СПОСОБ ДОБЫЧИ НЕФТИ ШТАНГОВЫМ НАСОСОМ С ТЕПЛОВЫМ И ГАЗОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА ПЛАСТ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК E21B43/24 F04B47/02 

Изобретение относится к добыче нефти, в том числе высоковязкой, с тепловым и газовым воздействием на пласт и подъемом ее штанговым насосом.

Известна скважинная штанговая насосная установка для добычи высоковязкой нефти (см. патент RU №35134, F04В 47/02, опубл. 27.12.2003), включающая скважинный штанговый насос, плунжер которого выполнен с продольными прорезями и присоединен к колонне насосных труб, а цилиндр через проходящий сквозь прорези плунжера поперечник соединен с колонной штанг, причем прорези в плунжере выполнены таким образом, что в крайнем нижнем положении цилиндра полость насосных труб сообщается через упомянутые прорези со скважиной.

Недостатком установки является значительные потери тепла при транспортировке его по колонне насосных труб.

Известна глубинно-насосная установка (см. а.с. SU №1709082, Е21В 47/00, опубл. 30.01.1992), включающая двухступенчатый корпус насоса, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, размещенные в ступенях корпуса полые плунжера, соединенные между собой полым штоком, а верхний плунжер соединен с колонной полых штанг, между ступенями корпуса насоса размещен всасывающий клапан, нагнетательный клапан соединен с полым штоком, полость полых штанг связана с полостью между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами. Способ добычи нефти с тепловым воздействием на пласт с помощью указанной глубинно-насосной установки по технической сущности и достигаемому результату наиболее близкий к предлагаемому способу добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт и устройству для его осуществления и его можно взять в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является значительная потеря тепла при закачке теплоносителя в пласт по полым штангам.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности способа за счет снижения потерь тепла при транспортировке теплоносителя с устья скважины до продуктивного пласта и повышение упругой энергии пласта.

Поставленный технический результат по повышению эффективности способа решается описываемым способом добычи нефти штанговым насосом с тепловым воздействием на пласт, включающим подачу в скважину теплоносителя по полым штангам и через сквозной канал в насосе, подъем продукции по пространству между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб.

Новым является то, что максимально снижают уровень в скважине, пакером скважину разобщают над продуктивным пластом, спуском колонны полых штанг в крайнее нижнее положение сообщают полость полых штанг и пространство между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб со скважиной под пакером, параллельно с подачей теплоносителя подают газ в скважину по пространству между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб, после подачи заданного объема теплоносителя и газа скважину останавливают на термокапиллярную пропитку, затем проводят подъем продукции.

Поставленный технический результат по повышению эффективности устройства решается описываемым устройством для добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт, включающим колонну насосно-компрессорных труб и колонну полых штанг, дифференциальный насос с плунжерами и полым штоком, всасывающим и нагнетательным клапанами.

Новым является то, что между секциями насоса установлен пакер, всасывающий клапан размещен под пакером, нагнетательный клапан выполнен боковым и размещен над пакером, входной канал его связан с полостью цилиндров насоса между плунжерами, а выходной канал связан с пространством между колонной насосно-компрессорных труб и колонной полых штанг, нижний плунжер меньшего диаметра выполнен глухим, а в полом штоке над ним выполнено боковое отверстие, в нижнем конце колонны полых штанг установлен обратный клапан, а под ним выполнены боковые отверстия.

Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт и устройство для его осуществления позволяют решить поставленную задачу.

Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявляемая совокупность отличительных признаков. Следовательно, заявляемые способ и устройство соответствуют критерию изобретения «изобретательский уровень».

На фиг. 1 представлена схема устройства при закачке теплоносителя и газа в пласт, на фиг. 2 - при подъеме продукции скважины.

Устройство для добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт (фиг. 1) содержит дифференциальный насос, состоящий из верхнего цилиндра 1 большего диаметра, соединенный снизу через блок бокового нагнетательного клапана 2 с колонной насосно-компрессорных труб 3 и с пакером 4, который снизу через блок бокового всасывающего клапана 5 соединен с цилиндром 6 меньшего диаметра. В цилиндрах 1 и 6 размещены соответственно полый плунжер 7 и глухой плунжер 8, соединенные между собой полым штоком 9 в котором над глухим плунжером 8 выполнено боковое отверстие 10. Верхний полый плунжер 7 соединен с колонной полых штанг 11, в нижнем конце которой установлен подпружиненный обратный клапан 12, а под ним выполнены боковые отверстия 13. Входной канал всасывающего бокового клапана 5 сообщен с подпакерной зоной скважины, а выходной канал сообщен с кольцевой полостью цилиндров 1 и 6 между плунжерами 7 и 8. Входной канал бокового нагнетательного клапана 2 сообщен с кольцевой полостью цилиндров 1 и 6 между плунжерами 7 и 8, а выходной канал сообщен с кольцевой полостью между колонной насосно-компрессорных труб 3 и колонной полых штанг 11.

