СИСТЕМА ЗАКАЧКИ ВОДЫ В НАГНЕТАТЕЛЬНЫЕ СКВАЖИНЫ Российский патент 2015 года по МПК E21B43/20 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к системе закачки воды в нагнетательные скважины с целью вытеснения нефти и поддержания пластового давления.

Известна система закачки воды в нагнетательные скважины (см. учебное пособие Ю.В. Зейгмана «Эксплуатация систем поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений», Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. - С. 179-183), включающая кустовую насосную станцию с насосом, подводящий к насосу водовод с датчиком давления, выкидной водовод насоса, блок гребенки, систему разводящих водоводов после насоса с расходомерами, запорно-регулирующую арматуру, низкоприемистые нагнетательные скважины с обратными клапанами и высокоприемистые нагнетательные скважины.

Недостатками известной системы являются централизованный принцип регулирования режимов закачки (давление, расход) воды по разводящим водоводам, при котором задают расход воды по разводящим водоводам запорно-регулирующей арматурой на выходе насоса и/или блока гребенки кустовой насосной станции, а также сложность регулирования режимов закачки воды при повышении или понижении давления в разводящих водоводах.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемой является система кустовой закачки воды в пласт, описанная в способе подготовки воды для закачки в нагнетательные скважины (патент РФ №2239698, Е21В 43/20, опубл. в бюл. №31 от 10.11.2004), включающая кустовую насосную станцию с насосом, подводящий к насосу водовод с датчиком давления, выкидной водовод насоса, блок гребенки, систему разводящих водоводов после насоса с расходомерами, запорно-регулирующую арматуру, низкоприемистые нагнетательные скважины с обратными клапанами, высокоприемистые нагнетательные скважины и дополнительно устьевые штуцеры для настройки режима закачки воды индивидуально в каждую нагнетательную скважину.

Недостатком данной системы является то, что при повышении давления в подводящем к насосу водоводе и, как следствие, при повышении давления в системе разводящих водоводов после насоса (напор насоса при этом не изменяется) происходит увеличение по сравнению с технологическим режимом объема закачанной воды в нагнетательные скважины в соответствии с формулами (1), (2) (см. учебное пособие Ю.В. Зейгмана «Эксплуатация систем поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений», Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. - С. 74-75).

где К_прием - коэффициент приемистости нагнетательной скважины;

К_{прием. уд.} - удельный коэффициент приемистости нагнетательной скважины;

Q₁ и Q₂ - приемистость скважины на режимах 1 и 2 соответственно, м³/сут;

Р_зак1 и Р_зак2 - давление закачки воды на режимах 1 и 2 соответственно, МПа;

Σh_i - сумма (толщин вскрытых пропластков) i-x интервалов перфорации скважины.

По величине коэффициента приемистости все нагнетательной скважины условно разделены на три группы: высокоприемистые нагнетательные скважины с высокими значениями удельных коэффициентов приемистости - более 0,25 м³/(сут·МПа·м); среднеприемистые нагнетательные скважины, у которых значения удельных коэффициентов приемистости примерно в два раза ниже по сравнению с высокоприемистыми нагнетательными скважинами - 0,1-0,15 м³/(сут·Па·м); низкокоприемистые нагнетательные скважины, у которых значения удельных коэффициентов приемистости ниже 0,1 м³/(сут·МПа·м).

Следовательно, в соответствии с формулами (1), (2) в первую очередь наибольший расход (перезакачка воды) будет осуществляться в высокоприемистые нагнетательные скважины, в меньшей степени - в среднеприемистые и низкоприемистые нагнетательные скважины. Также через штуцеры, используемые при индивидуальной настройке технологического режима закачки воды в нагнетательные скважины, проходит увеличенный по сравнению с технологическим режимом объем закачанной воды в нагнетательные скважины (перезакачка воды) в соответствии с формулой (3).

где Q - объем перекачиваемой воды через штуцер, м³/с;

µ - коэффициент расхода;

S - площадь сечения проходного канала штуцера, м²;

(P₁-Р₂)=ΔР - перепад давления на входе и выходе штуцера (Па);

ρ - плотность воды, кг/м³.

