СПОСОБ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАЛОДЕБИТНЫХ СКВАЖИН ГЛУБИННО-НАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ Российский патент 2002 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к области добычи нефти из малодебитных скважин путем откачки ее погружными глубинно-насосными установками.

Известен способ периодической эксплуатации скважин, заключающийся в периодической откачке жидкости насосом из скважины с последующим периодом накопления, при этом процессы накопления и откачки жидкости из продуктивного пласта осуществляются в условиях герметизации затрубного пространства (см. Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти. - М.: Недра, 1983, с.412-415).

Недостатком способа является большая величина потерь нефти по сравнению с процессом непрерывной эксплуатации, поскольку среднеинтегральная депрессия на пласт при периодической эксплуатации всегда меньше депрессии при непрерывной эксплуатации при прочих равных условиях. Кроме того, дебит скважины колеблется в некоторых пределах, зависящих от депрессии на пласт, и не соответствует максимально возможному.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому результату является способ периодической эксплуатации скважин, заключающийся в чередовании циклов откачки жидкости насосом из скважины с последующим периодом накопления, в течение которого скважина наполняется нефтью из пласта при остановленном насосе, причем предусматривается наличие зумпфа и сообщение затрубного пространства с атмосферой (см. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти. /Под. ред. Ш.К.Гиматудинова. - М.: Недра, 1983, с. 199-200).

Указанный способ обеспечивает достижение максимально возможного дебита при условии максимальной депрессии на пласт, являющегося результатом сообщения затрубного пространства с атмосферой. Однако этот способ эксплуатации, базирующийся фактически на работе при минимальном забойном давлении, имеет ограниченные возможности использования, что обусловлено конкретными геолого-техническими условиями эксплуатации разных скважин, в частности ограничивающими возможность поддержания максимальной депрессии на пласт, следствием чего может быть разрушение целостности пласта, изменение его коллекторских свойств, сопровождающихся выносом механических примесей с продукцией скважины.

Наличие механических примесей приводит к износу насосной установки, необходимости сепарации продукции от механических примесей и образованию песчаных пробок в скважине.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа периодической эксплуатации малодебитных скважин, обеспечивающего максимально допустимую производительность скважины, отвечающей ее геолого-техническому состоянию, и исключающего наступление вышеуказанных последствий за счет выбора заданной депрессии на пласт и поддержания ее на постоянном уровне в процессе эксплуатации. Поставленная задача достигается тем, что способе периодической эксплуатации малодебитных скважин глубинно-насосной установкой, заключающемся в чередовании циклов накопления жидкости и ее откачки из скважины, оборудованной зумпфом, согласно изобретению предварительно определяют величину рабочей депрессии на пласт, соответствующую максимально допустимой производительности скважины в процессах накопления и откачки жидкости из скважины контролируют величину забойного давления и при увеличении его значения в процессе накопления, а при уменьшении в процессе откачки соответственно стравливают газ из затрубного пространства или производят закачку газа в затрубное пространство до восстановления в обоих случаях величины выбранной рабочей депрессии на пласт.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным примером и сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг. 1 и 2 изображена принципиальная схема эксплуатации скважины соответственно в периоды накопления и откачки;
на фиг. 3 и 4 показан пример выполнения узла регулирования забойного давления.

Под продуктивным пластом 1 оборудован зумпф 2, а в нижней части НКТ 3 установлен глубинный насос 4. Полость НКТ 3 сообщается с выкидной линией 5 на устье скважины 6. В верхней части затрубного пространства 7 на устье скважины 6, оборудованного узлом регулирования забойного давления 8 сообщающейся с полостью затрубного пространства 7, с газопроводом 9 и через патрубок 10 с выкидной линией 5. Узел регулирования забойного давления может быть выполнен в виде трехходового крана 1 и двух пневматических регуляторов давления, один "до себя" 2, другой "после себя" 3. Переключение трехходового крана производится одновременно с включением и выключением глубинного насоса, т. е. производится в действие одной и той же станцией управления (комплектной трансформаторной подстанцией).

При выключении глубинного насоса трехходовой кран ставится в положение, показанное на фиг. 3, т.е. сообщаются выкидная линия 4 и затрубное пространство 5. Давление в затрубном пространстве 5 поддерживается регулятором давления "после себя" 3, обеспечивая стравливание излишка газа при заполнении скважины жидкостью. При включении глубинного насоса трехходовой кран переключается в положение, показанное на фиг.4, т.е. сообщаются газопровод 6 и затрубное пространство 5. Давление в затрубном пространстве 5 поддерживается регулятором давления "до себя" 2, подачей через него газа при понижении давления вследствие откачки жидкости насосом.

Сущность способа заключается в следующем.

