СПОСОБ СВАБИРОВАНИЯ СКВАЖИНЫ С ВЯЗКИМ ФЛЮИДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E21B43/24 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к разработке нефтяных или битумных месторождений, освоению и ремонту скважин, а именно к свабированию скважин с вязким флюидом с помощью теплового воздействия.

Заявляемое изобретение может также использоваться при достижении различных целей, в том числе вызов притока из пласта при освоении скважины, очистка призабойной зоны от продуктов реакции после проведения химической обработки, очистка забоя от механических примесей, выносимых из призабойной зоны пласта (если невозможна промывка забоя из-за поглощения промывочного раствора ввиду хорошей проницаемости призабойной зоны или низкого пластового давления), очистка призабойной зоны от механических примесей, вносимых нагнетаемым в пласт агентом, обработка призабойной зоны физическими методами воздействия на пласт.

Известен способ разработки залежи вязкой нефти или битума (патент РФ №2305762, МПК E21B 43/24, опубл. http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll?ty=29&docid=2305762&cl=9&path=http://195.208.85.248/Archive/PAT/2007FULL/2007.09.10/DOC/RUNWC1/000/000/002/305/762/document.pdf" \o "Официальная публикация в формате PDF" \t "_blank), включающий бурение непрерывной горизонтальной скважины с размещением входного участка скважины до залегания продуктивного пласта, условно горизонтального участка скважины по простиранию продуктивного пласта, выходного участка вверх с наклоном от продуктивного пласта до дневной поверхности, установку обсадной колонны, цементирование затрубного пространства, установку насосно-компрессорных труб с центраторами, закачку теплоносителя и отбор вязкой нефти или битума, уточняют распространение продуктивных толщин пласта по площади залежи, бурят по крайней мере одну пару непрерывных горизонтальных скважин, горизонтальные участки которых размещают параллельно один над другим в вертикальной плоскости на расстоянии, предотвращающем преждевременный прорыв конденсата к добывающей скважине, устанавливают обсадные колонны с фильтром в интервале продуктивного пласта, цементирование затрубного пространства колонн осуществляют до кровли продуктивного пласта, закачку теплоносителя осуществляют через верхнюю горизонтальную нагнетательную скважину с устья и забоя скважины, одновременно осуществляют отбор вязкой нефти или битума через нижнюю горизонтальную добывающую скважину с устья и забоя скважины при помощи сваба.

Известен способ добычи высоковязкой нефти (патент РФ №2206728, МПК E21B 43/24, опубл. 20.06.2003), включающий спуск в обсадную колонну колонны насосно-компрессорных труб до интервала перфорации, подачу по ней теплоносителя, подъем продукции по межтрубному пространству, в обсадную колонну спускают две колонны насосно-компрессорных труб, причем первую спускают до начала, а вторую через первую до конца интервала перфорации и подают по ней теплоноситель, а в пространство между обсадной и первой колонной насосно-компрессорных труб подают газ, продукцию поднимают по пространству между колоннами насосно-компрессорных труб, после обеспечения заданной приемистости подъем продукции прекращают, закачку теплоносителя продолжают до расчетной величины, при этом подачу газа продолжают, заполняют им пространство между колоннами насосно-компрессорных труб и поддерживают в таком состоянии, затем скважину останавливают на термокапиллярную пропитку до начала интенсивного снижения подвижности флюида в призабойной зоне, сбрасывают давление в скважине, отбирают поступающую в нее продукцию до уменьшения дебита, полученного на естественном режиме работы пласта, цикл закачки теплоносителя и отбора продукции повторяют до создания с добывающей скважиной зоны с подвижным флюидом, после чего скважину переводят в нагнетательную, а отбор продукции осуществляют через добывающую скважину.

