Способ водогазового воздействия на пласт и насосно-эжекторная система для его осуществления Российский патент 2020 года по МПК E21B43/20 

Изобретения относятся к нефтяной промышленности и могут быть использованы при водогазовом воздействии для повышения нефтеотдачи пластов.

Известен способ водогазового воздействия на пласт, включающий закачку созданной эжектором водогазовой смеси в нагнетательные скважины с добавкой в водогазовую смесь пенообразующих ПАВ, и устройство для его осуществления, содержащее линии подачи воды, газа, ПАВ, а также эжектор и линию закачки водогазовой смеси (RU 2088752, 1997 г.).

Известные способ и устройство имеют низкие функциональные возможности и ограниченную область применения из-за невозможности создания эжектором высоких давлений нагнетания водогазовой смеси.

Наиболее близким по технической сущности решением к первому изобретению является способ водогазового воздействия на пласт, включающий нагнетание воды силовым насосом в сопло эжектора, добавку пенообразующих ПАВ в поток, откачку газа эжектором, создание, диспергирование и повышение давления водогазовой смеси струйным аппаратом с последующей закачкой дожимным насосом водогазовой смеси в нагнетательные скважины(RU 2190760, 2002 г.).

Наиболее близким по технической сущности решением ко второму изобретению является устройство для его реализации, содержащее силовой насос, эжектор, дожимной насос, емкость с пенообразующими ПАВ, регулируемые задвижки, а также линию подачи воды в силовой насос, линию нагнетания воды в сопло эжектора, линию откачки газа, линию подачи ПАВ и линию закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины (RU 2190760, 2002 г.).

Указанные способ и устройство имеют низкую эффективность, что обусловлено невозможностью обеспечения доли газа в водогазовой смеси, достаточной для существенного повышения нефтеотдачи.

Технической проблемой, на решение которой направлены предлагаемые изобретения, является повышение эффективности водогазового воздействия на залежь и, соответственно, коэффициента извлечения нефти.

Указанная проблема в первом изобретении решается тем, что в способе, включающем формирование эжектором мелкодисперсной водогазовой смеси с пенообразующими поверхностно-активными веществами (ПАВ) и последующую закачку полученной смеси дожимным насосом в нагнетательные скважины, согласно изобретению, на выходе дожимного насоса поток образованной смеси разделяют на две части, одну из которых направляют непосредственно в нагнетательные скважины, а вторую отводят в дополнительный контур эжектирования водогазовой смеси для повышения ее газосодержания с последующим возвратом образованной смеси на вход дожимного насоса, причем задают подачу дожимного насоса по жидкости больше, чем подача силового насоса.

В предпочтительных вариантах реализации способа:

превышение подачи дожимного насоса по жидкости над подачей силового насоса регулируют путем изменения частоты вращения вала дожимного насоса.

разделение потока водогазовой смеси на выходе дожимного насоса проводят в поле центробежных сил.

поток смеси перед направлением в нагнетательные скважины диспергируют.

Указанная проблема во втором изобретении решается тем, что в насосно-эжекторной системе для водогазового воздействия на пласт, содержащей силовой насос, первый эжектор, выход которого соединен с входом дожимного насоса, емкость с пенообразующими ПАВ, линии подачи воды в силовой насос, нагнетания воды, откачки газа, подачи ПАВ и закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины с установленными на них регулируемыми задвижками, приемная камера первого эжектора сообщена с линией откачки газа и с линией подачи пенообразующих ПАВ, а линия нагнетания воды сообщена с соплом первого эжектора, согласно изобретению, установлен второй эжектор, а на выходе дожимного насоса установлен разделитель потока водогазовой смеси с отводными линиями, одна из которых сообщена с линией закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины, а другая соединена с соплом второго эжектора, приемная камера которого сообщена с линией откачки газа, а выход - с входом дожимного насоса.

В предпочтительных вариантах реализации системы:

дожимной насос снабжен частотно-регулируемым приводом.

разделитель потока водогазовой смеси выполнен в виде центробежного сепаратора.

центробежный сепаратор выполнен в виде циклона.

на отводной линии из центробежного сепаратора, направленной в линию закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины, установлен диспергатор.

в качестве дожимного насоса использован многоступенчатый центробежный насос.

диспергатор выполнен роторным с приводом от вала роторным с приводом от вала многоступенчатого центробежного насоса.

