СПОСОБ ЗАКАЧКИ ВОДЫ В СИСТЕМЕ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ В СЛАБОПРОНИЦАЕМЫХ КОЛЛЕКТОРАХ Российский патент 2019 года по МПК E21B43/20 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способу закачки воды в пласт для вытеснения нефти и поддержания пластового давления при перекачке или увеличении давления нагнетания сточной воды, подаваемой с устья, с использованием установки электроцентробежного насоса (ЭЦН) перевернутого типа.

С целью увеличения темпов отбора нефти и повышения нефтеотдачи применяют нагнетание воды в пласт с кустовых насосных станций. Для данных целей используются поверхностные, сточные и пластовые воды. Высокие потери давления в водоводах высокого давления, удаленность нагнетательных скважин, а также физический износ эксплуатационных колонн снижают эффективность процесса поддержания пластового давления (ППД). Распространенным способом эффективного процесса поддержания пластового давления является закачка сточной воды, подаваемой с устья в межтрубное пространство насосно-компрессорной трубы (НКТ) и эксплуатационной колонны на прием ЭЦН и дожим с использованием ЭЦН перевернутого типа и пакера.

Известен способ кустовой закачки воды в пласт для поддержания пластового давления (учебное пособие Ю.В. Зейгмана «Эксплуатация систем поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений». Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007. - С. 179-183), включающий подачу воды из кустовой насосной станции (КНС), по трубопроводу через запорно-регулирующую арматуру, закачивание воды посредством насоса в систему разводящих водоводов с отводами на каждую нагнетательную высокоприемистую, среднеприемистую или низкоприемистую скважины.

Недостатками известного способа является 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 КНС, а также сложность регулирования режимов закачки воды при повышении или понижении давления в разводящих водоводах. Существенным недостатком является значительная протяженность высоконапорных водоводов, а также потери энергии на запорно-регулирующих устройствах на части водоводов или подключенных к ним высокоприемистых нагнетательных скважинах.

Известен способ межскважинной перекачки жидкости (патент РФ №2290500, МПК Е21В 43/20, опубл. 27.12.2006), включающий отбор нефти из пласта, отбор пластовой воды через водозаборные скважины и закачку пластовой воды через нагнетательные скважины в пласт. В качестве водозаборных скважин используют бывшие добывающие скважины. Отбор пластовой воды ведут из обводнившегося продуктивного пласта, закачку пластовой воды через нагнетательные скважины ведут в пласт с невыработанными запасами нефти. Отбор нефти из пласта ведут через водозаборную скважину. В водозаборной скважине разделяют нефть и воду. Воду отбирают по колонне насосно-компрессорных труб и по выкидной и водопроводной линии закачивают в нагнетательные скважины. Нефть накапливают в межтрубном пространстве скважины. После заполнения межтрубного пространства скважины нефтью скважину останавливают, организуют циркуляцию жидкости в скважине, нефть из межтрубного пространства вытесняют в нефтепровод обратным потоком воды и запускают скважину в работу.

Недостатком известного способа является то, что закачиваемая в нагнетательную скважину вода не проходит очистку от твердых взвешенных частиц, что негативно влияет на эффективность вытеснения нефти водой. Также необходимо переводить имеющиеся на кусту добывающие скважины в водозаборный фонд.

Известен способ принудительного внутрискважинного перетока, заключающийся в том, что водоносный и нефтеносный пласты разобщают пакером, на насосно-компрессорных трубах недалеко от устья устанавливают перевернутый погружной центробежный насос, отбирают воду из водоносного пласта скважины по межтрубному пространству, далее воду с помощью насоса закачивают в продуктивный пласт той же скважины (Абдуллин Ф.С. Добыча нефти и газа. М.: Недра, 1983 г., стр. 61-62, Мирзаджанзаде А.Х. Технология и техника добычи нефти. М.: Недра, 1986 г., стр. 224-225).

Недостатком известного способа является то, что при его реализации уменьшается межремонтный период работы электроцентробежного насоса, работа установки сопровождается отказами ЭЦН, его заклиниванием в стволе скважины вследствие воздействия на него механических примесей, содержащихся в воде. Кроме того, необходимо проводить дополнительную перфорацию скважины для вскрытия водоносного пласта, что увеличивает капитальный ремонт скважины.

Задачей изобретения является повышение надежности эксплуатации скважины с принудительной закачкой воды для поддержания пластового давления.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разработки слабопроницаемых коллекторов за счет обеспечения высокого давления закачиваемой воды на забое скважины.

