СИСТЕМА ЗАКАЧКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В НЕФТЯНОЙ ПЛАСТ Российский патент 2011 года по МПК E21B43/20 

Предложение относится к системе закачки подземных вод в нефтяной пласт, предназначенной для использования в нефтегазодобывающей промышленности.

Известна система закачки подземных вод в нефтяной пласт, включающая сообщающиеся водоводами высокого давления водозаборную и нагнетательные скважины, погружной насос. Пластовая вода из водозаборной скважины погружным центробежным насосом подается непосредственно в нагнетательные скважины, число которых определяется соотношением их суммарной приемистости и производительности водозаборной скважины (см. Ф.С.Абдулин. Добыча нефти и газа. -М.: Недра, 1983, с.61).

Данная система закачки подземных вод в нефтяной пласт принята за аналог и наиболее близкий аналог.

Недостатком известной системы закачки подземных вод в нефтяной пласт в условиях разработки нефтяных месторождений на поздней стадии является то, что по технологическим причинам необходимо отключить группу нагнетательных скважин, в результате чего происходит закачка лишнего объема воды в продуктивные пласты нагнетательных скважин. Закачку необходимого объема воды в каждую нагнетательную скважину можно осуществить, используя размещенный погружной насос на водозаборных скважинах с оснащением частотно-регулируемым приводом (ЧРП). Однако использование погружных насосов с оснащением их частотно-регулируемыми приводами на водозаборных скважинах приводит к значительному увеличению капитальных и эксплуатационных затрат ввиду значительной стоимости ЧРП.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение закачки необходимого объема воды в каждую нагнетательную скважину за счет использования минимального количества частотно-регулируемых приводов на погружных насосах водозаборных скважин, а сообщающие водоводы водозаборных и нагнетательных скважин позволяют осуществлять закачку от погружных насосов водозаборных скважин с частотно-регулируемыми приводами в любую из нагнетательных скважин.

Техническая задача решается предлагаемой системой закачки подземных вод в нефтяной пласт, включающей сообщающиеся водоводами водозаборные и нагнетательные скважины, погружные насосы, размещенные в водозаборных скважинах, нагнетательные скважины, объединенные в группы скважин, работающие при одинаковых давлениях нагнетания от отдельных водозаборных скважин.

Новым является то, что в группе скважин с наименьшим давлением как минимум одна из водозаборных скважин оснащена частотно-регулируемым приводом, при этом водоводы других групп скважин соединены соответствующими перемычками с регулируемым гидросопротивлением с водоводом этой группы скважин с ЧРП для перераспределения общего объема закачки этими ЧРП при остановке одной или более нагнетательных скважин в любой из групп скважин.

На фиг.1 представлена технологическая схема закачки подземных вод в нефтяной пласт.

На фиг.2 представлена выноска А регулируемого гидросопротивления, состоящего (варианты): а) из регулируемой задвижки и дополнительного регулируемого вентиля; б) из электрифицированной задвижки и датчика давления.

Выделяют группу скважин с наибольшим давлением - I группа и группу скважин с наименьшим давлением - II группа (см. фиг.1), при этом давление нагнетания в нагнетательные скважины I группы больше давления нагнетания в нагнетательные скважины II группы (Р_I>Р_II).

Схема содержит водозаборные скважины 1, 2, 3, нагнетательные скважины 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, погружные насосы (на схеме не показаны), размещенные в водозаборных скважинах 1, 2, 3, водоводы 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, сообщающие водозаборные скважины 1, 2, 3 и нагнетательные скважины 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15. Схема содержит перемычку 27 с регулируемым гидросопротивлением 28, состоящим из регулируемой задвижки 29 и дополнительного регулируемого вентиля 30 (см. фиг.2, вариант а), с регулируемым гидросопротивлением 28, состоящим из электрифицированной задвижки 31 и датчика давления 32 (см. фиг.2, вариант б), частотно-регулируемый привод 33, размещенный на водозаборной скважине 3, датчик давления 34.

Перемычка 27 с регулируемым гидросопротивлением 28 соединяет группу скважин с наибольшим давлением - I группа и группу скважин с наименьшим давлением - II группа (см. фиг.1) для исключения несанкционированных перетоков.

