СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится нефтегазовой промышленности, а именно к новому способу повышения нефтеотдачи продуктивного пласта, в том числе с проведением ремонтно-изоляционных работ в скважине, с помощью более совершенного оборудования, которое привязано только к этому способу.

В качестве аналогов предлагаемого изобретения известны патенты РФ на полезные модели №№ 9887, 60610, 74162 с прошедшим сроком действия.

Установка по приготовлению и закачке в скважину полимерных композиций (патент № 9887) представляет собой одну поточную линию непрерывного действия.

У установки по приготовлению и закачке осадкообразующих систем в виде гелей (патент РФ № 60610) дополнительно появилась мешалка-миксер с электрическим приводом в емкости-смесителе и частотный преобразователь в системе нагнетательного насоса для изменения производительности.

Установка (патент № 74162) позволяла приготавливать и закачивать в пласт комбинированные осадкообразующие полимеры также в виде гелей. Она позволяла подавать и фильтровать техническую воду, загружать и дозировать сухой полимер и жидкий сшивающий раствор, а также приготавливать полимерный раствор.

Общими недостатками технических моделей являлись ограниченность использования устройств, предназначенных только для подачи определенных компонентов в скважину, отсутствие надежного оборудования, в том числе без датчиков для определения их характеристик и приемистости пласта.

Есть патент РФ на полезную модель № 129550, кл. Е21B 41/00, 2013. Установка для приготовления и закачки в скважину растворов сыпучих и жидких химических реагентов с двумя бункерами и другим оборудованием размещена в модулях на одном или нескольких автомобильных шасси.

Установка использует несовершенное оборудование, не позволяющее перемешивать компоненты для подачи в скважину в нужных концентрациях, нет датчиков для замеров характеристик смесей, не определяется приемистость пласта, что не позволяет найти оптимальный режим ее работы.

Имеется патент РФ к изобретению № 2205946 С1, Е21В 43/22, опубликовано 10.03.2003, бюл. № 16). Это способ разработки нефтяной залежи закачкой в пласт водной суспензии на основе полиакриламида, бентонитовой глины и соединения хрома и водной суспензии на основе древесной муки, конденсированной сульфит-спиртовой барды и бихромата калия. С его помощью проводят выравнивание профиля приемистости и увеличение охвата пласта заводнением путем кольматации высокопроницаемых обводненных зон.

Недостатками способа является низкая эффективность для месторождений нефти с зональной неоднородностью из-за малой глубины - фильтрации дисперсных частиц в объеме пласта и ограниченная продолжительность его использования. К недостаткам относится кольматация отдельных интервалов пласта при закачке древесной муки и блокирование запасов нефти в низкопроницаемых интервалах.

Известно изобретение «Способ приготовления и закачки в скважину многокомпонентных технологических систем» (патент РФ на изобретение № 2250368 С2, кл. Е21В 43/32, опубл. 20.04.2005 г., бюл. № 27). По заявляемому способу обеспечивается дозированная закачка в скважину рабочих агентов - суспензий древесной муки, глинопорошка, полиакриламида, сшивателя (ацетата хрома), проталкивание их в пласт водой. Но без химической активности реагентов друг по отношению к другу будет только гидроизоляция продуктивного пласта без повышения нефтеотдачи.

Выход первого дозатора установки соединен с входом эжекторного смесителя. Второй вход смесителя соединен с трубопроводом подачи воды, а выход – со смесительной емкостью, подключенной к первому входу нагнетательного насоса.

Выход насоса связан со скважиной.

Выход второго дозатора связан со вторым эжекторным смесителем, выход которого связан со смесительной емкостью, связанной со вторым входом нагнетательного насоса. Эжекторные смесители имеют сменные сопла под требуемый режим закачки компонентов в скважину.

Для запуска электродвигателя нагнетательного насоса под требуемый режим закачки необходимо рассчитать определенный частотный диапазон работы оборудования, который определяют по математическим формулам, приведенным в формуле изобретения.

Необходимость остановки оборудования, проведение расчетов со многими параметрами с последующей заменой сопел смесителей для установки со сложным оборудованием, зависящим от этих режимов, являются недостатками предлагаемой технологии.

Прототипом для заявляемого изобретения является патент РФ к изобретению РФ № 2704402 «Установка для хранения и дозированной подачи рабочих агентов в продуктивный пласт» (С1, МПК 21В 43/22, опубл. 28.10.2019, бюл. № 31).

