СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ С ПРОМЫВКОЙ РАЗВОДЯЩЕГО ВОДОВОДА Российский патент 2007 года по МПК E21B37/00 E21B43/20 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам очистки призабойной зоны нефтяного пласта, позволяющим производить дополнительно очистку водоводов и насосно-компрессорных труб в нагнетательных скважинах при эксплуатации низкопроницаемых пластов или ухудшивших свои эксплуатационные показатели вследствие загрязнения прискважинной зоны.

Известны способы очистки призабойной зоны нагнетательных скважин с использованием физико-химического воздействия, в которых помимо специальных химических реагентов используются различные дополнительные внутрискважинные приспособления и оборудование (Р.С.Яремийчук, Ю.Д.Кочмар "Вскрытие продуктивных горизонтов и освоение скважин". - Львов: Высшая школа, 1982, 152 с. и патент РФ №2140531, Е 21 В 43/22. Опубл. БИ №30 от 27.10.99 г.).

Недостатком этих способов является то, что требуются большие дополнительные затраты, связанные с привлечением бригад подземного и капитального ремонта скважин с установкой дополнительного внутрискважинного оборудования или поверхностного оборудования, при этом загрязнения в разводящем трубопроводе остаются и при дальнейшей эксплуатации постепенно вымываются перекачиваемой по трубопроводу жидкостью, что ухудшает ее свойства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является "Способ очистки призабойной зоны нагнетательных скважин" (патент РФ №2165012 Е 21 В 43/25. Опубл. БИ №10 от 10.04.2000 г.), включающий закачку воды в нагнетательные скважины, вскрывшие пласты различной проницаемости, очистку призабойной зоны низкоприемистых скважин путем излива воды в водовод и скважины с более высокой проницаемостью.

Данный способ позволяет осуществить восстановление приемистости пластов без подземного и капитального ремонта скважин за счет излива жидкости с загрязняющими частицами из низкоприемистых скважин в высокоприемистые при работающем насосе на кустовой насосной станции.

Недостатком способа является то, что при прекращении закачки происходит перераспределение воды между низко- и высокоприемистыми скважинами, то есть происходит излив из низкоприемистых скважин в водовод (и из водовода - в высокоприемистые скважины), при этом выносимые с потоком изливающейся воды загрязнения загрязняют сам водовод, часть загрязнений (асфальтосмолистые вещества, парафины, твердые частицы) накапливаются на стенках труб водоводов, повышая гидравлические потери. Кроме того, при возобновлении закачки воды в пласт часть вынесенных загрязнений, не удаленных из водовода, вновь попадает в призабойную зону пласта и кольматирует поровое пространство, снижая эффективность очистки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение потери приемистости низкопроницаемых пластов, удаление из высоконапорных разводящих водоводов осадков твердых частиц, увеличение времени между очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и, как результат, экономия материальных затрат на поддержание пластового давления.

Техническая задача решается предлагаемым способом очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины с промывкой разводящего водовода, включающим выделение групп низкоприемистых и высокоприемистых нагнетательных скважин в единой гидродинамической системе, манипулирование задвижками водоводов и излив жидкости из низкоприемистых нагнетательных скважин в высокоприемистые нагнетательные скважины.

Новым является то, что перед началом закачки в низкоприемистые нагнетательные скважины определяют в низкоприемистой нагнетательной скважине, снизившей приемистость ниже допустимой, величину забойного давления на устье, которое должно обеспечивать самоизлив воды из этой скважины на поверхность, далее в данную скважину закачивают воду по разводящему водоводу, после которого потоку придают вращение, в объеме, не превышающем объема насосно-компрессорных труб, размещенных в данной низкоприемистой нагнетательной скважине, останавливают закачку воды и выдерживают паузу для сепарации загрязнений воды во внутреннем объеме насосно-компрессорных труб, производят излив жидкости из данной скважины в емкость в объеме, обеспечивающем удаление отсепарированных частиц загрязнений с плотностью, меньшей плотности закачиваемой воды, причем закачку и излив жидкости с выдержкой паузы производят циклически до тех пор, пока суммарный объем закачиваемой воды не превысит объем разводящего водовода этой низкоприемистой нагнетательной скважины, после появления в изливе загрязнений из нижней части насосно-компрессорных труб, при изливе в группы высокоприемистых нагнетательных скважин, излив из низкоприемистой нагнетательной скважины, снизившей приемистость ниже допустимой, переводят в емкость для утилизации.