Кроме того, при работе под повышенным давлением возрастает вероятность порывов (аварийной разгерметизации) водоводов на участках с наличием воздействия опасных факторов воздействия на материал трубы водовода (химическая и электрохимическая коррозия, механические нагрузки и т.д.).

Недостатком данной системы является также то, что при понижении давления в подводящем к насосу водоводе и, как следствие, при понижении давления в системе разводящих водоводов после насоса (напор насоса при этом не изменяется) происходит уменьшение по сравнению с технологическим режимом объема закачанной воды в нагнетательные скважины в соответствии с формулами (1), (2), (3).

Периодические колебания давления (понижение и повышение давления) в подводящем водоводе к насосу приводят к изменению технических параметров насоса (потребляемая мощность, КПД), преждевременному износу рабочих органов насоса (рабочая ступень, подшипники, система уплотнений), повышенной вибрации узлов насоса, повышенной пульсации в подводящем к насосу водоводе и системе разводящих водоводов, что приводит к снижению срока службы и межремонтного периода насоса кустовой насосной станции, увеличению вероятности порывов в подводящем к насосу водоводе и системе разводящих водоводов.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются исключение недозакачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины; стабилизация давления в подводящем к насосу водоводе и системе разводящих водоводов после насоса и, как следствие, снижение вероятности порывов в подводящем к насосу водоводе и системе разводящих водоводов; увеличение срока службы и межремонтного периода насоса кустовой насосной станции.

Технические задачи решаются предлагаемой системой закачки воды в нагнетательные скважины, включающей кустовую насосную станцию с насосом, подводящий к насосу водовод с датчиком давления, выкидной водовод насоса, блок гребенки, систему разводящих водоводов после насоса с расходомерами, запорно-регулирующую арматуру, низкоприемистые нагнетательные скважины с обратными клапанами и высокоприемистые нагнетательные скважины.

Новым является то, что система закачки воды в нагнетательные скважины предусматривает цикличный режим работы с циклами повышения и понижения давления в подводящем водоводе, высокоприемистые нагнетательные скважины снабжены регуляторами расхода пружинного типа, на подводящем к насосу водоводе размещен регулятор давления, обвязанный байпасной линией с регулятором расхода и автоматизированной задвижкой, функционально связанной с кустовым контроллером, обеспечивающим сбор информации с расходомеров и датчика давления с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам, при этом автоматизированная задвижка выполнена с возможностью по сигналу контроллера обеспечения потока воды через байпасную линию для компенсации закачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины при суммарной недозакачке в них.

Таким образом, предложенная система кустовой закачки воды в нагнетательные скважины предусматривает комплексный подход, заключающийся в одновременном оснащении системы кустовым контроллером, обеспечивающим сбор информации с расходомеров и датчика давления с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам; подводящего к насосу водовода регулятором давления, обвязанным байпасной линией с регулятором расхода и автоматизированной задвижкой, функционально связанной через кустовой контроллер с датчиком давления и расходомерами с обеспечением потока воды через байпасную линию для компенсации закачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины; высокоприемистых нагнетательных скважин регуляторами расхода пружинного типа.

На чертеже представлена технологическая схема системы закачки воды в нагнетательные скважины.

Система закачки воды в нагнетательные скважины содержит кустовую насосную станцию 1 с насосом 2, подводящий к насосу 2 водовод 3 с датчиком давления 4, выкидной водовод 5 насоса 2, блок гребенки 6, систему разводящих водоводов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 после насоса 2 с расходомерами 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, запорно-регулирующую арматуру 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 с обратными клапанами 35, 36, 37, 38, 39 и высокоприемистые нагнетательные скважины 40, 41.

Система снабжена кустовым контроллером 42, обеспечивающим сбор информации по каналам 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 с расходомеров 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и датчика давления 4 с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. На подводящем к насосу 2 водоводе 3 размещен регулятор давления 51, обвязанный байпасной линией 52 с регулятором расхода 53 и автоматизированной задвижкой 54, функционально связанной 55 с кустовым контроллером 42. Автоматизированная задвижка 54 выполнена с возможностью по сигналу контроллера 42 обеспечения потока воды через байпасную линию 52 для компенсации закачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 при суммарной недозакачке в них. Высокоприемистые нагнетательные скважины 40, 41 снабжены регуляторами расхода пружинного типа 56, 57.