Известен самонагревающийся балансировочный груз (патент CN №200989190 (Y), МПК E21B 36/04, E21B 43/00, опубл. 2007-12-12), содержащий носовой выход, защитную оболочку, переключатель, управляющий элемент, множество никель-водородных аккумуляторов, высокоэффективный нагреватель и оболочку, в котором носовой выход выполнен с возможностью соединения со свабом, защитная оболочка герметизирует и защищает части автотермического балансира, переключатель управляет рабочим состоянием высокоэффективного нагревателя, управляющий элемент задерживает соединение цепи и защищает заряд и разряд множества никель-водородных аккумуляторов, которые предоставляют энергию для преобразования в тепло, высокоэффективный нагреватель выполняет преобразование электричества в тепло, оболочка выполнена с возможностью защиты и передачи тепла.

Известно устройство для драгирования сырой нефти (патент CN №2588050 (Y), МПК E21B 43/00, опубл. 2003-11-26), ближайшее по технической сущности к заявляемому устройству и принятое за прототип, содержащее электрический генератор, шкаф управления преобразованием частоты, лебедку с двойными колесами, силовой кабель и сваб для добычи нефти с электромагнитным нагревателем, при этом один конец силового кабеля соединяется с шкафом управления преобразованием частоты, а другой конец соединяется с электромагнитным нагревателем, нагреватель размещается в точке, соответствующей уровню жидкости в скважине, и включается питание для предварительного нагрева. После этого нагреватель поднимается, питание выключается, и инструмент для добычи нефти помещается в жидкость, и, таким образом, нагретая сырая нефть добывается в скважине.

Задачей изобретения является обеспечение способа и разработка устройства, позволяющих повысить эффективность, возможность освоения (добычи) скважин, содержащих высоковязкие нефти или битум посредством свабирования.

Конструкция устройства позволяет снизить аварийность (обрыв кабеля или устройства), повысить эффективность процесса извлечения жидкости свабированием, уменьшить энергозатраты.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности освоения скважин, содержащих высоковязкие нефти или битум посредством свабирования.

Технический результат достигается тем, что способ свабирования скважины с вязким флюидом включает этапы, на которых: предварительно опускают свабирующее устройство до границы с вязким флюидом, погружают его под уровень вязкого флюида, подают непосредственно от наземного оборудования с помощью геофизического кабеля к свабирующему устройству электрическую энергию, которую затем подводят через кабельный наконечник посредством канала электрической энергии к нижней части свабирующего устройства, преобразуют с помощью расположенного в нижней части свабирующего устройства преобразователя электрической энергии в тепловую электрическую энергию в тепловую и передают ее под уровень вязкого флюида, осуществляя его локальный нагрев до температуры разжижения скважинного флюида с одновременным спуском свабирующего устройства, осуществляют отбор вязкого флюида и подъем его на поверхность при помощи свабирующего устройства.

Локальный нагрев осуществляют в продолжительном или повторно-кратковременном режиме на всем протяжении спуска свабирующего устройства.

Погружают свабирующее устройство под уровень вязкого флюида с предварительно заданной скоростью.

При отклонении скорости погружения свабирующего устройства под уровень вязкого флюида от предварительно заданной регулируют количество электрической энергии, подаваемой с поверхности.

Скорость погружения задают равной не менее 0,3 м/с и не более 1 м/с.

Регулируют скорость погружения свабирующего устройства в вязкий флюид посредством его утяжеления.

Погружают свабирующее устройство под уровень вязкого флюида под собственным весом.

Осуществляют управление свабирующим устройством с поверхности.

Получают телеметрическую информацию о скважине от свабирующего устройства, проводят ее анализ, на основании результатов которого корректируют управление свабирующим устройством с поверхности.

По полученной телеметрической информации о скважине определяют температуру скважинного флюида, и при отклонении температуры скважинного флюида от предварительно заданной регулируют количество электрической энергии, подаваемой с поверхности.

Предварительно заданная температура составляет не менее 40°С и не более 100°С.