Способ очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины с промывкой разводящего водовода осуществляется следующим образом.

Выделяют группу низкоприемистых и высокоприемистых нагнетательных скважин в единой гидродинамической системе. Определяют низкоприемистую нагнетательную скважину, снизившую приемистость ниже допустимой по технологическому проекту разработки месторождения. Подготовленная на головных очистных сооружениях вода подается насосами через замерно-распределительный узел кустовой насосной станции в водоводы с запорной арматурой регуляторами расхода жидкости и закачивается в нагнетательные скважины различной приемистости в единой гидродинамической системе для поддержания пластового давления в продуктивном пласте. Закачиваемая вода имеет низкую концентрацию нефтяных частиц и твердых взвешенных частиц (порядка 10...20 мг/л) при незначительных их размерах - порядка 2...20 мкм.

При остановке работы насосов либо закрытии задвижки на замерно-распределительном узле кустовой насосной станции происходит постепенное снижение давления в сети разводящих высоконапорных водоводов по мере продавливания объема воды из водовода в продуктивный пласт до величины, определяемой коллекторскими свойствами пласта и величиной пластового давления. Определяют в низкоприемистой нагнетательной скважине, снизившей приемистость ниже допустимой, следовательно, на данной скважине необходимо проведение мероприятий по очистке призабойной зоны пласта. После чего на этой скважине определяют величину забойного давления на устье, которое должно обеспечивать самоизлив воды из этой скважины на поверхность и позволять производить операции по очистке ее призабойной зоны пласта.

За время остановки закачки происходит дополнительное отстаивание воды в разводящих водоводах, часть твердых взвешенных частиц и частиц нефти оседает на внутреннюю поверхность водоводов. Перед запуском насоса либо открытии задвижки на замерно-распределительном узле кустовой насосной станции и возобновлении закачки воды в нагнетательные скважины закрывают задвижки на высокоприемистых нагнетательных скважинах и осуществляют закачку воды по разводящим водоводам в низкоприемистые нагнетательные скважины.

При запуске насосов либо открытии задвижки на замерно-распределительном узле кустовой насосной станции и возобновлении перекачки воды в первоначальный момент времени по водоводам распространяется фронт повышенного давления в направлении от насосов к нагнетательным скважинам. Фронт повышенного давления распространяется по столбу воды в трубе на 98% продольно, при этом 2% кинетической энергии воздействует на боковые стенки трубы. В результате прохождения волны давления происходит отрыв осевших частиц нефти и твердого осадка и перемещение их вместе с закачиваемой водой в нагнетательные скважины. В это время концентрация загрязнений в воде достигает 1600 мг/л по нефтяным частицам и 200 мг/л по твердым взвешенным частицам, то есть основную массу загрязнений составляют нефтяные частицы и сорванные со стенок водоводов асфальтосмолопарафинистые отложения, плотность которых составляет 860...940 кг/м³.

