Способ освоения и эксплуатации скважины после кислотной обработки нефтяного пласта Российский патент 2022 года по МПК E21B43/00 E21B43/12 E21B33/12 

Изобретение относится к области нефтяной и нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технике интенсификации притока пластовых флюидов в скважину на нефтяных месторождениях, и может быть использовано при освоении скважины после проведения кислотной обработки продуктивного нефтяного пласта.

При освоении скважины, оборудованной установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН), и выводе на режимную эксплуатацию установки после глушения продуктивного пласта и соляно-кислотной обработки пласта (СКО) приток жидкости из пласта в скважину снижается из-за и образования стойкой водонефтяной эмульсий в поровых каналах призабойной зоны пласта (ПЗП). На восстановление исходной фазовой проницаемости пород ПЗП по пластовому флюиду может пройти до нескольких суток времени. Из-за низкого притока пластовой жидкости в скважину в начальный период освоения скважины происходит откачка электроцентробежным насосом жидкости из межтрубного пространства скважины выше насоса. Это снижает отвод тепловой энергии от погружного электродвигателя (ПЭД) установки, он перегревается и выходит из строя при отсутствии системы защиты установки, в частности термоманометрической системы (ТМС) с датчиком температуры масла внутри ПЭД.

Для исключения перегрева ПЭД необходимо останавливать УЭЦН и ждать охлаждения электродвигателя некоторое время (1-2 часа). Такое может повторяться несколько раз в сутки. За это время в ПЗП эмульсии могут «постареть» и структурироваться, что усугубит дальнейшее освоение скважины после соляно-кислотной обработки пласта. Поэтому желательно организовать беспрерывный отбор жидкости из ПЗП.

Известен способ освоения нефтяных и газовых скважин по патенту РФ на изобретение №2471065 (опубл. 27.12.2012, бюл. 36), включающий в себя спуск в скважину, оборудованную обсадной колонной, на колонне НКТ установки погружного электроцентробежного насоса. Проводят щадящее дренирование и создание малой депрессии на пласт при работе насоса на малых частотах вращения рабочих колес с помощью станции управления с частотным регулятором тока питания ПЭД. Освоение ведут до откачки полного объема закачанной жидкости при оптимизации и ремонте скважины плюс 1,5 объема скважины. По способу не исключается движение жидкости вниз из межтрубного пространства скважины на приемные отверстия ЭЦН в обход пространства между обсадной колонны и погружного электродвигателя с последующим перегревом последнего.

Основные и известные в нефтедобывающей промышленности методы и способы освоения скважин и пластов после ремонтных или иных работ приведены в книге: Нефтегазовое дело: в 6 т.: учеб. пособие / под ред. проф. А.М. Шаммазова. - СПб.: Недра, 2011. - Т. 3. Добыча нефти и газа / Ю.В. Зейгман. - 287 с. На страницах 36-38 третьего тома данного источника дается краткое описание таких работ как свабирование скважины и освоение компрессированием, инициирование притока в скважину с помощью струйного насоса и путем замены скважинного состава на жидкость или аэрированную жидкость меньшей плотности.

Перечисленные методы освоения скважины и нефтяного пласта имеют общий производственный и экономический недостаток - после проведения операций в скважине необходимо поднять оборудование и спустить электроцентробежный насос для организации добычи пластовой продукции.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ освоения скважины по патенту РФ на изобретение №2215137 (опубл. 27.10.2003, бюл. 30), по которому после воздействия на пласт в скважину спускают колонну НКТ с пакером, герметизируют межтрубное пространство, спускают в колонну НКТ гибкую колтюбинговую трубу до забоя скважины. С помощью насосного оборудования меняют тяжелый задавочный раствор в скважине на жидкость значительно меньшей плотности, уменьшая тем самым забойное давление и вызывая приток пластовой жидкости в полость скважины. Недостатком способа является то, что после вызова притока необходимо поднять глубинное оборудование и спустить насос. За время спуско-подъемных операций будет не добыто определенное количество пластовой нефти, также может произойти перераспределение жидкостей в поровом пространстве призабойной зоны пласта и как следствие, снижение фазовой проницаемости пласта по нефти.

Технической задачей по изобретению является разработка способа освоения и дальнейшей эксплуатации скважины после кислотной обработки нефтяного пласта, по которому вызов притока пластовой жидкости и дальнейшая эксплуатация глубинного электроцентробежного насоса происходит после спуска глубинного оборудования и его непрерывной эксплуатации, а создание оптимальных условий для эксплуатации погружного электродвигателя установки и ЭЦН обеспечивается конструкцией пакерующего устройства (пакера).

