СПОСОБ КУСТОВОЙ ЗАКАЧКИ ВОДЫ В НАГНЕТАТЕЛЬНЫЕ СКВАЖИНЫ Российский патент 2010 года по МПК E21B43/20 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтяной залежи и работе системы поддержания пластового давления.

Известен способ кустовой закачки воды в нагнетательные скважины (см. Учебное пособие «Эксплуатация систем поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений», авт. Зейгман Ю.В., Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007, с.181-183), по которому вода по водоводам низкого давления подается на кустовую насосную станцию, а затем - по водоводам высокого давления в нагнетательные скважины для поддержания пластового давления. Этот способ кустовой закачки воды в нагнетательные скважины принят нами за аналог.

Известен способ кустовой закачки воды в нагнетательные скважины (см. патент РФ №2186954, 7 E21B 43/20. Опубл. БИ №22 от 10.08.2002 г.), по которому вода по водоводам низкого давления подается на кустовую насосную станцию, а затем - по водоводам высокого давления в нагнетательные скважины для поддержания пластового давления. Этот способ кустовой закачки воды в нагнетательные скважины принят нами за наиболее близкий аналог.

У наиболее близкого аналога термин «пороговое значение» за определенный период времени соответствует (равно) заданному объему закачки. В этом случае нагнетательные скважины отключаются (закрываются) полностью.

Известные способы кустовой закачки воды в нагнетательные скважины при работе системы поддержания пластового давления в циклическом режиме, предусматривающие чередование включения и отключения нагнетательных скважин (скважина «открыта» или скважина «закрыта»), имеют следующие недостатки:

а) при отключении нагнетательных скважин:

- происходит кольматация пластов нагнетательных скважин, сложенных песчаниками, а также, вследствие оседания твердых взвешенных частиц с внутрискважинного оборудования в призабойной зоне нагнетательных скважин, что требует проведения работ по ее очистке;

- кроме того, в зимний период происходит замерзание водоводов высокого давления и устья нагнетательных скважин, что требует их утепление.

б) при включении нагнетательных скважин:

- происходит транспортировка ударной дозы твердых взвешенных частиц с водоводов высокого давления в призабойную зону нагнетательных скважин, что также требует проведения работ по ее очистке;

- возникают гидравлические удары в водоводах высокого давления, что приводит к уменьшению срока службы водоводов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение кольматации пластов нагнетательных скважин, снижение скорости падения приемистости нагнетательных скважин, исключение замерзания водоводов высокого давления и устья нагнетательных скважин в зимний период, увеличение срока службы и снижение вероятности порывов на водоводах высокого давления, за счет непрерывной регулируемой закачки воды в нагнетательные скважины и, в результате, снижение материальных затрат на строительство, обслуживание и ремонт систем закачки воды, и в конечном счете, увеличение текущей добычи и нефтеотдачи пластов.

Техническая задача решается способом кустовой закачки воды в нагнетательные скважины, включающим регулирование объема закачки с учетом порогового значения при определенном объеме закачки за определенный период времени для закачки за этот период заданного объема закачки.

Новым является то, что при циклическом режиме закачки воды в нагнетательные скважины подбирают пороговое значение объема закачки для каждой скважины, меньшее заданного для нее объема закачки за определенный период времени, но составляющее основной объем закачки - до 95% заданного объема, после достижения которого в течение оставшегося времени определенного периода закачку производят с меньшим объемом до достижения заданного объема - переходят на режим подкачки с регулированием давления и скорости закачки, в дальнейшем основной режим и режим подкачки чередуют, распределяют по различным скважинам и осуществляют одновременно одними насосами.

На фиг.1 представлена технологическая схема системы поддержания пластового давления для осуществления способа кустовой закачки воды в нагнетательные скважины.