Способ добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт с помощью устройства для его осуществления согласно настоящему изобретению реализуется следующим образом.

Цилиндры 1 и 6 вместе с блоками боковых всасывающего 5 и нагнетательного 2 клапанов и пакером 4 спускают на колонне насосно-компрессорных труб 3 в обсадную колонну 14 на заданную глубину. Снижают (например, свабированием по колонне насосно-компрессорных труб) уровень жидкости в скважине на максимально возможную величину (вплоть до кровли пласта) и пакеруют скважину над интервалом перфорации. Плунжеры 8 и 7, соединенные между собой полым штоком 9, спускают в соответствующие цилиндры 6 и 1 на колонне полых штанг 11.

Перед закачкой в скважину теплоносителя и газа колонну полых штанг 11 спускают в крайнее нижнее положение, при котором глухой плунжер 8 размещается ниже цилиндра 6, при этом полость полых штанг 11 и кольцевое пространство между колоннами полых штанг 11 и насосно-компрессорных труб 3 сообщается через боковое отверстие 10 со скважиной под пакером 4. По кольцевому пространству между колоннами полых штанг 11 и насосно-компрессорных труб 3 в скважину подают газ (например, воздух, углекислый газ и т.п.), теплоноситель (например, пар, горячая вода и т.п.) подают в скважину по колонне полых штанг 11. Поданный в скважину газ, пройдя через отверстия 13, перемешивается с подаваемым в скважину теплоносителем, прошедшим через обратный клапан 12, полученная смесь газа и теплоносителя через полый плунжер 7, полый шток 9 и боковое отверстие 10 поступает в подпакерную зону скважины и в продуктивный пласт. После закачки заданных объемов газа и теплоносителя, которые определяются расчетным или опытным путем, скважину останавливают на термокапиллярную пропитку, время которой определяется для конкретного месторождения с учетом характеристик пласта и параметров закачиваемого в него теплоносителя и газа.

Перед началом отбора продукции из скважины подъемом колоны полых штанг 11 размещают глухой плунжер 8 в цилиндре 6. Подъем продукции осуществляется следующим образом. При движении полых штанг 11 вверх движутся вверх и плунжеры 7 и 8, открывается всасывающий клапан 5 и жидкость из подпакерной зоны скважины поступает в кольцевую полость цилиндров 1 и 6 между плунжерами 7 и 8. При движении полых штанг 11 вниз движутся вниз и плунжеры 7 и 8, закрывается всасывающий клапан 5 и открывается нагнетательный клапан 2 и жидкость из кольцевой полости цилиндров 1 и 6 между плунжерами 7 и 8 подается в кольцевое пространство между колонной насосно-компрессорных труб 3 и цилиндром 1, а затем по кольцевому пространству между колонной насосно-компрессорных труб 3 и колонной полых штанг 11 поднимается к устью скважины.

Затем циклы подачи теплоносителя и газа в скважину, термокапиллярной пропитки и подъема продукции из нее повторяются.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт позволяют решить поставленную техническую задачу повышения эффективности способа за счет снижения потерь тепла при транспортировке теплоносителя с устья скважины до продуктивного пласта и повышения упругой энергии пласта.

Снижение теплопотерь обеспечивается за счет спуска колонны полых штанг в крайнее нижнее положение, сообщение полости полых штанг и пространства между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб со скважиной под пакером, параллельной с теплоносителем подачей газа в скважину по пространству между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб. При этом пространство между колонной полых штанг и колонной насосно-компрессорных труб, заполненное газовой средой, имеет меньший коэффициент теплопередачи, чем это пространство при заполнении жидкостью, что снижает передачу тепла от колонны полых штанг, по которым подается теплоноситель, колонне насосно-компрессорных труб. Следует отметить, что газ, подаваемый между колонной полых штанг и колонной насосно-компрессорных труб, нагреваясь при движении от устья к забою скважины, за счет передачи тепла от теплоносителя через колонну полых штанг газу доносит часть этого тепла до продуктивного пласта, снижая тем самым не производительные потери тепла. Кроме того, этот газ, попадя в продуктивный пласт, увеличивает его упругую энергию.