Ожидаемый технический результат - после кислотного воздействия на пласт обеспечивается постоянный и регулируемый во времени приток пластовой продукции в скважину, равный производительности электроцентробежного насоса с исключением перегрева погружного электродвигателя.

Техническая задача выполняется тем, что по способу освоения и эксплуатации скважины после кислотной обработки нефтяного пласта, заключающемуся в использовании глубинного электроцентробежного насоса с регулируемой производительностью и скважинного пакера, согласно изобретению предварительно в пакер монтируют два обратных клапана, способных пропускать флюиды (жидкости и газы) в разных направлениях от пакера: первый клапан открывается при появлении перепада давления и пропускает флюиды снизу вверх, второй клапан является по конструкции электромагнитным, открывается и пропускает флюиды в обратном направлении - сверху вниз по команде со станции управления скважины при снижении давления в зоне насоса ниже допустимой величины, пакер располагают выше электроцентробежного насоса, ЭЦН спускают на заданную глубину, пакером перекрывают кольцевое пространство между обсадной колонной и колонной лифтовых труб, электроцентробежный насос включают в работу для откачки скважинной и пластовой жидкости на поверхность земли.

Схема реализации способа приведена на фигуре, где обозначены позициями: 1 - обсадная колонна скважины, 2 - уровень жидкости в межтрубном пространстве, 3 - колонна насосно-компрессорных труб, 4 - пакер для герметизации кольцевого пространства, 5 - обратный клапан для пропуска флюидов снизу вверх, 6 - обратный клапан электромагнитного принципа действия для пропуска флюидов сверху вниз, 7 - электроцентробежный насос, 8 - погружной электродвигатель, 9 - термоманометрическая система (ТМС), 10 - станция управления ЭЦН, 11 - кабель электропитания ПЭД и обратной связи ТМС, электромагнитного клапана 6 и станции управления 10.

Предлагаемый способ освоения и эксплуатации скважины осуществляется следующим образом.

1. Стандартный пакер 4 для герметизации кольцевого пространства между колонной НКТ и обсадной колонной комплектуют двумя обратными клапанами: один для пропуска жидкостей и газов снизу вверх - это клапан 5, второй клапан 6 способен пропускать флюиды только сверху вниз. Клапан 5 является стандартным механическим клапаном тарельчатого типа, он открывается при создании перепада давления над пакером и под пакером: если ΔР=Р₂-P₁>0, служит для пропуска жидкостей и газов снизу вверх от клапана по кольцевому пространству скважины.

Клапан 6 является электромагнитным, управляемым и открывается лишь при подаче сигнала со станции управления при снижении давления в зоне насоса (данные ТМС) ниже допустимой величины. Это допустимое давление определяется расчетным или лабораторным путем и основано на связи с другим параметром - содержание свободного газа на приеме насоса (ССГ). По данным многих исследователей ССГ не должно превышать 20-25%, а давление, определяющее это количественное присутствие свободного газа на приеме насоса, можно определить по методике ПАО «Роснефть» или ОАО «Сургутнефтегаз».

2. Электроцентробежный насос 7 спускают на расчетную глубину, которую определяют по двум основным критериям:

- забойное давление должно обеспечивать приток пластовой жидкости, соответствующий производительности ЭЦН;

- содержание свободного газа на приеме насоса не должно превышать допустимой величины.

Практика освоения скважин после кислотного воздействия на пласт показывает то, что насос 7 и пакер 4 погружаются в скважинную жидкость на определенную глубину - от десятков до нескольких сотен метров.

3. Пакер 4 раскрывают и герметизируют кольцевое пространство между колонной НКТ 3 и обсадной колонной 1, отделяют столб скважинной жидкости выше пакера 4 от приемных отверстий насоса 7, тем самым в период освоения скважины и пласта обеспечивают движение жидкости снизу вверх через зону ПЭД 8.

4. Со станции 10 управления пускают ЭЦН 7 в работу. Из-за наличия в призабойной зоне пласта водонефтяной эмульсии, ее малой подвижности и как следствие, начального притока жидкости малой величины, со станции 10 управления устанавливают минимальную частоту тока питания ПЭД 8 - 45 Гц. Это обеспечивает минимальную производительность ЭЦН 7 и согласованную работу рассматриваемой системы «пласт - скважина - насос».