Технический результат достигается способом принудительной закачки воды в скважину, заключающимся в подаче воды из кустовой насосной станции по трубопроводу высокого давления через устьевую запорную арматуру в межтрубное пространство насосно-компрессорной трубы и эксплуатационной колонны, после чего отбирают воду из межтрубного пространства посредством электроцентробежного насоса перевернутого типа, который устанавливают в непосредственной близости от устья скважины, и закачивают ее под высоким давлением через насосно-компрессорную трубу в продуктивный пласт слабопроницаемого коллектора, при этом обеспечивают защиту эксплуатационной колонны от высокого давления нагнетания посредством якоря и нижнего пакера, установленного непосредственно над зоной перфорации продуктивного пласта, а защиту эксплуатационной колонны от динамического воздействия закачиваемой с кустовой насосной станции под высоким давлением воды осуществляют верхним пакером, установленным под электроцентробежным насосом через инструмент посадочный механический, благодаря чему обеспечивают герметичное соединение верхнего пакера с электроцентробежным насосом, причем осуществляют контроль давления и объема закачки воды в пласт и отбираемой из межтрубного пространства воды посредством погружной телеметрии и обеспечивают изменение давления и расхода закачки воды в пласт изменением частоты вращения электроцентробежного насоса.

Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой установки, реализующей предложенный способ закачки воды в скважину.

Установка содержит трубопровод 1 высокого давления, подведенный от КНС к устьевой арматуре 2, спущенный в эксплуатационную колонну 3 скважины на насосно-компрессорных трубах 4 ЭЦН перевернутого типа 5, используемый для нагнетания воды под необходимым давлением, систему погружной телеметрии 6 с измерением расхода и давления на приеме насоса и закачки для регистрации и передачи на станцию управления 7 ЭЦН. Ниже ЭЦН 5 спущен инструмент посадочный механический (ИПМ) 8, предназначенный для герметичного соединения колонны НКТ 4 с верхним пакером 9. Также ИПМ 8 может применяться в качестве компенсатора осевых перемещений колонны НКТ 4 с сохранением герметичности после разъединения. ИПМ герметично соединяет ЭЦН 5 с верхним пакером 9, который защищает эксплуатационную колонну 3 от воздействия высокого давления системы ППД с устья скважины. Верхний пакер устанавливается в скважине на глубине 120÷200 м, он герметично соединен с колонной НКТ 4, ниже колонна НКТ герметично соединена с якорем 10 и нижним пакером 11. Якорь 10, например гидравлический, предназначен для удержания пакера от перемещения вверх при создании высокого давления нагнетания воды в подпакерной зоне. Также якорь 10 необходим для уменьшения вибраций ЭЦН и предотвращения негативного влияния сжимающих нагрузок на ЭЦН, возникающих вследствие изменения длины колонны НКТ 4 под воздействием давления. Нижний пакер 11 спущен выше кровли пласта, используемого под закачку в целях ППД, предназначен для защиты эксплуатационной колонны от воздействия высокого давления. Ниже спущено перо воронки 12, которая сообщена с пластом нагнетательной скважины.

Установка для закачки воды в системе ППД с применением двухпакерной компоновки работает следующим образом.

Под давлением закачки воды от КНС закачиваемая вода транспортируется по трубопроводу высокого давления 1 к затрубной задвижке устьевой арматуры 2 и под высоким давлением от 4 до 10 МПа поступает в межтрубное пространство НКТ 4 и эксплуатационной колонны 3 на приемную сетку ЭЦН 5. Верхний пакер 9 изолирует эксплуатационную колонну от динамического воздействия рабочей среды, которая находится под высоким давлением от 4 до 10 МПа. Приобретая после ЭЦН необходимое для нагнетания давление, вода поступает в пласт через колонну НКТ 4 и перо воронки 12. Для защиты эксплуатационной колонны 3 от повышенного давления, развиваемого ЭЦН 5, используют нижний пакер 11 с гидравлическим якорем 10, установленным выше кровли пласта. Величина давления нагнетания, расход закачиваемой жидкости, давление на приеме ЭЦН регистрируются в системе погружной телеметрии 6 и передается информация на станцию управления с частотным преобразователем 7. С помощью станции управления 7 с частотным преобразователем регулируется давление закачки и объем закачки. Также для создания необходимого рабочего давления и в зависимости от давления на приеме ЭЦН 5 подбирается количество секций ЭЦН, что позволяет охватить процессом заводнения различные участки площадей в зависимости от приемистости.