В соответствии с формулами (1), (2) и исходя из промысловой практики нагнетательные скважины по приемистости проранжированы, например:

- высокоприемистые нагнетательные скважины 40, 41 - с приемистостью более 150 м³/сут при фактическом устьевом давлении закачки воды;

- низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 - с приемистостью до 100 м³/сут включительно при фактическом устьевом давлении закачки воды.

На схеме выделяют следующие типы водоводов:

- водоводы 7, 13 - I типа, к которым подключены высокоприемистые нагнетательные скважины 40, 41 с приблизительно равными значениями приемистости для скважин данного типа;

- водоводы 8, 9, 10, 11, 12 - II типа, к которым подключены низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 с приблизительно равными значениями приемистости для скважин данного типа.

Регуляторы расхода устанавливаются на те скважины, где соблюдается условие экономической целесообразности, при котором сравниваются затраты на регуляторы с затратами на потери по перезакачке воды в нагнетательные скважины.

Регулятор давления 51 на подводящем водоводе 3 к насосу 2 работает в автоматическом режиме и обеспечивает значение давления в подводящем водоводе 3 к насосу 2, задаваемого уставкой регулятора давления (регулятор давления 51 «после себя» обеспечивает заданное значение давления в подводящем водоводе 3 к насосу 2).

Регуляторы расхода пружинного типа 56 и 57 работают в автоматическом режиме и обеспечивают расход перекачиваемой воды, соответственно, по водоводу 7 в высокоприемистую нагнетательную скважину 40 и по водоводу 13 в высокоприемистую нагнетательную скважину 41 не более значения, задаваемого уставками этих регуляторов расхода.

Характерной чертой нефтяных месторождений на поздней стадии разработки является эксплуатация низкоприемистых нагнетательных скважин системы закачки воды в нагнетательные скважины, находящихся в процессе разработки продолжительное время. Кроме того, кустовые насосные станции работают в цикличном режиме, и обычно несколько кустовых насосных станций (более двух) подключены к одному источнику водоснабжения и периодически отключаются по технологическим причинам, хотя бы одна из них.

Система закачки воды в нагнетательные скважины работает следующим образом (циклы А, Б и В).

Цикл А: при оптимальном значении давления на подводящем водоводе 3. Предварительно назначается оптимальное значение давления на входе в насос 2 исходя из характеристик насоса 2 для его работы в оптимальном режиме (режим максимального КПД). Насос 2 кустовой насосной станции 1 работает в оптимальном режиме и через запорно-регулирующую арматуру 22, выкидной водовод 5, соединяющий насос 2 и блок гребенки 6 с запорно-регулирующей арматурой 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 и далее по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 закачивает воду в нагнетательные скважины с различной приемистостью 30, 31, 32, 33, 34, 35, 40, 41. При этом регулятор давления 51 на подводящем водоводе 3 к насосу 2 работает в автоматическом режиме и обеспечивает значение оптимального давления в подводящем водоводе 3 к насосу 2, задаваемого уставкой регулятора давления (регулятор давления 51 «после себя» обеспечивает заданное значение давления в подводящем водоводе 3 к насосу 2); регулятор расхода пружинного типа 56 работает в автоматическом режиме и обеспечивает расход перекачиваемой воды по водоводу 7 в высокоприемистую нагнетательную скважину 40 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода; регулятор расхода пружинного типа 57 работает в автоматическом режиме и обеспечивает расход перекачиваемой воды по водоводу 13 в высокоприемистую нагнетательную скважину 41 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода. Кустовой контроллер 42 обеспечивает сбор информации по каналам 43, 44,45, 46, 47, 48, 49, 50 с расходомеров 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и датчика давления 4 с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.