Схема работает следующим образом (см. фиг.1, фиг.2). Предлагаемая система закачки подземных вод в нефтяной пласт предусматривает закачку погружным насосом водозаборной скважины 1 через водоводы 16, 17, 18, 19 в нагнетательные скважины 4, 5, 6, 7, 8 (группу скважин с наибольшим давлением - I группа) и закачку насосами водозаборных скважин 2, 3 через водоводы 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 в нагнетательные скважины 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 (группу скважин с наименьшим давлением - II группа).

При технологической остановке одной или нескольких нагнетательных скважин (например, проведение капитального ремонта, перевод на циклическую закачку и др.), например, в I группе происходит перераспределение потока воды в системе водоводов 16, 17, 18, 19. При этом часть воды, не закачанная в нагнетательные скважины I группы, поступает через перемычку 27 с регулируемым гидросопротивлением 28 в систему водоводов 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 нагнетательных скважин II группы. Давление нагнетательных скважин II группы повышается, что фиксирует датчик давления 34, который дает команду на частотно-регулируемый привод 33 насоса (на схеме не показан), размещенный на водозаборной скважине 3. В результате чего погружной насос (на схеме не показан) с частотно-регулируемым приводом 33 водозаборной скважины 3 уменьшает подачу объема воды в нагнетательные скважины II группы на величину не закачанной в нагнетательные скважины I группы.

Пример конкретного выполнения.

Рассмотрим пример конкретного выполнения, когда предлагаемая система закачки подземных вод в нефтяной пласт предусматривает закачку погружным насосом водозаборной скважины 1 через водоводы 16, 17, 18, 19 в нагнетательные скважины 4, 5, 6, 7, 8 (группу скважин с наибольшим давлением, находящимся в интервале 13,5-14,2 МПа - I группа) и закачку насосами водозаборных скважин 2, 3 через водоводы 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 в нагнетательные скважины 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 (группу скважин с наименьшим давлением, находящимся в интервале 11,0-12,0 МПа - II группа).

В соответствии с заданием по закачке за определенный период времени - одни сутки (24 часа) в нагнетательные скважины I группы 4, 5, 6, 7, 8 (см. фиг.1) через водоводы 16, 17, 18, 19 необходимо закачать 125 м³ воды погружным насосом УЭЦН 125-1400 (на схеме не показан) водозаборной скважины 1. Суточная закачка 125 м³ воды распределяется по нагнетательным скважинам следующим образом: скважина 4-30 м³/сут; скважина 5-25 м³/сут; скважина 6-25 м³/сут; скважина 7-20 м³/сут; 8-25 м³/сут.

В соответствии с заданием по закачке за определенный период времени - одни сутки (24 часа) в нагнетательные скважины II группы 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 (см. фиг.1) через водоводы 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 необходимо закачать 500 м³ воды погружным насосом УЭЦН 250-1200 (на схеме не показан) водозаборной скважины 2, погружным насосом УЭЦН 250-1200 (на схеме не показан) с частотно-регулируемым приводом 33 водозаборной скважины 3. Суточная закачка 500 м³ воды распределяется по нагнетательным скважинам следующим образом: скважина 9-40 м³/сут; скважина 10-50 м³/сут; скважина 11-60 м³/сут; скважина 12-40 м³/сут; скважина 13-60 м³/сут; скважина 14-130 м³/сут; скважина 15-120 м³/сут.

При технологической остановке нагнетательной скважины 4 (например, проведение капитального ремонта) в I группе происходит перераспределение потока воды в системе водоводов 16, 17, 18, 19. При этом часть воды в объеме 30 м³/сут, не закачанная в нагнетательные скважины I группы, поступает через перемычку 27 с регулируемым гидросопротивлением 28 в систему водоводов 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 нагнетательных скважин II группы. Давление нагнетательных скважин II группы повышается, что фиксирует датчик давления 34, который дает команду на частотно-регулируемый привод 33 насоса (на схеме не показан), размещенный на водозаборной скважине 3. В результате чего погружной насос УЭЦН 250-1200 (на схеме не показан) с частотно-регулируемым приводом 33 водозаборной скважины 3 уменьшает подачу объема воды в нагнетательные скважины II группы на величину 30 м³/сут, не закачанной в нагнетательные скважины I группы.