Дополнительное снижение потерь тепла при транспортировке теплоносителя с устья скважины до продуктивного пласта достигается снижением теплопередачи от колонны насосно-компрессорных труб через среду, находящуюся в пространстве между обсадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб, обсадной колонне и далее в горные породы на всем пути движения теплоносителя от устья скважины до продуктивного пласта за счет максимального снижения уровня жидкости в скважине, разобщения пакером скважины над продуктивным пластом. При этом пространство между обсадной колонной и колонной насосно-компрессорных труб, заполненное газовой средой, имеет меньший коэффициент теплопередачи, чем это пространство при заполнении жидкостью, что снижает передачу тепла от колонны насосно-компрессорных труб обсадной колонне и далее в горные породы.

Использование предлагаемого способа добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт и устройства для его осуществления позволяет снизить потери тепла при транспортировке теплоносителя с устья скважины до продуктивного пласта, повысить упругую энергию пласта и, тем самым, повысить эффективность способа и устройства.

Группа изобретений относится к добыче нефти, в том числе высоковязкой, с тепловым и газовым воздействием на пласт и подъемом ее штанговым насосом. Cпособ включает подачу в скважину теплоносителя по полым штангам и через сквозной канал в насосе, подъем продукции по пространству между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб (НКТ). Максимально снижают уровень в скважине, пакером скважину разобщают над продуктивным пластом, спуском колонны полых штанг в крайнее нижнее положение сообщают полость полых штанг и пространство между колоннами полых штанг и НКТ со скважиной под пакером. Параллельно с подачей теплоносителя подают газ по пространству между колоннами полых штанг и НКТ. После подачи теплоносителя и газа скважину останавливают на термокапиллярную пропитку, затем проводят подъем продукции. Устройство включает НКТ и колонну полых штанг, дифференциальный насос с плунжерами и полым штоком, всасывающим и нагнетательным клапанами. Между секциями насоса установлен пакер, всасывающий клапан размещен под пакером, нагнетательный клапан выполнен боковым и размещен над пакером, входной канал его связан с полостью цилиндров насоса между плунжерами, а выходной канал связан с пространством между колонной насосно-компрессорных труб и колонной полых штанг. Нижний плунжер меньшего диаметра выполнен глухим, а в полом штоке над ним выполнено боковое отверстие. В нижнем конце колонны полых штанг установлен обратный клапан, а под ним выполнены боковые отверстия. Повышается эффективность добычи за счет снижения потерь тепла при транспортировке теплоносителя с устья скважины до продуктивного пласта и повышения упругой энергии пласта. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт, включающий подачу в скважину теплоносителя по полым штангам и через сквозной канал в насосе, подъем продукции по пространству между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб, отличающийся тем, что снижают уровень жидкости в скважине вплоть до кровли пласта, пакером скважину разобщают над продуктивным пластом, спуском колонны полых штанг в крайнее нижнее положение сообщают полость полых штанг и пространство между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб со скважиной под пакером, параллельно с подачей теплоносителя подают газ в скважину по пространству между колоннами полых штанг и насосно-компрессорных труб, после подачи заданного объема теплоносителя и газа скважину останавливают на термокапиллярную пропитку, затем проводят подъем продукции.

2. Устройство для добычи нефти штанговым насосом с тепловым и газовым воздействием на пласт, включающее колонну насосно-компрессорных труб и колонну полых штанг, дифференциальный насос с плунжерами и полым штоком, всасывающим и нагнетательным клапанами, отличающееся тем, что между секциями насоса установлен пакер, всасывающий клапан размещен под пакером, нагнетательный клапан выполнен боковым и размещен над пакером, входной канал его связан с полостью цилиндров насоса между плунжерами, а выходной канал связан с пространством между колонной насосно-компрессорных труб и колонной полых штанг, нижний плунжер меньшего диаметра выполнен глухим, а в полом штоке над ним выполнено боковое отверстие, в нижнем конце колонны полых штанг установлен обратный клапан, а под ним выполнены боковые отверстия.