Чтобы исключить кольматацию пластов в низкоприемистой нагнетательной скважине, снизившей приемистость ниже допустимой, необходимо: закачивая в водовод чистую воду насосами кустовой насосной станции через замерно-распределительный узел, загрязненную воду перемещают по водоводу и пропускают через расположенное в приустьевой зоне этой скважины дополнительное устройство (например, винтовую вставку, гидроциклон), придающее вращение потоку жидкости, в котором под воздействием центробежных сил происходит укрупнение нефтяных частиц и отделение из воды крупных механических частиц загрязнений, оторванных от стенок водоводов. При возобновлении закачки воды подачу ее в низкоприемистую нагнетательную скважину производят циклически. За один цикл подается объем воды, не превышающий одного объема насосно-компрессорных труб, размещенных в низкоприемистой нагнетательной скважине, и не позволяющий закачиваемым с водой нефтяным загрязнениям из водовода переместиться из насосно-компрессорных труб в перфорированный пласт, после чего путем манипуляции задвижками останавливают подачу воды в низкоприемистую нагнетательную скважину и выдерживают паузу на период времени, необходимый для сепарации загрязнений воды под действием гравитационных сил во внутренней полости насосно-компрессорных труб, при этом нефтяные частицы и частицы загрязнений с плотностью, меньшей плотности закачиваемой воды, всплывают в верхнюю часть, а механические частицы накапливаются преимущественно в нижней части насосно-компрессорных труб. По завершении сепарации производят излив из низкоприемистой нагнетательной скважины в емкость в объеме, обеспечивающем удаление отсепарированных частиц загрязнений с плотностью, меньшей плотности закачиваемой воды, затем возобновляют закачку в низкоприемистую нагнетательную скважину. Закачку в низкоприемистую нагнетательную скважину и излив жидкости с выдержкой паузы производят циклически до тех пор, пока суммарный объем закачиваемой воды не превысит объем разводящего водовода низкоприемистой нагнетательной скважины, в результате чего объем разводящего водовода будет полностью заполнен чистой водой, закачиваемой насосами кустовой насосной станции. Далее при остановленном разводящем водоводе производят открытие задвижек на высокоприемистых нагнетательных скважинах и производят излив жидкости в высокоприемистые нагнетательные скважины до появления в изливе загрязнений из нижней части насосно-компрессорных труб, после чего вновь переводят излив в емкость для утилизации загрязнений, привнесенных из разводящего водовода и осевших в нижней части насосно-компрессорных труб и выносимых из призабойной зоны пласта низкоприемистой нагнетательной скважины. По завершении излива загрязнений из призабойной зоны пласта низкоприемистой нагнетательной скважины в емкость манипуляцией задвижками на замерно-распределительном узле кустовой насосной станции восстанавливают закачку в группу низкоприемистых и высокоприемистых нагнетательных скважин в единой гидродинамической системе.

Таким образом, способ обеспечивает очистку призабойной зоны пласта нагнетательной скважины, промывку внутренней поверхности разводящего водовода от осадков и загрязнений, препятствуя попаданию в призабойную зону нагнетательной скважины нефтяных загрязнений и асфальтосмолистых веществ, в наибольшей степени снижающих приемистость скважины.

Пример конкретного выполнения.

Выделяют группу нагнетательных скважин различной приемистости в единой гидродинамической системе: низкоприемистых с приемистостью от 50 до 200 м³/сут при устьевом давлении 10 МПа и высокоприемистых с приемистостью 800 м³/сут при устьевом давлении 5 МПа. Определяют низкоприемистую нагнетательную скважину, снизившую приемистость ниже допустимой по технологическому проекту разработки месторождения.

Закачку воды ведут насосом через замерно-распределительный узел кустовой насосной станции и водоводы в низкоприемистые нагнетательные скважины и высокоприемистые нагнетательные скважины с расходом 1050 м³/сут и давлением на выкиде насоса 11 МПа. Объем насосно-компрессорных труб, спущенных в низкоприемистую нагнетательную скважину, составляет 6 м³, объем разводящего к этой скважине водовода составляет 8 м³.