На фиг.2 представлена выноска А регулируемого гидросопротивления, состоящего (варианты): а) из регулируемой задвижки; б) из регулируемой задвижки и дополнительного регулируемого вентиля; в) из регулируемой задвижки и двух дополнительных тарированных вентилей.

На фиг.3 представлены графики закачки воды в нагнетательные скважины насосом КНС.

Схема содержит насос высокого давления 1 кустовой насосной станции 2, выкидной водовод 3 кустовой насосной станции 2, блок гребенки 4 (см. фиг.1) с регулируемым гидросопротивлением 5, состоящим из регулируемой задвижки 6 (см. фиг.2, вариант а), с регулируемым гидросопротивлением 5, состоящим из регулируемой задвижки 6 и дополнительного тарированного регулируемого вентиля 7 (см. фиг.2, вариант б), с регулируемым гидросопротивлением 5, состоящим из регулируемой задвижки 6 и двух дополнительных тарированных регулируемых вентилей 8, 9 (см. фиг.2, вариант в), и расходомерами 10, 11, 12, водоводы 13, 14, 15, обратные клапаны 16, 17, 18, нагнетательные скважины 19, 20, 21 (см. фиг.1). Варианты б и в (см. фиг.2) позволяют более точно регулировать объемы закачки, так как снабжены тарированными регулируемыми вентилями 7 (см. фиг.2, вариант б), 8 и 9 (см. фиг.2, вариант в), которые тарируются (поверяются) для определенного заранее рассчитанного объема. При варианте а (см. фиг.2) возможна грубая регулировка объема закачки прикрытием регулируемой задвижки 6, которая при очень больших объемах закачки допустима (например, при объемах закачки свыше 200 м³ в сутки). При наличии одного тарированного регулируемого вентиля 7 (см. фиг.2, вариант б) возможна ступенчатая точная регулировка объема (регулируемая задвижка 6 и тарированный регулируемый вентиль 7 открыты или регулируемая задвижка 6 закрыта, а тарированный регулируемый вентиль 7 открыт) и применяется на скважинах 19, 20 или 21 (см. фиг.1) при объемах закачки, например, 100-200 м³ в сутки. Причем при наличии более одного тарированного регулируемого вентиля 8 (см. фиг.2, вариант в) и 9 возможно ступенчатое более точное регулирование объема (при отрытой или закрытой регулируемой задвижке 6: открыты тарированные регулируемые вентили 8 и 9, открыт тарированный регулируемый вентиль 8 или открыт тарированный регулируемый вентиль 9) для скважин 19, 20 или 21 (см. фиг.1), не допускающих избыточного объема закачки (например, при объемах закачки 50-99 м в сутки). Количество дополнительных тарированных регулируемых вентилей может быть и более двух (на фиг.2 не показаны), но в очень редких случаях, требующих очень точной регулировки объемов закачки для усложненных скважин 19, 20 или 21 (см. фиг.1), с малыми объемами закачки (например, при объемах закачки менее 50 м³ в сутки).

Схема работает следующим образом (см. фиг.1, фиг.2). Предлагаемый способ кустовой закачки воды в нагнетательные скважины предусматривает непрерывную закачку воды насосом высокого давления 1 кустовой насосной станции 2 через выкидной водовод 3 кустовой насосной станции 2, блок гребенки 4 (см. фиг.1) с регулируемым гидросопротивлением 5 (см. фиг.2, варианты а, б, в) и расходомерами 10, 11, 12, водоводы 13, 14, 15, обратные клапаны 16, 17, 18 в нагнетательные скважины 19, 20, 21 (см. фиг.1) и осуществляется с использованием чередования двух режимов: основного режима и режима подкачки. В основном режиме обеспечивается до 95% заданного объема закачки за определенный период времени, в режиме подкачки - в оставшееся время определенного периода закачку производят с меньшим объемом до достижения заданного объема закачки. При этом основной режим и режим подкачки на различных скважинах распределен во времени и осуществляется одновременно одним насосом, за счет этого производительность насоса высокого давления 1 кустовой насосной станции 2 остается неизменной.