Цикл Б: при понижении давления на подводящем водоводе 3. Предварительно назначается значение оптимального давления на входе в насос 2 исходя из характеристик насоса 2 для его работы в оптимальном режиме (режим максимального КПД). При выполнении заданного технологического режима кустовой насосной станции 1 происходит понижение давления в подводящем к насосу 2 водоводе 3 по сравнению со значением оптимального давления (например, при перекачке заданного расхода воды с пониженным давлением от источника водоснабжения: по причине переключения насоса источника водоснабжения с большего напора на насос с меньшим напором; при подключении нескольких кустовых насосных станций к источнику водоснабжения: по технологическим причинам отключается одна и подключается не менее двух кустовых насосных станций - по причине цикличности работы кустовых насосных станций). При этом регулятор давления 51 на подводящем водоводе 3 к насосу 2 пропускает «после себя» пониженный объем воды, тем самым в подводящем водоводе 3 к насосу 2 устанавливается пониженное значение давления по сравнению с оптимальным значением давления. При понижении давления в подводящем водоводе 3 понижается давление нагнетания в выкидном водоводе 5 (напор насоса 2 остается неизменным), соединяющем насос 2 и блок гребенки 6 с запорно-регулирующей арматурой 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 и далее в системе разводящих водоводов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 после насоса 2. По этой причине в соответствии с формулами (1), (2), (3) в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 осуществляется недозакачка воды по сравнению с технологическим режимом закачки воды. При этом кустовой контроллер 42 обеспечивает сбор информации по каналам 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 с расходомеров 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и датчика давления 4 с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.

Суммарная недозакачка воды в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 компенсируется при последующем цикле работы кустовой насосной станции 1.

Цикл В: при повышении давления на подводящем водоводе 3. Предварительно назначается оптимальное значение давления на входе в насос 2 исходя из характеристик насоса 2 для его работы в оптимальном режиме (режим максимального КПД). При выполнении заданного технологического режима кустовой насосной станции 1 происходит повышение давления в подводящем к насосу 2 водоводе 3 по сравнению со значением оптимального давления (например, при перекачке заданного расхода воды с повышенным давлением от источника водоснабжения: по причине переключения насоса источника водоснабжения с меньшего напора на насос с большим напором; при подключении нескольких кустовых насосных станций к источнику водоснабжения: по технологическим причинам отключается хотя бы одна из них - по причине цикличности работы кустовых насосных станций). При повышении давления в подводящем водоводе 3 повышается давление нагнетания в выкидном водоводе 5 (напор насоса 2 остается неизменным). При этом регулятор давления 51 на подводящем водоводе 3 к насосу 2 работает в автоматическом режиме и обеспечивает значение оптимального давления в подводящем водоводе 3 к насосу 2, задаваемого уставкой регулятора давления (регулятор давления 51 «после себя» обеспечивает значение давления в подводящем водоводе 3 к насосу 2). Насос 2 кустовой насосной станции 1 работает в оптимальном режиме и через запорно-регулирующую арматуру 22, выкидной водовод 5, соединяющий насос 2 и блок гребенки 6 с запорно-регулирующей арматурой 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 и далее по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 закачивает воду в нагнетательные скважины с различной приемистостью 30, 31, 32, 33, 34, 35, 40, 41. При этом регулятор расхода пружинного типа 56 работает в автоматическом режиме и обеспечивают расход перекачиваемой воды по водоводу 7 в высокоприемистую нагнетательную скважину 40 не более значения, задаваемое уставкой регулятора расхода; регулятор расхода пружинного типа 57 работает в автоматическом режиме и обеспечивает расход перекачиваемой воды по водоводу 13 в высокоприемистую нагнетательную скважину 41 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода. Кустовой контроллер 42 обеспечивает сбор информации по каналам 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 с расходомеров 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и датчика давления 4 с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и фиксирует суммарную недозакачку воды в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 в предыдущем цикле работы кустовой насосной станции 1. Для компенсации закачки воды предыдущего цикла работы кустовой насосной станции 1 кустовой контроллер 42 по каналу 55 дает команду на открытие автоматизированной задвижки 54 с регулятором расхода 53 на байпасной линии 52 на период времени, необходимый для компенсации закачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 предыдущего цикла работы кустовой насосной станции 1. Давление в подводящем водоводе 3 после регулятора давления 51 повышается, что фиксирует датчик давления 4. При повышении давления в подводящем водоводе 3 повышается давление нагнетания в выкидном водоводе 5 (напор насоса 2 остается неизменным) и далее в разводящих водоводах 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. При этом регулятор расхода пружинного типа 56 работает в автоматическом режиме и обеспечивают расход перекачиваемой воды по водоводу 7 в высокоприемистую нагнетательную скважину 40 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода; регулятор расхода пружинного типа 57 работает в автоматическом режиме и обеспечивает расход перекачиваемой воды по водоводу 13 в высокоприемистую нагнетательную скважину 41 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода. Компенсация закачки воды предыдущего цикла работы кустовой насосной станции 1 осуществляется в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34.