При остановке насосов, например, в соответствии с графиком периодической (циклической) закачки либо закрытии задвижки на замерно-распределительном узле кустовой насосной станции создается депрессия до 5 МПа в гидравлической системе. Устьевое давление на нагнетательных скважинах падает до 5 МПа. При наличии гидродинамической связи между высокоприемистыми и низкоприемистыми скважинами наблюдается излив из скважин с низкопроницаемыми коллекторами в водоводы и из водоводов в скважины с высокопроницаемыми коллекторами через высокоприемистые скважины в объеме порядка 10...20 м³, затем движение воды в водоводах прекращается, при этом устьевое давление низкоприемистой нагнетательной скважины снижается до величины 1...3 МПа, при которой возможен самоизлив нагнетательной скважины. Происходит дополнительное отстаивание воды в водоводах, во время которого происходит осаждение на стенки водоводов смеси твердых взвешенных частиц и частиц нефти. Перед запуском насоса либо открытии задвижки на замерно-распределительном узле кустовой насосной станции и возобновлении перекачки воды закрывают задвижки на высокоприемистых нагнетательных скважинах и осуществляют закачку воды по разводящим водоводам в низкоприемистые нагнетательные скважины. При запуске насосов и возобновлении перекачки воды в первоначальный момент времени по водоводам распространяется фронт повышенного давления в направлении от насосов к нагнетательным скважинам, вызывающий отрыв осевших частиц нефти и твердого осадка и перемещение их вместе с закачиваемой водой в нагнетательные скважины. Концентрация загрязнений в воде достигает 1600 мг/л по нефтяным частицам и 200 мг/л по твердым взвешенным частицам. Закачивая в водовод чистую воду с концентрацией нефтяных частиц 60 мг/л, твердых взвешенных частиц - 50 мг/л и размером загрязняющих частиц 12 мкм насосами кустовой насосной станции, загрязненную воду перемещают по водоводу, вытесняют ее и пропускают ее через расположенное в приустьевой зоне нагнетательных скважин устройство дополнительной очистки, придающее вращение потоку жидкости, в котором под воздействием центробежных сил происходит укрупнение нефтяных частиц и отделение из воды крупных механических частиц загрязнений, оторванных от стенок водоводов. При возобновлении закачки подача воды в нагнетательную скважину производится циклически. За один цикл подается объем воды порядка 4 м³, при объеме размещенных в низкоприемистой нагнетательной скважине насосно-компрессорных труб 6 м³, что не позволяет закачиваемым с водой нефтяным загрязнениям из водовода переместиться из насосно-компрессорных труб в перфорированный пласт, после чего путем манипуляции задвижками останавливают подачу воды в нагнетательную скважину на 0,3...0,5 ч для сепарации загрязнений воды под действием гравитационных сил во внутренней полости насосно-компрессорных труб. По завершении процесса сепарации, в ходе которого нефтяные частицы всплывают в верхнюю часть, а механические частицы оседают в нижнюю часть насосно-компрессорных труб, производят излив воды в емкость из низкоприемистой нагнетательной скважины в объеме 1 м³ для выноса на поверхность и утилизации в емкость отсепарированных нефтяных загрязнений, затем снова возобновляют закачку в низкоприемистую нагнетательную скважину. Закачку в низкоприемистую нагнетательную скважину и излив жидкости с выдержкой паузы повторяют, в результате чего объем разводящего водовода будет полностью заполнен чистой водой, закачиваемой насосами кустовой насосной станции. Далее при остановленном разводящем водоводе производят открытие задвижек на высокоприемистых нагнетательных скважинах и производят излив жидкости в высокоприемистые нагнетательные скважины в объеме 3 м³ до появления в изливе загрязнений из нижней части насосно-компрессорных труб, после чего вновь переводят излив в емкость для утилизации загрязнений, привнесенных из разводящего водовода и выносимых из призабойной зоны низкоприемистой нагнетательной скважины, и изливают еще 3 м³. По завершении выноса загрязнений из призабойной зоны низкоприемистой нагнетательной скважины в емкость манипуляцией задвижками на замерно-распределительном узле кустовой насосной станции восстанавливают закачку в группу низкоприемистых и высокоприемистых нагнетательных скважин в единой гидродинамической системе.