В описании сказано, что необходимо разработать установку для обеспечения ее безопасности в случае использования химически активных рабочих агентов. Предлагаемая установка состоит из 32 отдельных блоков, узлов, насосов, трубопроводов и т.д. Приведен пример для двух модулей для хранения и подачи химических реагентов (перекиси водорода и метанола), и модуля для подачи воды из емкости. В трубопроводах каждого из них (выходном и нагнетательном) размещены управляемые обратные клапаны.

Раздельная подача компонентов обеспечивает безопасность работы установки, т.к. контакт перекиси водорода и метанола при определенных условиях образует взрывоопасную смесь. В подающем трубопроводе при прокачке через него воды полностью исключается появление застойных зон с накапливанием химического реагента.

Сначала закачивают перекись водорода, метанол и воду. Затем работы установки прерывается с последующим повторением указанной подачи рабочих реагентов в продуктивный пласт до тех пор, пока они не будут доставлены в нужном объеме.

К недостаткам установки относится циклическая раздельная подача указанных в описании химических реагентов в пласт для того, чтобы предотвратить возможность взрывов при их смешении. Понятно, что непрерывная подача уже перемешанных подобранных реагентов увеличивает эффективность технологии, т.к. в условиях горных пород и вязких средах труднее соединить их друг с другом, особенно на месторождениях с высоковязкой нефтью.

Установка не позволяет использовать более перспективные реагенты, например, сшитые полимерные и полимер-дисперсные системы, бентонитовый глинистый порошок, поверхностно-активные вещества и другие. Она не может применяться для проведения ремонтно-изоляционных работ.

Как и для других аналогов, предлагаемая технология не позволяет определить приемистость пласта, по которой можно настроить режим работы установки, при котором будет максимальное повышение нефтеотдачи пласта. Возможности установки и соответствующей технологии ограничены. Они подходят только к определенным геолого-техническим условиям скважин.

Чтобы устранить эти недостатки нужно новое устройство с расположением оборудования в нем в виде отдельных узлов, блоков, приборов и т.д., с соответствующими конструкторско-функциональными связями, в том числе со средствами контроля, регулирования и измерений характеристик реагентов до подачи их в пласт после предварительного определения его приемистости.

Цель заявляемого изобретения базируется на этих требованиях. Нужна более эффективная и безопасная технология подбора, смешения химических реагентов и их подачи в пласт для повышения его нефтеотдачи с помощью специально разработанной для этого компактной мобильной установки.

Сущность заявляемого изобретения поясняется графическим материалом (фиг.1). Общий вид мобильной установки приведен на фиг. 2.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе повышения нефтеотдачи пласта с помощью оборудования, имеющего узлы хранения, приготовления и подачи технической воды, сыпучих и жидких химических реагентов в скважину, новым является то, что для усиления эффекта нефтеотдачи в фургоне полноприводного автомобиля размещают установку из отдельных узлов, определяют приемистость скважины и режим ее работы, осуществляют выход установки на режим закачивания реагентов, для чего подают техническую воду из системы поддержания пластового давления по трубопроводу технической воды с поступлением её в регулируемый струйный аппарат, который подсоединяют к емкости приготовления с механической мешалкой узла приготовления и перемешивания, из которой раствор химических реагентов подают в насос нагнетания жидкости по трубопроводу через плотномер и шиберные задвижки, при этом сыпучие химические реагенты подают из двух бункеров через пружинные шнековые дозаторы и трубопровод в регулируемый струйный аппарат, а так же дополнительно подают сыпучий химический реагент из третьего бункера по вертикальному шнеку непосредственно в емкость приготовления, на выходе которой определяют плотность раствора химических реагентов, также дополнительно посредством загрузочного насоса подают жидкие химические реагенты в две емкости, из которых через фильтры очистки от механических примесей дозировочными насосами реагенты подают на вход насоса нагнетания жидкости и в нагнетательный трубопровод, содержащий обратный клапан, виброустойчивый и электрический контактные манометры и автоматический предохранительный клапан, причем первый дозировочный насос соединяют к трубопроводу, расположенному на выходе из емкости приготовления, а второй дозировочный насос соединяют с нагнетательным трубопроводом, при этом с помощью насоса нагнетания жидкости, указанные химические реагенты закачивают в скважину по нагнетательному трубопроводу, после чего проводят продавливание раствора химических реагентов технической водой с использованием энергии системы поддержания пластового давления и определяют приемистость скважины.