Перед спуском установки производят геофизические исследования скважины, шаблонирование скважины и очистку стенок обсадной колонны скребками (скреперами), а затем промывку ствола скважины. В заключение проводят опресовку эксплуатационной колонны в интервале от устья скважины до верхнего пакера. Компоновка спускается в эксплуатационную колонну 3 на колонне НКТ 4 до верхнего пакера.

Предложенный способ закачки воды с использованием двухпакерной компоновки и ЭЦН перевернутого типа позволяет защитить эксплуатационную колонну от преждевременного разрушения заколонного цементного камня и самой колонны выше кровли пласта. Исключает взаимодействие закачиваемой продукции с другими пластами, родниковыми и естественными водами, увеличивая эффективность пластового давления и защищая экологию. Расположение в составе установки ЭЦН 5 перевернутого типа с узлом ИПМ над верхним пакером позволяет повысить надежность эксплуатации ЭЦН, снизить продолжительность ремонта скважин.

Таким образом, применение данного изобретения для закачки воды с целью поддержания пластового давления позволяет улучшить регулирование процесса разработки нефтяных пластов, поскольку режим работы нагнетательной скважины не зависит от других скважин, подключенных к КНС. Использование управления ЭЦН с изменением его частоты вращения позволяет изменять давление и расход закачки воды в пласт, т.е. частично автоматизировать работу нагнетательной скважины, поднять рабочее давление на устье нагнетательной скважины, осуществлять индивидуальный подбор типоразмера ЭЦН по приемистости конкретной скважины. Кроме того, обеспечивается принципиальная возможность перехода на низконапорную систему поддержания пластового давления с кратным снижением капитальных вложений и эксплуатационных затрат.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способу закачки воды в пласт для вытеснения нефти и поддержания пластового давления при перекачке или увеличении давления нагнетания сточной воды, подаваемой с устья, с использованием установки электроцентробежного насоса (ЭЦН) перевернутого типа. Техническим результатом является повышение эффективности разработки слабопроницаемых коллекторов за счет обеспечения высокого давления закачиваемой воды на забое скважины. Способ включает принудительную закачку воды в скважину. Воду подают из кустовой насосной станции по трубопроводу высокого давления. Воду закачивают через устьевую запорную арматуру в межтрубное пространство насосно-компрессорной трубы и эксплуатационной колонны. Отбирают воду из межтрубного пространства посредством ЭЦН перевернутого типа. ЭЦН устанавливают в непосредственной близости от устья скважины. Обеспечивают защиту эксплуатационной колонны от высокого давления нагнетания посредством якоря и нижнего пакера. Нижний пакер устанавливают непосредственно над зоной перфорации продуктивного пласта. Защиту эксплуатационной колонны от динамического воздействия закачиваемой воды осуществляют верхним пакером. Верхний пакер устанавливают под электроцентробежным насосом через инструмент посадочный механический. Обеспечивают герметичное соединение верхнего пакера с электроцентробежным насосом. Осуществляют контроль давления и объема закачки воды в пласт и отбираемой из межтрубного пространства воды посредством погружной телеметрии. Изменение давления и расхода закачки осуществляют изменением частоты вращения ЭЦН. 1 ил.

Способ принудительной закачки воды в скважину, заключающийся в подаче воды из кустовой насосной станции по трубопроводу высокого давления через устьевую запорную арматуру в межтрубное пространство насосно-компрессорной трубы и эксплуатационной колонны, после чего отбирают воду из межтрубного пространства посредством электроцентробежного насоса перевернутого типа, который устанавливают в непосредственной близости от устья скважины, и закачивают ее под высоким давлением через насосно-компрессорную трубу в продуктивный пласт слабопроницаемого коллектора, при этом обеспечивают защиту эксплуатационной колонны от высокого давления нагнетания посредством якоря и нижнего пакера, установленного непосредственно над зоной перфорации продуктивного пласта, а защиту эксплуатационной колонны от динамического воздействия закачиваемой с кустовой насосной станции под высоким давлением воды осуществляют верхним пакером, установленным под электроцентробежным насосом через инструмент посадочный механический, благодаря чему обеспечивают герметичное соединение верхнего пакера с электроцентробежным насосом, причем осуществляют контроль давления и объема закачки воды в пласт и отбираемой из межтрубного пространства воды посредством погружной телеметрии и обеспечивают изменение давления и расхода закачки воды в пласт изменением частоты вращения электроцентробежного насоса.