Использование данного предложения позволяет при небольших дополнительных капитальных затратах с помощью существующей системы поддержания пластового давления произвести восстановление приемистости низкопроницаемых пластов без подземного и капитального ремонта скважин за счет регулируемого излива жидкости и дополнительной очистки воды в приустьевой зоне нагнетательных скважин в момент запуска разводящих водоводов под закачку, сократить объем изливаемой в емкость воды, уменьшить загрязнение разводящих водоводов загрязнениями излива и провести их промывку, увеличить время между капитальными очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и, как результат, экономить материальные затраты на поддержание пластового давления.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам очистки призабойной зоны нефтяного пласта, позволяющим производить дополнительно очистку водоводов и насосно-компрессорных труб в нагнетательных скважинах при эксплуатации низкопроницаемых пластов или ухудшивших свои эксплуатационные показатели вследствие загрязнения прискважинной зоны. Обеспечивает снижение потери приемистости низкопроницаемых пластов, удаление из высоконапорных разводящих водоводов осадков твердых частиц, увеличение времени между очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и экономию материальных затрат на поддержание пластового давления. Сущность изобретения: по способу выделяют группы низкоприемистых и высокоприемистых нагнетательных скважин в единую гидродинамическую систему. Манипулируют задвижками водоводов и изливают жидкость из низкоприемистых нагнетательных скважин в высокоприемистые нагнетательные скважины. Согласно изобретению перед началом закачки в низкоприемистые нагнетательные скважины определяют в низкоприемистой нагнетательной скважине, снизившей приемистость ниже допустимой, величину забойного давления на устье, которое должно обеспечивать самоизлив воды из этой скважины на поверхность. В данную скважину закачивают воду по разводящему водоводу, после которого потоку придают вращение. Останавливают закачку воды и выдерживают паузу для сепарации загрязнений воды во внутреннем объеме насосно-компрессорных труб. Производят излив жидкости из данной скважины в емкость в объеме, обеспечивающем удаление отсепарированных частиц. Закачку и излив жидкости с выдержкой паузы производят циклически до тех пор, пока суммарный объем закачиваемой воды не превысит объем разводящего водовода этой низкоприемистой нагнетательной скважины, после появления в изливе загрязнений из нижней части насосно-компрессорных труб, при изливе в группы высокоприемистых нагнетательных скважин, излив из низкоприемистой нагнетательной скважины, снизившей приемистость ниже допустимой, переводят в емкость для утилизации.

Способ очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины с промывкой разводящего водовода, включающий выделение групп низкоприемистых и высокоприемистых нагнетательных скважин в единой гидродинамической системе, манипулирование задвижками водоводов и излив жидкости из низкоприемистых нагнетательных скважин в высокоприемистые нагнетательные скважины, отличающийся тем, что перед началом закачки в низкоприемистые нагнетательные скважины определяют в низкоприемистой нагнетательной скважине, снизившей приемистость ниже допустимой, величину забойного давления на устье, которое должно обеспечивать самоизлив воды из этой скважины на поверхность, далее в данную скважину закачивают воду по разводящему водоводу, после которого потоку придают вращение, в объеме, не превышающем объема насосно-компрессорных труб, размещенных в данной низкоприемистой нагнетательной скважине, останавливают закачку воды и выдерживают паузу для сепарации загрязнений воды во внутреннем объеме насосно-компрессорных труб, производят излив жидкости из данной скважины в емкость в объеме, обеспечивающем удаление отсепарированных частиц загрязнений с плотностью, меньшей плотности закачиваемой воды, причем закачку и излив жидкости с выдержкой паузы производят циклически до тех пор, пока суммарный объем закачиваемой воды не превысит объем разводящего водовода этой низкоприемистой нагнетательной скважины, после появления в изливе загрязнений из нижней части насосно-компрессорных труб, при изливе в группы высокоприемистых нагнетательных скважин излив из низкоприемистой нагнетательной скважины, снизившей приемистость ниже допустимой, переводят в емкость для утилизации.