Пример конкретного выполнения.

Рассмотрим пример конкретного выполнения, когда к кустовой насосной станции 1 подключены семь нагнетательных скважин: две - высокоприемистых нагнетательных скважин 40, 41, пять - низкоприемистых нагнетательных скважин 30, 31, 32, 33, 34.

В соответствии с заданием по закачке за определенный период времени (24 ч) насосом 2 (ГНУ 750-1650) кустовой насосной станции 1 необходимо закачать 750 м³ сточной воды (ρ=1100 кг/м³) в семь нагнетательных скважин. Закачка 750 м³ воды распределяется следующим образом. В пять низкоприемистых нагнетательных скважин: скважина 30 - 70 м³; скважина 31 - 70 м³; скважина 32 - 70 м³; скважина 33 - 70 м³; скважина 34 - 70 м³. В две высокоприемистые нагнетательные скважины: скважина 40 - 200 м³; скважина 41 - 200 м³. Рассмотрим пример конкретного выполнения технологического режима закачки воды в нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34, 40, 41, состоящего из двух циклов: цикл Б и цикл В. Цикл Б - понижение давления в подводящем водоводе 3 (недозакачка воды в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34); цикл В - повышение давления в подводящем водоводе 3 (компенсация закачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34).

Цикл Б (понижение давления в подводящем водоводе 3). Предварительно назначается значение оптимального давления на входе в насос 2, равное 2,5 МПа, исходя из характеристик насоса 2 для его работы в оптимальном режиме (режим максимального КПД). При выполнении заданного технологического режима кустовой насосной станции 1 происходит понижение давления в подводящем к насосу 2 водоводе 3 до 1,5 МПа по сравнению со значением оптимального давления 2,5 МПа (например, при перекачке заданного расхода воды с пониженным давлением от источника водоснабжения: по причине переключении насоса источника водоснабжения с большего напора на насос с меньшим напором; при подключении нескольких кустовых насосных станций к источнику водоснабжения: по технологическим причинам отключается одна и подключаются не менее двух кустовых насосных станций - по причине цикличности работы кустовых насосных станций). При этом регулятор давления 51 на подводящем водоводе 3 к насосу 2 пропускает «после себя» сниженный объем воды, тем самым в подводящем водоводе 3 к насосу 2 устанавливается пониженное значение давления 1,5 МПа по сравнению с оптимальным значением давления 2,5 МПа. При понижении давления в подводящем водоводе 3 понижается давление нагнетания в выкидном водоводе 5 (напор насоса 2 остается неизменным), соединяющем насос 2 и блок гребенки 6 с запорно-регулирующей арматурой 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 и далее в системе разводящих водоводов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 после насоса 2. По этой причине в соответствии с формулами (1), (2), (3) в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 осуществляется недозакачка воды 50 м³ за 24 ч по сравнению с технологическим режимом закачки воды. При этом кустовой контроллер 42 обеспечивает сбор информации по каналам 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 с расходомеров 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и датчика давления 4 с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. Суммарная недозакачка воды 50 м³ за 24 ч в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 компенсируется при последующем цикле работы кустовой насосной станции 1.

Технологический режим закачки воды насосом 2 кустовой насосной станции 1 (кустовая насосная станция 1 эксплуатируется по цикличному графику работы) в год составляет:

Q=750м³/сут×15дней×12месяцев=135000м³/год.