В известной установке для повышения нефтеотдачи пласта с помощью оборудования, включающая узлы хранения, приготовления и подачи технической воды, сыпучих и жидких химических реагентов в скважину, новым является то, что для усиления эффекта нефтеотдачи установка состоит из отдельных узлов, закрепленных в фургоне полноприводного автомобиля, и имеет трубопровод для подачи технической воды из системы поддержания пластового давления в скважину, последовательно установленные манометр и расходомер, выполненный с возможностью определения приемистости скважины и режима ее работы и осуществления выхода установки на режим закачивания реагентов, и соединенный с регулируемым струйным аппаратом и нагнетательным трубопроводом через трубопровод для продавливания раствора химических реагентов технической водой, узел приготовления и перемешивания, содержащий емкость приготовления с механической мешалкой, насос нагнетания жидкости, соединенный своим входом с указанной емкостью приготовления химического реагента и выходом с нагнетательным - трубопроводом, включающим последовательно установленные автоматический предохранительный клапан, виброустойчивый и электрический контактный манометры, кран и обратный клапан, первый узел дозирования и подачи сыпучих химических реагентов в регулируемый струйный аппарат, который подключен к емкости узла приготовления, причем первый узел дозирования и подачи сыпучих химических реагентов состоит из двух бункеров с пружинными шнековыми дозаторами, соединенными трубопроводом с емкостью узла приготовления через регулируемый струйный аппарат, второй узел дозирования и подачи сыпучего химического реагента в емкость приготовления, состоящий из бункера и вертикального шнека, узел дозирования и подачи жидких химических реагентов, включающий загрузочный насос, соединенный с двумя емкостями через краны, фильтры очистки от механических примесей, соединенные входами с указанными емкостями и выходами с дозировочными насосами, при этом первый дозировочный насос соединен с выходным трубопроводом емкости приготовления химического реагента, а второй дозировочный насос соединен трубопроводом с последовательно установленными краном и обратным клапаном с нагнетательным трубопроводом.

Если установка находится в фургоне автомобиля, то приводом насоса нагнетания жидкости является коробка отбора мощности от двигателя шасси с жестким соединением карданными валами. Возможно использование гидравлического привода. Допускается расположение установки в фургоне прицепа. В этом случае приводом насоса нагнетания жидкости является электропривод, гидропривод или двигатель внутреннего сгорания.

Подробное описание работы установки со ссылками на фиг. 1.

Обозначения к фиг. 1:

1 - емкость приготовления, 2 - механическая мешалка, 3 - трубопровод технической воды, 4 - расходомер, 5, 28, 31, 35, 36, 37, 39, 44 - краны, 6 - манометр, 7 - регулируемый струйный аппарат, 8, 23, 33 - трубопроводы, 9, 10 - пружинные шнековые дозаторы, 11, 12, 13 - бункеры, 14 - вертикальный шнек,15 - первый дозировочный насос, 16 - второй дозировочный насос, 17, 18 - фильтры, 19 - загрузочный насос, 20, 21 - емкости под жидкие химические реагенты, 22 - насос нагнетания жидкости, 24 - нагнетательный трубопровод, 25 - автоматический предохранительный клапан, 26 - виброустойчивый манометр, 27 - электрический контактный манометр, 29, 32 - обратные клапаны, 30, 34 трубопроводы, 38 - плотномер, 40, 41, 42 - шиберные задвижки, 43 - циркуляционный трубопровод.

Порядок работ следующий.

Определяют приемистость и режим работы скважины, пропуская техническую воду из системы поддержания пластового давления по трубопроводу технической воды 3 через расходомер 4, кран 35 и трубопровод 34 в нагнетательный трубопровод 24 и далее в скважину.

Установку выводят на рабочий режим закачки путем поступления технической воды из системы поддержания пластового давления в установку по трубопроводу технической воды 3 с установленным манометром 6 через расходомер 4, показывающий мгновенный расход жидкости для регулировки точной подачи сыпучих и жидких реагентов. Далее, через кран 5 техническую воду подают в регулируемый струйный аппарат 7, который позволяет регулировать поток жидкости и мощность всасывания сыпучих химических реагентов без остановки, после чего производят точную настройку дозирующего оборудования.

Сыпучие реагенты подают одновременно на прием струйного аппарата 7 из первого узла дозирования через два бункера 11 и 12 пружинными шнековыми дозаторами 9 и 10 по трубопроводу 8, смесь подают в емкость приготовления 1 с механической мешалкой 2.

Дозировку и подачу сыпучего реагента из второго узла дозирования осуществляют из бункера 13 по вертикальному шнеку 14 в емкость 1 с механической мешалкой 2. Далее многокомпонентный раствор подают в насос нагнетания жидкости 22 по трубопроводу 23 через шиберные задвижки 40 и 41 и плотномер 38, позволяющий определить плотность раствора реагентов.

