагнетательные скважины, насосно-эжекторную установку, содержащую входной сепаратор с подводящим и выходным трубопроводами, жидкостный сепаратор, насос, подключенный на входе к входному сепаратору, а на выходе к рабочему соплу жидкостно-газового эжектора, жидкостно-газовый сепаратор с газоотводным и сбросным трубопроводами, патрубок, сообщающий выход газа входного сепаратора с камерой низкого давления жидкостно-газового эжектора, отличающееся тем, что оно снабжено жидкостным эжектором, низконапорная камера которого сообщена трубопроводом со сбросным водяным патрубком жидкостно-газового сепаратора, рабочее сопло трубопроводом с выкидом насоса, а выходной патрубок с водяной нагнетательной скважиной, и дополнительными жидкостно-газовым сепаратором и жидкостно-газовым эжектором, низконапорная камера которого сообщена трубопроводом с газоотводным патрубком основного жидкостно-газового сепаратора, рабочее сопло дополнительного жидкостно-газового эжектора сообщена с выходом насоса, а выходной патрубок этого эжектора с дополнительным жидкостно-газовым сепаратором, газовый и водяной выкидные патрубки которого сообщены трубопроводами соответственно с газовой и водяной нагнетательными скважинами или низконапорной камерой жидкостного эжектора.