5. После откачки эмульсионного состава из ПЗП приток пластовой жидкости из пласта в скважину возрастет, насос 7 не будет успевать откачивать жидкость из скважины, давление Р₂ повысится, клапан 5 откроется, и через пакер 4 часть жидкости перетечет в межтрубное надпакерное пространство. Постепенный и стабильный рост давления в зоне насоса, фиксируемый датчиком давления ТМС 9, будет информировать инженерный персонал нефтедобывающего предприятия о необходимости повышения производительности ЭЦН путем повышения частоты тока питания ПЭД с 45 Гц до 55 Гц и выше.

6. В системе «пласт- скважина - насос» может сформироваться обратная картина, когда при минимально возможной производительности ЭЦН приток из освоенного пласта будет ниже этой величины. Это приведет к снижению давления в зоне насоса ниже допустимой величины и повышению содержания свободного газа на приеме насоса выше оптимальной величины (не более 7-10 объемных %). В этой ситуации контроллер станции 10 управления подает сигнал на открытие электромагнитного клапана 6. Движение жидкости из межтрубного пространства через обратный клапан 6 в сторону насоса восстановит давление на приеме насоса.

При отборе насосом всей жидкости или ее значительной части из надпакерного пространства произойдет естественное снижение давления на приеме насоса, повысится содержание свободного газа на приеме насоса, защита УЭЦН в составе ТМС и контроллера станции управления скважиной отключит электропитание ПЭД установки. В этой ситуации производят замену ЭЦН на насос с меньшей производительностью.

По изобретению предложено производить освоение и дальнейшую эксплуатацию нефтедобывающей скважины с помощью пакерного устройства с двумя обратными клапанами, организующих движение флюидов в противоположных направлениях. Комплектация пакера двумя обратными клапанами обеспечивает выполнение поставленной технической задачи - вызов из пласта притока эмульсионного характера выполняется с помощью штатного ЭЦН с регулируемой производительностью. Благодаря пакеру с двумя обратными клапанами на первом этапе эксплуатации насоса обеспечивается отбор жидкости только из призабойной зоны пласта, то есть происходит освоение пласта. Положительный эффект - пластовая жидкость омывает и охлаждает погружной электродвигатель установки. После отбора эмульсионной жидкости из пласта электроцентробежный насос эксплуатируется с повышенной производительностью и постоянным контролем давления и температуры в зоне насоса благодаря известным функциям ТМС.

Изобретение относится к области нефтяной и нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технике интенсификации притока пластовых флюидов в скважину на нефтяных месторождениях, и может быть использовано при освоении скважины после проведения кислотной обработки продуктивного нефтяного пласта. Способ заключается в использовании глубинного электроцентробежного насоса с регулируемой производительностью и скважинного пакера. При этом в пакер монтируют два обратных клапана, способных пропускать флюиды в разных направлениях от пакера. Первый клапан открывается при появлении перепада давления и пропускает флюиды снизу вверх, второй - электромагнитный - клапан открывается и пропускает флюиды в обратном направлении - сверху вниз по команде со станции управления скважины при снижении давления в зоне насоса ниже допустимой величины. Пакер располагают выше электроцентробежного насоса. Электроцентробежный насос спускают на заданную глубину. Пакером перекрывают кольцевое пространство между обсадной колонной и колонной лифтовых труб. Электроцентробежный насос включают в работу для откачки скважинной и пластовой жидкости на поверхность земли. Техническим результатом является обеспечение постоянного и регулируемого во времени притока пластовой продукции в скважину после кислотного воздействия на пласт, равного производительности электроцентробежного насоса, с исключением перегрева погружного электродвигателя. 1 ил.

Способ освоения и эксплуатации скважины после кислотной обработки нефтяного пласта, заключающийся в использовании глубинного электроцентробежного насоса с регулируемой производительностью и скважинного пакера, отличающийся тем, что в пакер монтируют два обратных клапана, способных пропускать флюиды в разных направлениях от пакера: первый клапан открывается при появлении перепада давления и пропускает флюиды снизу вверх, второй - электромагнитный - клапан открывается и пропускает флюиды в обратном направлении - сверху вниз по команде со станции управления скважины при снижении давления в зоне насоса ниже допустимой величины, пакер располагают выше электроцентробежного насоса, электроцентробежный насос спускают на заданную глубину, пакером перекрывают кольцевое пространство между обсадной колонной и колонной лифтовых труб, электроцентробежный насос включают в работу для откачки скважинной и пластовой жидкости на поверхность земли.