Технический результат также достигается тем, что в устройстве для осуществления способа, содержащем свабирующее устройство, соединенное с наземным оборудованием, новым является то, что свабирующее устройство содержит в своей верхней части кабельный наконечник, обеспечивающий механическое и электрическое соединение с геофизическим кабелем, соединенным с наземным оборудованием, а в нижней своей части содержит преобразователь электрической энергии в тепловую, соединенный с кабельным наконечником посредством канала электрической энергии.

Кабельный наконечник обеспечивает механическое и электрическое соединение с каналом электрической энергии.

Преобразователь электрической энергии в тепловую окружен защитной оболочкой, имеющей непосредственный контакт с внутренней средой скважины и выполненной с возможностью передачи тепловой энергии в скважину.

Защитная оболочка выполнена из металла.

Свабирующее устройство выполнено обтекаемой удлиненной формы и с возможностью изменения массы и длины.

Масса преобразователя электрической энергии в тепловую составляет не менее 30 кг.

Длина преобразователя электрической энергии в тепловую составляет не менее 0,5 метров и не более 1,5 метров.

Свабирующее устройство дополнительно содержит по меньшей мере один датчик температуры.

Канал электрической энергии и геофизический кабель выполнены с возможностью передачи телеметрической информации от по меньшей мере одного датчика температуры к наземному оборудованию.

Наземное оборудование содержит устройство анализа телеметрической информации и управления свабирующим устройством.

Преобразователь электрической энергии в тепловую выполнен с применением ТЭН (термоэлектрического нагрева), или электрохимического нагрева, или с возможностью индукционного преобразования электрической энергии в тепловую.

Свабирующее устройство дополнительно содержит блок защиты от перегрева.

Сущность способа заключается в следующем.

Опускают свабирующее устройство до границы с высоковязкой средой и начинают плавно погружать его под уровень высоковязкой среды (гидростатический уровень скважинной жидкости).

С поверхности скважины к свабирующему устройству подают электрическую энергию, которую затем преобразуют в тепловую энергию и передают во внутреннюю среду скважины, т.е. начинают локально нагревать скважинный флюид, окружающий нижнюю часть свабирующего устройства.

Свабирующее устройство начинают опускать под уровень вязкой среды под собственным весом или с определенной заданной скоростью. В случае отклонения скорости погружения от заданной регулируют количество подаваемой электрической энергии: при замедлении скорости - увеличивают количество подаваемой электрической энергии, при увеличении - снижают.

Доводят температуру подаваемой тепловой энергии до температуры разжижения скважинного флюида. Текущую температуру скважинного флюида определяют по телеметрической информации, которую получают от свабирующего устройства. В зависимости от типа скважинного флюида температура разжижения может составлять от 40°С до 100°С. При превышении температуры разжижения - снижают количество подаваемой электрической энергии, в противном случае - увеличивают.

В зависимости от поставленной цели локальный нагрев может проводиться в разных режимах: в продолжительном или повторно-кратковременном режиме, причем проводится на всем протяжении спуска свабирующего устройства.

По завершении прохождения заданного пути свабирующим устройством осуществляют единовременный отбор и подъем высоковязкого флюида путем свабирования.

При необходимости все этапы могут повторять до достижения необходимой приемистости скважины или до получения заданного объема высоковязкого флюида.

Спуск свабирующего устройства в высоковязкую среду может быть обеспечен посредством его утяжеления.

В зависимости от вязкости среды регулируют вес свабирующего устройства. Также может изменяться длина свабирующего устройства для увеличения объема высоковязкого флюида, подверженного локальному нагреву.

В качестве высоковязкого флюида может быть нефть, битум или иная скважинная жидкость.

В зависимости от поставленной цели свабирование заканчивается после отбора необходимого объема скважинной жидкости, стабилизации притока из пласта, начала фонтанирования скважины и т.д.

Устройство для реализации способа представлено на фиг.1.