центробежный сепаратор подключен к валу многоступенчатого центробежного насоса.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении регулирования газосодержания водогазовой смеси в пластовых условиях до значений, обеспечивающих максимально возможный прирост коэффициента вытеснения нефти, путем оптимизации доли газа в водогазовой смеси, закачиваемой в нагнетательные скважины.

Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема насосно-эжекторной системы для водогазового воздействия на пласт, на фиг. 2 - зависимость коэффициента вытеснения нефти Квыт от газосодержания водогазовой смеси βпл в пластовых условиях для одного из нефтяных месторождений.

Система содержит (см. фиг 1) силовой насос 1, эжектор 2, дожимной насос 3, емкость 4 с пенообразующими ПАВ, регулируемые задвижки 5, 6, 7, 8, 9, а также линию 10 подачи воды в силовой насос 1, линию нагнетания воды 11, линию откачки газа 12, линию подачи ПАВ 13 и линию закачки водогазовой смеси 14 в нагнетательные скважины. Приемная камера эжектора 2 сообщена с линией откачки газа 12, а линия нагнетания воды 11 направлена в сопло эжектора 2. Выход 15 эжектора 2 соединен с входом 16 дожимного насоса 3. В системе установлен второй эжектор 17. Выход 18 дожимного насоса 3 снабжен разделителем потока водогазовой смеси 19 с отводными линиями 20 и 21. Одна из них (линия 20) сообщена с линией закачки водогазовой смеси 14 в нагнетательные скважины, а другая (линия 21) соединена с соплом второго эжектора 15. Приемная камера второго эжектора 17 сообщена с линией откачки газа 12, а выход 22 - с входом 16 дожимного насоса 3. В системе установлен также дозировочный насос 23 для подачи пенообразующих ПАВ.

Рабочий диапазон подач дожимного насоса 3 может быть выше, чем у силового насоса 1.

В вариантах системы дожимной насос 3 снабжен частотно-регулируемым приводом 24, а разделитель потока водогазовой смеси 19 выполнен в виде центробежного сепаратора.

Кроме того, в вариантах реализации системы центробежный сепаратор 19 выполнен в виде циклона, на отводной линии 20 из центробежного сепаратора 19, направленной в линию закачки водогазовой смеси 14 в нагнетательные скважины, установлен диспергатор 25. В качестве дожимного насоса 3 установлен многоступенчатый центробежный насос, а диспергатор 25 является роторным и приводится в действие от вала многоступенчатого центробежного насоса 3. Центробежный сепаратор 19 может приводиться в действие от вала дожимного многоступенчатого центробежного насоса 3.

Способ водогазового воздействия на пласт осуществляют следующим образом.

Проводят закачку созданной эжектором 2 водогазовой смеси в нагнетательные скважины и добавку в водогазовую смесь пенообразующих поверхностно-активных веществ. Для этого из линии подачи воды 10 силовым насосом 1 по линии нагнетания воды 11 направляют под давлением воду в рабочее сопло эжектора 2. При истечении воды через рабочее сопло с высокой скоростью создается разрежение в приемной камере эжектора 2, куда подсасывается газ по линии подачи газа 12. Одновременно с этим по линии 13 в приемную камеру эжектора 2 подают дозировочным насосом 23 пенообразующие ПАВ из емкости 4. В проточной части эжектора 2 происходит смешивание потоков и образование водогазовой смеси, которая поступает с выхода 15 эжектора 2 на вход 16 дожимного насоса 3.

На выходе 15 из эжектора 2 водогазовая смесь имеет некоторое повышенное давление, которого, однако, недостаточно для закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины. Поэтому после эжектора 2 дожимают насосом 3 водогазовую смесь. Поток водогазовой смеси на выходе 18 дожимного насоса 3 разделяют. При этом одну часть потока смеси направляют по линии 14 в нагнетательные скважины, а другую часть - в сопло второго эжектора 17, создавая тем самым дополнительный контур эжектирования. Эжектором 17 производят дополнительную откачку газа, создание, диспергирование и повышение давления водогазовой смеси с направлением ее на вход 16 дожимного насоса 3, причем обеспечивают подачу дожимного насоса 3 по жидкости больше, чем подача силового насоса 1. Это дает возможность запустить в работу второй эжектор 17 и увеличить производительность системы по газу.