Жидкие реагенты с помощью загрузочного насоса подают через краны 36 и 37 в емкости под жидкие реагенты 20 и 21. Далее из емкости 20 через фильтр 17первым дозировочным насосом 15 в трубопровод 33, соединенный через кран 39 с трубопроводом 23. Из второй емкости 21 через фильтр 18 вторым дозировочным насосом 16 жидкие реагенты подают по трубопроводу 30 через кран 31 и обратный клапан 32 непосредственно в нагнетательный трубопровод 24.

Второй дозировочный насос 16 позволяет также подавать жидкие реагенты непосредственно в скважину без работы насоса нагнетания жидкости 22.

С помощью насоса нагнетания жидкости 22 многокомпонентный раствор закачивают в скважину по нагнетательному трубопроводу 24 оборудованный автоматическим предохранительным клапаном 25, который срабатывает при максимально допустимом давлении закачки и автоматически возвращается в рабочее положение, краном 28, обратным клапаном 29, виброустойчивым манометром 26 и электрическим контактным манометром 27, который позволяет отключать установку при превышении давления.

После закачки многокомпонентного раствора продавливают его технической водой из системы поддержания пластового давления по трубопроводу технической воды 3 через расходомер 4, кран 35 и трубопровод 34 в нагнетательный трубопровод 24 и далее в скважину. Определяют конечную приемистость скважины.

Предусмотрен отбор многокомпонентного раствора из емкости приготовления 1 во внешний передвижной насосный агрегат и прием жидкости через шиберную задвижку 42 из внешней емкости с последующей закачкой в скважину насосом нагнетания жидкости 22.

Увеличение эффективности нефтеотдачи пласта с помощью предлагаемой надежной и безопасной технологии и нового оборудования достигается:

- за счет использования ее в непрерывном, а не в циклическом режиме;

- применением невзрывоопасных химических реагентов, например, водорастворимых, водонабухающих полиакриламидов, полиоксилхлоридов, древесную муку, хлористый кальций и другие;

- расширением конструктивных возможностей установки для установления определенных режимов установки с контролированием ее работы (использовано 11 дополнительных узлов по сравнению с прототипом);

- созданием функциональных взаимодействий отдельных узлов имеющегося оборудования, позволяющих удачно использовать способ, т.е. правильно подбирать концентрации выбранных реагентов в процессе их приготовления, дальнейшего смешения и подачи в пласт с технической водой;

- возможностью определения приемистости пласта, по которой определяют режимы функционирования установки.

Пример осуществления изобретения

С помощью способа и соответствующего оборудования (мобильной установки) определяют приемистость скважины и режим ее работы, хранят, смешивают и затем одновременно подают сухие смеси и жидкие реагенты в выбранную скважину в нужных концентрациях. В качестве реагентов используют полиакриламиды, ацетат хрома, глинопорошок и поверхностно-активное вещество. В конечном итоге проводится закачка реагентов в скважину технической водой с использованием системы поддержания пластового давления и повторным определением приемистости пласта.

В результате применения способа и установки повышают нефтеотдачу пласта нагнетательной скважины.