Регулируемое гидросопротивление 5 (см. фиг.2, варианты а, б, в) подбираются для каждой нагнетательной скважины индивидуально. Регулируя величину гидросопротивления 5 (см. фиг.2, варианты а, б, в), регулируют давление и скорость закачки воды в нагнетательные скважины 19, 20, 21. Система поддержания пластового давления для осуществления способа кустовой закачки воды в нагнетательные скважины подключена к системе телемеханики.

Пример конкретного выполнения.

К кустовой насосной станции в среднем подключается от 5 до 30 нагнетательных скважин. Рассмотрим пример конкретного выполнения, когда к кустовой насосной станции подключены 12 нагнетательных скважин (см. фиг.3). В соответствии с заданием по закачке за определенный период времени - одни сутки (24 часа) в нагнетательные скважины 19, 20 или 21 (см. фиг.1) и т.д., обозначенные на графике закачки воды в нагнетательные скважины насосом КНС (см. фиг.3): А, В, С, D, Е, F, G, H, I, J, К, L необходимо закачать 1680 м³ воды насосом ЦНС 63-1400. Суточная закачка 1680 м³ воды распределяется по нагнетательным скважинам следующим образом: скважина А 170 м³/сут, скважина В 165 м³/сут, скважина С 155 м³/сут, скважина D 150 м³/сут, скважина Е 145 м³/сут, скважина F 140 м³/сут, скважина G 135 м³/сут, скважина H 130 м³/сут, скважина I 130 м³/сут, скважина J 125 м³/сут, скважина K 120 м³/сут, скважина L 115 м³/сут (см. фиг.3).

При реализации предлагаемого способа кустовой закачки воды в нагнетательные скважины в первые 12 часов (первая половина суток) нагнетательные скважины A, C, Е, G, I, К работают в основном режиме, в котором обеспечивается до 95% заданного объема закачки в эти скважины: скважина A 156 м³, скважина C 144 м³, скважина E 134,4 м³, скважина G 123,96 м³, скважина I 122,76 м³, скважина K 111 м³. Нагнетательные скважины B, D, F, Н, J, L работают в режиме подкачки (см. фиг.3).

При реализации предлагаемого способа кустовой закачки воды в нагнетательные скважины в последующие 12 часов (вторая половина суток) нагнетательные скважины A, C, Е, G, I, К работают в режиме подкачки. Нагнетательные скважины B, D, F, Н, J, L работают в основном режиме, в котором обеспечивается до 95% заданного объема закачки в эти скважины: скважина B 156 м³, скважина D 141,6 м³, скважина F 132 м³, скважина Н 122,4 м³, скважина J 117,6 м³, скважина L 107,52 м³ (см. фиг.3).

Регулируя величины гидросопротивлений 5 (см. фиг.2), регулируют давление и скорость закачки воды в нагнетательные скважины в режиме подкачки. В дальнейшем происходит чередование режимов: основного режима и режима подкачки.

При реализации предлагаемого способа кустовой закачки воды в нагнетательные скважины предусматривается непрерывность закачки воды насосом высокого давления 1 (см. фиг.1) кустовой насосной станции 2, при этом производительность насоса высокого давления 1 кустовой насосной станции 2 остается неизменной и составляет 70 м³/ч или 1680 м³/сут (см. фиг.1, фиг.3).

Ниже приводятся формулы, с помощью которых можно определять параметры при реализации предлагаемого способа кустовой закачки воды в нагнетательные скважины.

где Т - период времени, в течение которого обеспечивается заданный объем закачки, принимается равным 24 часа;

T₁ - период времени, по истечении которого наступает пороговое значение заданного объема закачки и в течение которого обеспечивается до 95% заданного объема закачки (основной режим), час;

Т₂ - оставшийся период времени, в течение которого обеспечивается закачка воды до заданного объема закачки (режим подкачки), час.