Соотношение между частями потока смеси, направляемыми по линии 14 в нагнетательные скважины и в сопло второго эжектора 17 для дополнительной откачки газа, выбирают так, чтобы повысить газосодержание водогазовой смеси в пластовых условиях до значений, обеспечивающих наивысший прирост коэффициента вытеснения нефти. Таким образом, осуществляют оптимизацию значения газосодержания водогазовой смеси в пластовых условиях, обеспечивающего достижение максимально возможного коэффициента вытеснения нефти в процессе разработки нефтяного месторождения.

В варианте способа превышение подачи дожимного насоса 3 по жидкости над подачей силового насоса 1 обеспечивают путем увеличения частоты вращения вала дожимного насоса 3 с помощью частотно-регулируемого привода 24.

В другом варианте способа разделение потока водогазовой смеси на выходе 18 дожимного насоса 3 проводят в поле центробежных сил. При этом часть потока смеси с меньшим газосодержанием направляют по линии 21 в сопло второго эжектора 17, а другую часть потока смеси с большим газосодержанием направляют по линиям 20 и 14 в нагнетательные скважины. Это позволяет повысить эффективность водогазового воздействия.

Часть потока смеси с большим газосодержанием диспергируют перед направлением в нагнетательные скважины. Это позволяет измельчить газовые пузырьки и повысить эффективность процесса, избежав тем самым образования крупных газовых пробок в водоводах и нагнетательных скважинах, вызывающих рост давления нагнетания.

Насосно-эжекторная система для водогазового воздействия на пласт работает следующим образом.

Силовой насос 1 откачивает воду из линии 10 и нагнетает воду по линии 11 в сопло эжектора 2. Газ идет по газовой линии 12 в приемные камеры эжектора 2 и второго эжектора 17. При этом в поток по линии 13 из емкости 4 дозировочным насосом 23 подаются пенообразующие ПАВ. Эжекторы 2 и 17 откачивает газ, повышают давление водогазовой смеси и диспергируют ее. Мелкодисперсная смесь с высокими пенообразующими свойствами при повышенном давлении поступает затем с выходов 15 и 22 эжекторов 2 и 17 на вход 16 дожимного насоса 3. Не испытывая в таких условиях вредного влияния газа, дожимной насос 3 закачивает смесь под высоким давлением в разделитель 19. Из него часть водогазовой смеси идет по отводной линии 20 в линию 14 закачки смеси в нагнетательные скважины, а другая часть - по линии 21 в сопло второго эжектора 17, который откачивает газ из линии 12.

Регулирование значений расходов и давлений воды, газа и водогазовой смеси при необходимости осуществляется регулируемыми задвижками 5, 6, 7. 8, 9.

Для эффективной эксплуатации эжектора 17 рабочий диапазон подач дожимного насоса 3 выше, чем у силового насоса 1. Это может обеспечиваться тем, что дожимной насос 3 имеет более высокую напорно-расходную характеристику, чем силовой насос 1, например, за счет большей подачи ступеней насоса 3 при одинаковой частоте вращения валов насосов 1 и 3, и большего числа ступеней в дожимном насосе 3. Кроме того, снабжение дожимного насоса 3 частотно-регулируемым приводом 24 и повышение частоты вращения вала насоса 3 по сравнению с насосом 1 также позволяет обеспечить это условие.

Выполнение разделителя потока водогазовой смеси 19 в виде центробежного сепаратора, например, циклона, позволяет частично разделить поток в поле центробежных сил и направить в сопло эжектора 17 смесь с меньшим газосодержанием, чем в линию 14 закачки смеси в нагнетательные скважины. Нагнетание в сопло эжектора 17 смеси с меньшим газосодержанием позволяет повысить характеристику эжектора 17, производительность по газу и эффективность системы.

Диспергатор 25, установленный на отводной линии 20 из центробежного сепаратора 19, направленной в линию закачки 14 водогазовой смеси в нагнетательные скважины, дробит газовые пузырьки. Уменьшение размеров газовых пузырьков снижает потери давления в водоводах и нагнетательных скважинах, что повышает эффективность процесса.

Использование в качестве дожимного насоса 3 многоступенчатого центробежного насоса позволяет выполнить диспергатор 25 роторным, и приводить в действие центробежный сепаратор 19 и диспергатор 25 непосредственно от вала многоступенчатого центробежного насоса, что повышает эффективность сепарации и диспергирования.