Предложенные технология и установка рекомендуются для любых нефтедобывающих регионов.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам повышения нефтеотдачи пласта. Техническим результатом является повышение эффективности воздействия на пласт растворами реагентов с помощью универсальной маневренной установки, которую легче настроить для проведения сложных технологических операций, имеющую увеличенный ресурс силовых агрегатов. В частности, предложен способ повышения нефтеотдачи пласта с помощью оборудования, имеющего модули хранения, приготовления и подачи технической воды, сыпучих и жидких химических реагентов в скважину. При этом в фургоне полноприводного автомобиля размешают установку из отдельных узлов и определяют приемистость скважины и режим ее работы, осуществляют выход установки на режим закачивания реагентов. Подают техническую воду из водовода трубопровода поддержания пластового давления и нагнетания высокого давления в скважину с поступлением ее в регулируемый струйный аппарат, который подсоединяют к емкости приготовления с механической мешалкой узла приготовления и перемешивания, из которой раствор химических реагентов подают в насос высокого давления по трубопроводу через плотномер и шиберные задвижки. Сыпучие химические реагенты малой концентрации подают из двух бункеров через пружинные шнековые дозаторы малой производительности и трубопровод в регулируемый струйный аппарат, который подключают к емкости приготовления. Сыпучие химические реагенты большой концентрации подают из бункера по вертикальному шнеку большой мощности в емкость приготовления. Определяют плотность раствора химических реагентов. Далее жидкие химические реагенты подают из загрузочного насоса в две емкости, фильтры очистки от механических примесей, дозировочные насосы малого и большого давлений. Причем дозировочный насос малого давления соединяют к трубопроводу у емкости приготовления. Дозировочный насос большого давления соединяют с трубопроводом высокого давления. При этом с помощью насоса высокого давления химические реагенты одновременно закачивают в скважину по нагнетательному трубопроводу высокого давления с обратным клапаном, виброустойчивым и электрическим контактным манометром, и автоматическим предохранительным клапаном. Затем проводят продавливание раствора химических реагентов технической водой с использованием энергии водовода трубопровода поддержания пластового давления, и определяют приемистость скважины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ повышения нефтеотдачи пласта с помощью оборудования, имеющего узлы хранения, приготовления и подачи технической воды, сыпучих и жидких химических реагентов в скважину, отличающийся тем, что для усиления эффекта нефтеотдачи в фургоне полноприводного автомобиля размещают установку из отдельных узлов, определяют приемистость скважины и режим ее работы, осуществляют выход установки на режим закачивания реагентов, для чего подают техническую воду из системы поддержания пластового давления по трубопроводу технической воды с поступлением ее в регулируемый струйный аппарат, который подсоединяют к емкости приготовления с механической мешалкой узла приготовления и перемешивания, из которой раствор химических реагентов подают в насос нагнетания жидкости по трубопроводу через плотномер и шиберные задвижки, при этом сыпучие химические реагенты подают из двух бункеров через пружинные шнековые дозаторы и трубопровод в регулируемый струйный аппарат, а также дополнительно подают сыпучий химический реагент из третьего бункера по вертикальному шнеку непосредственно в емкость приготовления, на выходе которой определяют плотность раствора химических реагентов, также дополнительно посредством загрузочного насоса подают жидкие химические реагенты в две емкости, из которых через фильтры очистки от механических примесей дозировочными насосами реагенты подают на вход насоса нагнетания жидкости и в нагнетательный трубопровод, содержащий обратный клапан, виброустойчивый и электрический контактные манометры и автоматический предохранительный клапан, причем первый дозировочный насос соединяют с трубопроводом, расположенным на выходе из емкости приготовления, а второй дозировочный насос соединяют с нагнетательным трубопроводом, при этом с помощью насоса нагнетания жидкости указанные химические реагенты закачивают в скважину по нагнетательному трубопроводу, после чего проводят продавливание раствора химических реагентов технической водой с использованием энергии системы поддержания пластового давления и определяют приемистость скважины.

2. Установка для повышения нефтеотдачи пласта, включающая узлы хранения, приготовления и подачи технической воды, сыпучих и жидких химических реагентов в скважину, отличающаяся тем, что для усиления эффекта нефтеотдачи установка состоит из отдельных узлов, закрепленных в фургоне полноприводного автомобиля, и имеет трубопровод для подачи технической воды из системы поддержания пластового давления в скважину, последовательно установленные манометр и расходомер, выполненный с возможностью определения приемистости скважины и режима ее работы и осуществления выхода установки на режим закачивания реагентов, и соединенный с регулируемым струйным аппаратом и нагнетательным трубопроводом через трубопровод для продавливания раствора химических реагентов технической водой, узел приготовления и перемешивания, содержащий емкость приготовления с механической мешалкой, насос нагнетания жидкости, соединенный своим входом с указанной емкостью приготовления химического реагента и выходом с нагнетательным трубопроводом, включающим последовательно установленные автоматический предохранительный клапан, виброустойчивый и электрический контактный манометры, кран и обратный клапан, первый узел дозирования и подачи сыпучих химических реагентов в регулируемый струйный аппарат, который подключен к емкости узла приготовления, причем первый узел дозирования и подачи сыпучих химических реагентов состоит из двух бункеров с пружинными шнековыми дозаторами, соединенными трубопроводом с емкостью узла приготовления через регулируемый струйный аппарат, второй узел дозирования и подачи сыпучего химического реагента в емкость приготовления, состоящий из бункера и вертикального шнека, узел дозирования и подачи жидких химических реагентов, включающий загрузочный насос, соединенный с двумя емкостями через краны, фильтры очистки от механических примесей, соединенные входами с указанными емкостями и выходами с дозировочными насосами, при этом первый дозировочный насос соединен с выходным трубопроводом емкости приготовления химического реагента, а второй дозировочный насос соединен трубопроводом с последовательно установленными краном и обратным клапаном с нагнетательным трубопроводом.