Заданный объем закачки Q_зад:

где

где Q₁ - объем закачки за период времени T₁, м³;

Q₂ - объем закачки за оставшийся период времени T₂, м³;

q_осн - объем закачки при основном режиме, м³/час;

q_под - объем закачки при режиме подкачки (пропускная способность регулируемого вентиля или тарированного вентиля), м³/час.

Подставляя формулы (3) и (4) в формулу (2), получаем:

Используя формулу (5), можно определить T₁ и q_под:

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа кустовой закачки воды в нагнетательные скважины системы поддержания пластового давления нефтяного месторождения достигается за счет непрерывной регулируемой закачки воды в нагнетательные скважины.

Использование данного изобретения в нефтяной промышленности позволяет снизить затраты на единицу (1 м³) закачиваемой технологической воды и, в конечном итоге, снизить себестоимость единицы добытой нефти (1 т) за счет:

- уменьшения кольматации пластов нагнетательных скважин;

- снижения скорости падения приемистости нагнетательных скважин;

- исключения затрат на утепление водоводов высокого давления и устья нагнетательных скважин в зимний период;

- увеличения срока службы и снижения вероятностей порывов на водоводах высокого давления;

- повышения текущей добычи и нефтеотдачи за счет обеспечения работоспособности системы в зимний период, сокращения простоев, связанных с ремонтными работами на водоводах и в призабойной зоне пласта, сокращения загрязнения продуктивных пластов.

Таким образом, использование данного изобретения позволит уменьшить кольматацию пластов нагнетательных скважин, снизить скорость падения приемистости нагнетательных скважин, исключить замерзание водоводов высокого давления и устья нагнетательных скважин в зимний период, увеличить срок службы и снизить вероятности порывов на водоводах высокого давления, за счет непрерывной регулируемой закачки воды в нагнетательные скважины и, в результате, снизить материальные затраты на строительство, обслуживание и ремонт систем закачки воды, и в конечном счете, увеличить текущую добычу и нефтеотдачу пластов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтяной залежи и работе системы поддержания пластового давления. Обеспечивает уменьшение кольматации пластов нагнетательных скважин, снижение скорости падения приемистости нагнетательных скважин, исключение замерзания водоводов высокого давления и устья нагнетательных скважин в зимний период, увеличение срока службы и снижение вероятности порывов на водоводах высокого давления. Сущность изобретения: способ включает регулирование объема закачки с учетом порогового значения при определенном объеме закачки за определенный период времени для закачки за этот период заданного объема закачки. Согласно изобретению при циклическом режиме закачки воды в нагнетательные скважины подбирают пороговое значение объема закачки для каждой скважины, меньшее заданного для нее объема закачки за определенный период времени, но составляющее основной объем закачки - до 95% заданного объема, после достижения которого в течение оставшегося времени определенного периода закачку производят с меньшим объемом до достижения заданного объема - переходят на режим подкачки с регулированием давления и скорости закачки. В дальнейшем основной режим и режим подкачки чередуют, распределяют по различным скважинам и осуществляют одновременно одними насосами. 3 ил.

Способ кустовой закачки воды в нагнетательные скважины, включающий регулирование объема закачки с учетом порогового значения при определенном объеме закачки за определенный период времени для закачки за этот период заданного объема закачки, отличающийся тем, что при циклическом режиме закачки воды в нагнетательные скважины подбирают пороговое значение объема закачки для каждой скважины, меньшее заданного для нее объема закачки за определенный период времени, но составляющее основной объем закачки - до 95% заданного объема, после достижения которого в течение оставшегося времени определенного периода закачку производят с меньшим объемом до достижения заданного объема - переходят на режим подкачки с регулированием давления и скорости закачки, в дальнейшем основной режим и режим подкачки чередуют, распределяют по различным скважинам и осуществляют одновременно одними насосами.