На фиг. 2 на примере одного из нефтяных месторождений показано, что рост газосодержания смеси в пластовых условиях с 5% до 15% дает возможность увеличить коэффициент вытеснения нефти с 0,62 до 0,715.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность водогазового воздействия на пласт.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для реализации водогазового воздействия при повышении нефтеотдачи пластов. Техническим результатом заключается в обеспечении регулирования газосодержания водогазовой смеси в пластовых условиях до значений, обеспечивающих максимально возможный прирост коэффициента вытеснения нефти, путем оптимизации доли газа в водогазовой смеси, закачиваемой в нагнетательные скважины. Сущность изобретения: способ водогазового воздействия на пласт включает формирование эжектором мелкодисперсной водогазовой смеси с пенообразующими поверхностно-активными веществами (ПАВ) и последующую закачку полученной смеси дожимным насосом в нагнетательные скважины. На выходе дожимного насоса поток образованной смеси разделяют на две части, одну из которых направляют непосредственно в нагнетательные скважины, а вторую отводят в дополнительный контур эжектирования водогазовой смеси для повышения ее газосодержания с последующим возвратом образованной смеси на вход дожимного насоса, причем задают подачу дожимного насоса по жидкости больше, чем подача силового насоса. Система для водогазового воздействия на пласт содержит силовой насос, первый эжектор, выход которого соединен с входом дожимного насоса, емкость с пенообразующими ПАВ, линии подачи воды в силовой насос, нагнетания воды, откачки газа, подачи ПАВ и закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины с установленными на них регулируемыми задвижками, приемная камера первого эжектора сообщена с линией откачки газа и с линией подачи пенообразующих ПАВ, а линия нагнетания воды сообщена с соплом первого эжектора. В системе установлен второй эжектор, а на выходе дожимного насоса установлен разделитель потока водогазовой смеси с отводными линиями, одна из которых сообщена с линией закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины, а другая соединена с соплом второго эжектора, приемная камера которого сообщена с линией откачки газа, а выход - с входом дожимного насоса. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ водогазового воздействия на пласт, включающий формирование эжектором мелкодисперсной водогазовой смеси с пенообразующими поверхностно-активными веществами (ПАВ) и последующую закачку полученной смеси дожимным насосом в нагнетательные скважины, отличающийся тем, что на выходе дожимного насоса поток образованной смеси разделяют на две части, одну из которых направляют непосредственно в нагнетательные скважины, а вторую отводят в дополнительный контур эжектирования водогазовой смеси для повышения ее газосодержания с последующим возвратом образованной смеси на вход дожимного насоса, причем задают подачу дожимного насоса по жидкости больше, чем подача силового насоса.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что превышение подачи дожимного насоса по жидкости над подачей силового насоса регулируют путем изменения частоты вращения вала дожимного насоса.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разделение потока водогазовой смеси на выходе дожимного насоса проводят в поле центробежных сил.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток смеси перед направлением в нагнетательные скважины диспергируют.

5. Насосно-эжекторная система для водогазового воздействия на пласт, содержащая силовой насос, первый эжектор, выход которого соединен с входом дожимного насоса, емкость с пенообразующими ПАВ, линии подачи воды в силовой насос, нагнетания воды, откачки газа, подачи ПАВ и закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины с установленными на них регулируемыми задвижками, приемная камера первого эжектора сообщена с линией откачки газа и с линией подачи пенообразующих ПАВ, а линия нагнетания воды сообщена с соплом первого эжектора, отличающаяся тем, что в системе установлен второй эжектор, а на выходе дожимного насоса установлен разделитель потока водогазовой смеси с отводными линиями, одна из которых сообщена с линией закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины, а другая соединена с соплом второго эжектора, приемная камера которого сообщена с линией откачки газа, а выход - с входом дожимного насоса.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что дожимной насос снабжен частотно-регулируемым приводом.

7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что разделитель потока водогазовой смеси выполнен в виде центробежного сепаратора.

8. Система по п. 5, отличающаяся тем, что центробежный сепаратор выполнен в виде циклона.

9. Система по п. 5, отличающаяся тем, что на отводной линии из центробежного сепаратора, направленной в линию закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины, установлен диспергатор.

10. Система по п. 5, отличающаяся тем, что в качестве дожимного насоса использован многоступенчатый центробежный насос.

11. Система по п. 5, отличающаяся тем, что диспергатор выполнен роторным с приводом от вала многоступенчатого центробежного насоса.

12. Система по п. 5, отличающаяся тем, что центробежный сепаратор подключен к валу многоступенчатого центробежного насоса.