Устройство состоит из блоков: свабирующее устройство 1, геофизический кабель 2, наземное оборудование 3, кабельный наконечник 4, канал 5 электрической энергии, преобразователь 6 электрической энергии в тепловую, защитная оболочка 7.

Свабирующее устройство 1 соединено с наземным оборудованием 3 при помощи геофизического кабеля 2 через кабельный наконечник 4, обеспечивающий механическое и электрическое соединение.

Свабирующее устройство 1 содержит преобразователь 6 электрической энергии в тепловую (нагреватель), соединенный с электромагнитным клапаном 4 посредством канала 5 электрической энергии.

Преобразователь 6 электрической энергии в тепловую окружен защитной оболочкой 7, выполненной из теплопроводного и стойкого к агрессивной скважинной среде материала. В одном из вариантов осуществления таковым может быть металл, позволяющий эффективно передавать тепло во внешнюю среду и мало подверженный воздействию скважинного флюида.

Защитная оболочка 7 герметизирует и защищает преобразователь 6 электрической энергии в тепловую.

Свабирующее устройство 1 имеет металлическое тело и надетую на него резиновую муфту либо может быть выполнено из любого материала любым способом, известным из уровня техники.

Устройство для реализации способа дополнительно содержит по меньшей мере один датчик температуры для сбора телеметрической информации о скважине, расположенный в любой части свабирующего устройства 1, но предпочтительно в нижней его части.

Телеметрическая информация с датчика температуры передается к наземному оборудованию 3 посредством канала 5 электрической энергии и геофизического кабеля 2 для формирования текущей информации о скважине и обеспечения возможности наземному оборудованию 3 осуществлять управление свабирующим устройством 1.

В одном из вариантов осуществления устройство может содержать расположенный в наземном оборудовании 3 типовой счетчик глубины, работающий по принципу измерения длины геофизического кабеля 2, опускаемого в скважину с помощью мерного ролика, и коррекции этой глубины по магнитным меткам, нанесенным на геофизический кабель 2 через определенный фиксированный интервал.

Свабирующее устройство 1 для дополнительного облегчения спуска (увеличения скорости погружения) в вязкую среду должно быть выполнено обтекаемой удлиненной формы, иметь достаточную массу (в предпочтительном варианте осуществления 30 кг и длину не менее 0,5 метра), иметь возможность увеличения груза (удлинения), иметь «направляющие» для уменьшения сопротивления погружению в высоковязкой скважинной жидкости.

Масса и длина свабирующего устройства 1 может быть изменена в зависимости от строения скважины и вязкости скважинной среды.

Преобразователь 6 электрической энергии в тепловую выполнен с применением ТЭН, электрохимического нагрева, с возможностью индукционного преобразования электрической энергии в тепловую.

Устройство работает следующим образом.

Опускают свабирующее устройство 1 на геофизическом кабеле 2 в скважину до границы с вязкой средой.

Включают питание и подают электрическую энергию к свабирующему устройству 1 через геофизический кабель 2 от источника электрической энергии, расположенного в наземном оборудовании 3.

Электрическая энергия через кабельный наконечник 4, обеспечивающий механическое и электрическое соединение, поступает к преобразователю 6 электрической энергии в тепловую посредством канала 5 электрической энергии для преобразования ее в тепло.

Преобразователь 6 электрической энергии в тепловую преобразует электрическую энергию в тепловую энергию и передает ее в окружающую среду скважины через защитную оболочку 7 для локального нагрева скважинного флюида и уменьшения вязкости добываемой продукции.

Нагрев ведут до достижения температуры разжижения скважинного флюида.

При этом одновременно плавно опускают свабирующее устройство 1 под уровень разжиженного скважинного флюида.

По завершении погружения на требуемую глубину (например, 200 метров) осуществляют отбор и подъем скважинного флюида путем свабирования.