Предварительно определяем минимально допустимое забойное давление. Это давление для каждой конкретной скважины выбирают с учетом конкретных геолого-технических условий, в частности ограничивающих возможность поддержания максимальной депрессии на пласт, следствием чего может быть разрушение целостности пласта, изменение его коллекторских свойств, сопровождающихся выносом механических примесей с продукцией скважины. Наличие механических примесей приводит к износу насосной установки, необходимости сепарации продукции от механических примесей и образованию песчаных пробок в скважине. Забойное давление по барометрической по формуле связано с затрубным давлением на устье

где - относительная плотность газа; Н - глубина, м; Z - коэффициент сверхсжимаемости; Т - средняя температура по глубине скважины. Таким образом, определяют затрубное давление, соответствующее забойному. Регулируют устьевое оборудование на поддержание этого затрубного давления и начинают эксплуатацию, не опасаясь негативных вышеуказанных последствий. Цикл добычи делится на два периода: период накопления и период откачки.

Период накопления схематически изображен на фиг.1. Жидкость из пласта 1 поступает в зумпф 2, занимая объем затрубного пространства, вследствие этого давление в затрубном пространстве начинает повышаться. Чтобы этого не допустить, узел регулирования забойного давления 8 стравливает по патрубку 10 газ в выкидную линию 5, при этом давление в затрубном пространстве 7 остается постоянным и пласт 1 поэтому работает с постоянным дебитом. Как только уровень жидкости достигает определенного максимального положения, которое ниже перфорационных отверстий, начинается откачка, при этом стравливание газа заканчивается.

Период откачки показан на фиг.2. Жидкость насосом 4 начинает откачиваться по колонне НКТ 3 в выкидную линию 5. При этом давление в затрубном пространстве 7 снижается. Для того чтобы поддержать забойное давление на заданном уровне, узел регулирования забойного давления 8 начинает пропускать газ из газопровода 9 в затрубное пространство 7, при этом давление в затрубном пространстве остается постоянным и пласт поэтому работает постоянно и равномерно и при откачке. Как только уровень жидкости достигает определенной минимальной отметки, насос 4 прекращает откачку, а узел 8 перекрывает газ из газопровода 9. После процесс переходит к первому этапу.

Таким образом, поддерживая затрубное давление на определенном отметке, поддерживают неизменным заданное забойное давление, другими словами поддерживают постоянную депрессию, что в свою очередь ведет к неизменному дебиту.

Ниже приведен конкретный пример реализации способа.

Пусть задана максимально допустимая депрессия ΔР=6 МПа. Депрессия задается из соображений сохранности пласта, т.е. при превышении этой депрессии начинает происходить разрушение. Пластовое давление равно 8 МПа. Из этого следует, что забойное давление не должно быть ниже 2 МПа. По барометрической формуле

находим P_затр. При глубине 500 м, при 24^oC и конкретных свойствах газа P_затр = 1,9 МПа. Регулируют устьевое оборудование на 1,9 МПа и начинают эксплуатацию, не боясь за нарушение целостности пласта.

Если же затрубное пространство сообщается с атмосферой, то P_затр = 0,1 МПа, а соответствующее ему забойное давление будет равно (рассчитываем по барометрической формуле) 0,104 МПа, что недопустимо, т.к. приводит к разрушению пласта.

Использование: в области добычи нефти из малодебитных скважин. Обеспечивает максимальную производительность скважины. Сущность способа: чередуют цикл накопления жидкости и цикл ее откачки из скважины, оборудованной зумпфом; определяют минимально допустимое забойное давление и соответствующее ему затрубное давление с учетом величины допустимой депрессии на пласт, соответствующей максимально допустимой производительности скважины и условию сохранности пласта. В процессах накопления и откачки жидкости из скважины контролируют величину затрубного давления. При увеличении его значения в процессе накопления и уменьшении в процессе откачки соответственно стравливают газ из затрубного пространства или производят закачку газа в это пространство. Это осуществляют для поддержания затрубного давления на определенной отметке и восстановления в обоих случаях величины выбранной рабочей депрессии на пласт. 4 ил.

Способ периодической эксплуатации малодебитных скважин глубинно-насосной установкой, заключающийся в чередовании циклов накопления жидкости и ее откачки из скважины, оборудованной зумпфом, отличающийся тем, что определяют минимально допустимое забойное давление и соответствующее ему затрубное давление с учетом величины допустимой депрессии на пласт, соответствующей максимально допустимой производительности скважины и условию сохранности пласта, в процессах накопления и откачки жидкости из скважины контролируют величину затрубного давления и при увеличении его значения в процессе накопления и уменьшении в процессе откачки соответственно стравливают газ из затрубного пространства или производят закачку газа в это пространство для поддержания затрубного давления на определенной отметке и восстановления в обоих случаях величины выбранной рабочей депрессии на пласт.