Суммарная недозакачка воды за год в нагнетательные скважины с различной приемистостью 30, 31, 32, 33, 34 по сравнению с технологическим режимом закачки воды составит:

Q=50м³/сут×15дней×12месяцев=9000м³/год.

Цикл В (повышение давления в подводящем водоводе 3). Предварительно назначается оптимальное значение давления на входе в насос 2, равное 2,5 МПа, исходя из характеристик насоса 2 для его работы в оптимальном режиме (режим максимального КПД). При выполнении заданного технологического режима кустовой насосной станции 1 происходит повышение давления в подводящем к насосу 2 водоводе 3 до 3,5 МПа по сравнению со значением оптимального давления 2,5 МПа (например, при перекачке заданного расхода воды с повышенным давлением от источника водоснабжения: по причине переключения насоса источника водоснабжения с меньшего напора на насос с большим напором; при подключении нескольких кустовых насосных станций к источнику водоснабжения: по технологическим причинам отключается хотя бы одна из них - по причине цикличности работы кустовых насосных станций). При этом регулятор давления 51 на подводящем водоводе 3 к насосу 2 работает в автоматическом режиме и обеспечивает значение оптимального давления 2,5 МПа в подводящем водоводе 3 к насосу 2, задаваемое уставкой регулятора давления (регулятор давления 51 «после себя» обеспечивает заданное значение давления в подводящем водоводе 3 к насосу 2). Насос 2 кустовой насосной станции 1 работает в оптимальном режиме и через запорно-регулирующую арматуру 22, выкидной водовод 5, соединяющий насос 2 и блок гребенки 6 с запорно-регулирующей арматурой 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 и далее по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 закачивает воду в нагнетательные скважины с различной приемистостью 30, 31, 32, 33, 34, 35, 40, 41. При этом регулятор расхода пружинного типа 56 работает в автоматическом режиме и обеспечивает расход перекачиваемой воды по водоводу 7 в высокоприемистую нагнетательную скважину 40 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода; регулятор расхода пружинного типа 57 работает в автоматическом режиме и обеспечивает расход перекачиваемой воды по водоводу 13 в высокоприемистую нагнетательную скважину 41 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода. Кустовой контроллер 42 обеспечивает сбор информации по каналам 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 с расходомеров 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и датчика давления 4 с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и фиксирует суммарную недозакачку воды в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 50 м³ за 24 ч в предыдущем цикле Б работы кустовой насосной станции 1. Для компенсации закачки воды 50 м³ предыдущего цикла работы кустовой насосной станции 1 кустовой контроллер 42 по каналу 55 дает команду на открытие автоматизированной задвижки 54 с регулятором расхода 53 на байпасной линии 52. Давление в подводящем водоводе 3 после регулятора давления 51 повышается до 3,5 МПа, что фиксирует датчик давления 4. При повышении давления в подводящем водоводе 3 до 3,5 МПа повышается давление нагнетания в выкидном водоводе 5 (напор насоса 2 остается неизменным) и далее в разводящих водоводах 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. При этом регулятор расхода пружинного типа 56 работает в автоматическом режиме и обеспечивает расход перекачиваемой воды по водоводу 7 в высокоприемистую нагнетательную скважину 40 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода; регулятор расхода пружинного типа 57 работает в автоматическом режиме и обеспечивает расход перекачиваемой воды по водоводу 13 в высокоприемистую нагнетательную скважину 41 не более значения, задаваемого уставкой регулятора расхода. Компенсация закачки воды 50 м³ предыдущего цикла работы кустовой насосной станции 1 осуществляется в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34. В момент, когда контроллер 42 зафиксирует компенсацию закачки воды 50 м³ в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34, он по каналу 55 дает команду на закрытие автоматизированной задвижки 54 с регулятором расхода 53 на байпасной линии 52.

При отсутствии оснащенности (известная система) высокоприемистых нагнетательных скважин 40, 41 - регуляторами расхода пружинного типа 56, 57; подводящего к насосу водовода 3 - регулятором давления 51, байпасной линии 52 - регулятором расхода 53 и автоматизированной задвижкой 54, функционально связанной с кустовым контроллером 42, обеспечивающим сбор информации с расходомеров 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и датчика давления 4 с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 осуществляется недозакачка воды 50 м³ за 24 ч в низкоприемистые нагнетательные скважины 30, 31, 32, 33, 34 по сравнению с технологическим режимом закачки воды и, как следствие, по реагирующим добывающим скважинам фиксируется недобор нефти.