При подъеме свабирующего устройства 1 резиновая муфта расширяется и герметизирует скважину, тем самым обеспечивая отбор и подъем вязкого флюида.

Затем весь процесс могут повторять необходимое количество раз до обеспечения требуемой приемистости скважины или требуемого уровня скважинного флюида.

Локальный нагрев скважинного флюида позволяет существенно понижать ее вязкость, вследствие чего повышается скорость погружения устройства под уровень скважинной жидкости и облегчается подъем устройства с извлечением на поверхность разжиженного скважинного флюида.

С помощью датчика температуры периодически снимают информацию о температуре скважинного флюида, на которую опущено свабирующее устройство 1. Телеметрическая информация с датчика передается на поверхность через геофизический кабель 2. С помощью полученной информации устройство управления, расположенное в наземном оборудовании 3, формирует управляющие сигналы о начале и окончании процесса нагрева, спуска и подъема свабирующего устройства 1 и т.д.

Свабирующее устройство 1 должно перемещаться с определенной заданной скоростью, зависящей от параметров рабочей скважины, в т.ч. от вязкости среды в скважине. Если в процессе спуска под уровень вязкой среды изменяют скорость движения свабирующего устройства 1 (замедляют или ускоряют), соответственно регулируют количество подаваемой электрической энергии на свабирующее устройство 1 от наземного оборудования 3 (увеличивают или уменьшают). Количество подаваемой электрической энергии регулируют, чтобы поддерживать скорость погружения свабирующего устройства не менее 0,3 м/с и не более 1 м/с. Таким образом, добиваются погружения свабирующего устройства 1 до глубины более 200 метров за время меньшее 15 минут.

В предпочтительном варианте осуществления свабирующее устройство 1 может быть снабжено блоком защиты от перегрева, например, работающим по принципу температурного реле, которое срабатывает (прекращает проведение электрической энергии от кабельного наконечника 4 к преобразователю 6 электрической энергии в тепловую) при превышении некоторой температуры, например 100°С, что соответствует максимальной предварительно заданной температуре разжижения скважинного флюида.

Изобретение может применяться при гидрофизических исследованиях скважин, в нефтедобывающей промышленности при освоении скважин после ремонта (ремонтно-изоляционные работы, обработки призабойных зон, повышение нефтеотдачи пластов и других видов интенсификации притока из перфорированных пластов с применением различных эмульсий); при добыче или освоении скважин после ремонта, содержащих в своей продукции высоковязкие нефти или битум.

Заявляемое изобретение дополнительно обеспечивает автономность и мобильность комплекса применяемого оборудования, экологическую чистоту процесса свабирования, безопасность проведения работ.