В таблице представлены сравнительные показатели известной (наиболее близкого аналога) и предлагаемой системы закачки подземных вод в нефтяной пласт в нагнетательные скважины.

Таблица Сравнительные показатели известной и предлагаемой систем Показатель Значения показателей при известной (наиболее близкий аналог) и предлагаемой системах известная предлагаемая Закачка технологической воды, тыс. м³/год 127,8 127,8 Стоимость используемого оборудования, всего, тыс. руб. 2310,0 1871,1 в том числе:     - погружной насос УЭЦН 125-1400 с ЧРП 670,0   - погружной насос УЭЦН 250-1200 с ЧРП 820,0   - погружной насос УЭЦН 250-1200 с ЧРП 820,0 820,0 - погружной насос УЭЦН 125-1400 без ЧРП   380,0 - погружной насос УЭЦН 250-1200 без ЧРП   450,0 - перемычка L=80 м, D=89×7 мм   92,6 - регулируемое гидросопротивление   117,5 - датчик давления   11,0 Затраты энергии на закачку воды, кВт·час/год 967,5 963,5 Затраты энергии на закачку воды, тыс. руб./год 2709,0 2697,8 Эксплуатационные затраты на закачку воды, тыс. руб./год 5019,0 4568,9

Из таблицы видно, что при близких по величине затратах электроэнергии на закачку воды по известной и предлагаемой системам (порядка 2,7 млн руб.) в предлагаемой системе закачки подземных вод в нефтяной пласт стоимость используемого оборудования на 438 тыс. руб. (19,0%) ниже, чем по известной системе.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой системы закачки подземных вод в нефтяной пласт достигается за счет оптимизации технологической схемы путем перераспределения общего объема закачки по всем нагнетательным скважинам (при остановке одной или более нагнетательной скважины) с использованием минимального количества насосов с частотно-регулируемыми приводами при незначительных затратах на переобвязку технологической схемы водоводов.

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

- снижения стоимости используемого оборудования;

- повышения управляемости и гибкости системы при изменении технологических условий.

Таким образом, использование данного изобретения позволит снизить материальные затраты на строительство, обслуживание и ремонт систем закачки воды.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к системе закачки подземных вод в нефтяной пласт. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности закачки подземных вод в нефтяной пласт за счет повышения управляемости и гибкости системы при изменении технологических условий. Система закачки подземных вод в нефтяной пласт включает сообщающиеся водоводами водозаборные и нагнетательные скважины, погружные насосы, размещенные в водозаборных скважинах, нагнетательные скважины. Нагнетательные скважины объединены в группы скважин, работают при одинаковых давлениях нагнетания от отдельных водозаборных скважин. В группе скважин с наименьшим давлением как минимум одна из водозаборных скважин оснащена частотно-регулируемым приводом (ЧРП). При этом водоводы других групп скважин соединены соответствующими перемычками с регулируемым гидросопротивлением с водоводом этой группы скважин с ЧРП для перераспределения общего объема закачки этими ЧРП при остановке одной или более нагнетательных скважин в любой из групп скважин. 2 ил., 1 табл.

Система закачки подземных вод в нефтяной пласт, включающая сообщающиеся водоводами водозаборные и нагнетательные скважины, погружные насосы, размещенные в водозаборных скважинах, нагнетательные скважины, объединенные в группы скважин, работающие при одинаковых давлениях нагнетания от отдельных водозаборных скважин, отличающаяся тем, что в группе скважин с наименьшим давлением как минимум одна из водозаборных скважин оснащена частотно-регулируемым приводом (ЧРП), при этом водоводы других групп скважин соединены соответствующими перемычками с регулируемым гидросопротивлением с водоводом этой группы скважин с ЧРП для перераспределения общего объема закачки этими ЧРП при остановке одной или более нагнетательных скважин в любой из групп скважин.