В таблице представлены сравнительные показатели известной (наиболее близкого аналога) и предлагаемой систем кустовой закачки воды в пласт.

Из таблицы видно, что предлагаемая система закачки воды в нагнетательные скважины экономически эффективнее известной системы. При дополнительных единовременных затратах 815 тыс.р. на регулятор расхода, регулятор давления, датчик давления, кустовой котроллер, монтаж байпасной линии с автоматизированной задвижкой, ежегодные затраты снижаются на 990,0 тыс.р.

Таким образом, технико-экономическая эффективность предлагаемой системы закачки воды в нагнетательные скважины достигается за счет комплексного подхода, заключающегося в одновременном оснащении системы кустовым контроллером, обеспечивающим сбор информации с расходомеров и датчика давления с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам; подводящего к насосу водовода регулятором давления, обвязанным байпасной линией с регулятором расхода и автоматизированной задвижкой, функционально связанной через кустовой контроллер с датчиком давления и расходомерами с обеспечением потока воды через байпасную линию для компенсации закачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины; высокоприемистых нагнетательных скважин регуляторами расхода пружинного типа.

Использование предложенной системы закачки воды в нагнетательные скважины обеспечит исключение недозакачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины и соответственно исключение недобора нефти; кроме того, стабилизация давления в подводящем к насосу водоводе и системе разводящих водоводов после насоса обеспечивает увеличение межремонтного периода насоса кустовой насосной станции и снижает вероятность порывов в подводящем к насосу водоводе и системе разводящих водоводов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к системе закачки воды в пласт для вытеснения нефти и поддержания пластового давления. Технический результат - исключение недозакачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины и стабилизация давления в подводящих водоводах. Система включает кустовую насосную станцию с насосом, подводящий к насосу водовод с датчиком давления, выкидной водовод насоса, блок гребенки, систему разводящих водоводов после насоса с расходомерами, запорно-регулирующую арматуру, низкоприемистые нагнетательные скважины с обратными клапанами и высокоприемистые нагнетательные скважины. При этом система предусматривает цикличный режим работы с циклами повышения и понижения давления в подводящем водоводе. Высокоприемистые нагнетательные скважины снабжены регуляторами расхода пружинного типа. На подводящем к насосу водоводе размещен регулятор давления, обвязанный байпасной линией с регулятором расхода и автоматизированной задвижкой. Эта задвижка функционально связана с кустовым контроллером. Он обеспечивает сбор информации с расходомеров и датчика давления с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам. Автоматизированная задвижка выполнена с возможностью по сигналу контроллера обеспечения потока воды через байпасную линию для компенсации закачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины при суммарной недозакачке в них. 1 ил., 1 табл.

Система закачки воды в нагнетательные скважины, включающая кустовую насосную станцию с насосом, подводящий к насосу водовод с датчиком давления, выкидной водовод насоса, блок гребенки, систему разводящих водоводов после насоса с расходомерами, запорно-регулирующую арматуру, низкоприемистые нагнетательные скважины с обратными клапанами и высокоприемистые нагнетательные скважины, отличающаяся тем, что система закачки воды в нагнетательные скважины предусматривает цикличный режим работы с циклами повышения и понижения давления в подводящем водоводе, высокоприемистые нагнетательные скважины снабжены регуляторами расхода пружинного типа, на подводящем к насосу водоводе размещен регулятор давления, обвязанный байпасной линией с регулятором расхода и автоматизированной задвижкой, функционально связанной с кустовым контроллером, обеспечивающим сбор информации с расходомеров и датчика давления с анализом выполнения задания по закачке воды по разводящим водоводам, при этом автоматизированная задвижка выполнена с возможностью по сигналу контроллера обеспечения потока воды через байпасную линию для компенсации закачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины при суммарной недозакачке в них.