Группа изобретений относится к области нефтедобывающей промышленности и, в частности, к разработке нефтяных или битумных месторождений, освоению и ремонту скважин. Обеспечивается повышение эффективности освоения скважин высоковязкой нефти или битума посредством свабирования. Сущность изобретения: способ свабирования скважины с вязким флюидом включает этапы, на которых: предварительно опускают свабирующее устройство до границы с вязким флюидом с предварительно заданной температурой не менее 40°C и не более 100°C; погружают его под уровень вязкого флюида с предварительно заданной скоростью не менее 0,3 м/с и не более 1 м/с; подают непосредственно от наземного оборудования с помощью геофизического кабеля к свабирующему устройству электрическую энергию, которую затем подводят через кабельный наконечник посредством канала электрической энергии к нижней части свабирующего устройства; преобразуют с помощью расположенного в нижней части свабирующего устройства преобразователя электрической энергии в тепловую электрическую энергию в тепловую и передают ее под уровень вязкого флюида, осуществляя его локальный нагрев до температуры разжижения флюида с одновременным спуском свабирующего устройства; при этом скорость спуска и температуру скважинного флюида контролируют на всем протяжении спуска свабирующего устройства; при отклонении скорости погружения свабирующего устройства и температуры от заданных значений регулируют количество электрической энергии, подаваемой с поверхности; осуществляют отбор вязкого флюида и подъем его на поверхность при помощи свабирующего устройства. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ свабирования скважины с вязким флюидом, включающий этапы, на которых:
предварительно опускают свабирующее устройство до границы с вязким флюидом с предварительно заданной температурой не менее 40°C и не более 100°C;
погружают его под уровень вязкого флюида с предварительно заданной скоростью не менее 0,3 м/с и не более 1 м/с;
подают непосредственно от наземного оборудования с помощью геофизического кабеля к свабирующему устройству электрическую энергию, которую затем подводят через кабельный наконечник посредством канала электрической энергии к нижней части свабирующего устройства;
преобразуют с помощью расположенного в нижней части свабирующего устройства преобразователя электрической энергии в тепловую электрическую энергию в тепловую и передают ее под уровень вязкого флюида, осуществляя его локальный нагрев до температуры разжижения флюида с одновременным спуском свабирующего устройства;
при этом скорость спуска и температуру скважинного флюида контролируют на всем протяжении спуска свабирующего устройства;
при отклонении скорости погружения свабирующего устройства и температуры от заданных значений регулируют количество электрической энергии, подаваемой с поверхности;
осуществляют отбор вязкого флюида и подъем его на поверхность при помощи свабирующего устройства.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что локальный нагрев осуществляют в продолжительном или повторно-кратковременном режиме на всем протяжении спуска свабирующего устройства.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулируют скорость погружения свабирующего устройства в вязкий флюид посредством его утяжеления.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что погружают свабирующее устройство под уровень вязкого флюида под собственным весом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют управление свабирующим устройством с поверхности.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают телеметрическую информацию о скважине от свабирующего устройства, проводят ее анализ, на основании результатов которого корректируют управление свабирующим устройством с поверхности.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что по полученной телеметрической информации о скважине определяют температуру скважинного флюида.

8. Устройство для свабирования скважины с вязким флюидом, содержащее свабирующее устройство, соединенное с наземным оборудованием, отличающееся тем, что свабирующее устройство содержит в своей верхней части кабельный наконечник, обеспечивающий механическое и электрическое соединение с геофизическим кабелем, соединенным с наземным оборудованием, а в нижней своей части содержит преобразователь электрической энергии в тепловую массой не менее 30 кг, соединенный с кабельным наконечником посредством канала электрической энергии, при этом свабирующее устройство содержит по меньшей мере один датчик температуры и регулятор электрической энергии на поверхности для поддержания температуры скважинного флюида не менее 40°C и не более 100°C и скорости погружения свабирующего устройства не менее 0,3 м/с и не более 1 м/с.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что кабельный наконечник обеспечивает механическое и электрическое соединение с каналом электрической энергии.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что преобразователь электрической энергии в тепловую окружен защитной оболочкой, имеющей непосредственный контакт с внутренней средой скважины, стойкой к агрессивной среде скважине, и выполненной с возможностью передачи тепловой энергии в скважину.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что защитная оболочка выполнена из металла.

12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что свабирующее устройство выполнено обтекаемой удлиненной формы и с возможностью изменения массы и длины.

13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что длина преобразователя электрической энергии в тепловую составляет не менее 0,5 метров и не более 1,5 метров.

14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что канал электрической энергии и геофизический кабель выполнены с возможностью передачи телеметрической информации от по меньшей мере одного датчика температуры к наземному оборудованию.

15. Устройство по п.8, отличающееся тем, что наземное оборудование содержит устройство анализа телеметрической информации и управления свабирующим устройством.

16. Устройство по п.8, отличающееся тем, что преобразователь электрической энергии в тепловую выполнен с применением ТЭН, или электрохимического нагрева, или с возможностью индукционного преобразования электрической энергии в тепловую.

17. Устройство по п.8, отличающееся тем, что свабирующее устройство дополнительно содержит блок защиты от перегрева.