Система поддержания пластового давления Российский патент 2024 года по МПК E21B43/12 E21B43/20 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для воздействия на пласт, увеличения нефтеотдачи и улучшения экологической обстановки.

Известна система поддержания пластового давления, включающая сообщающиеся водоводами высокого давления водозаборную скважину, в которую спущен погружной центробежный насос, и нагнетательные скважины. Вода подается из водозаборной скважины погружным центробежным насосом в нагнетательные скважины (Абдулин Ф.С. «Добыча нефти и газа» М.: Недра. 1983. с. 61).

Недостатком известной системы является то, что при ее работе происходит поступление в нагнетательные скважины загрязняющих твердых частиц вследствие выноса твердых частиц и отложений из водозаборной скважины. В результате закачки загрязненной воды в нефтяные пласты происходит их интенсивное засорение, что приводит к быстрому снижению приемистости нагнетательных скважин.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является система поддержания пластового давления, включающая водозаборную скважину, в которую спущен погружной центробежный насос, и нагнетательные скважины, сообщающиеся водоводами высокого давления с водозаборной скважиной, причем на устье водозаборной скважины водовод оснащен блоком фильтрации, что позволяет сохранить коллекторские свойства пластов на длительный срок (патент РФ на полезную модель № 46808, МПК Е 21 В 43/00, 2005).

Известная система имеет низкую технологическую и экологическую эффективность воздействия на нефтяные пласты при закачке вод из апт-альб-сеноманского водоносного комплекса на месторождениях Западной Сибири, поскольку эти воды содержат растворенный газ (преимущественно метанового состава – до 98%). Так как при эксплуатации водозаборной скважины давление на приеме погружного центробежного насоса ниже по сравнению с давлением насыщения, из воды выделяется свободный газ, который вследствие естественной сепарации у приема насоса отделяется от воды и поступает в затрубное пространство, накапливаясь в нем. При этом давление в затрубном пространстве постепенно повышается. Увеличение давления затрубного газа при эксплуатации водозаборных скважин повышает забойное давление, депрессия на продуктивный пласт снижается, отбор жидкости падает. Широко применяемый на промыслах способ перепуска газа из затрубного пространства нефтяных добывающих скважин в линию через обратный клапан, устанавливаемый на устьевой арматуре, непригоден для водозаборных скважин. Значения давления нагнетания в водоводах, создаваемые погружными центробежными насосами, могут достигать 20 МПа и более, что намного выше не только затрубных, но и пластовых давлений в водозаборных скважинах апт-альб-сеноманского водоносного комплекса. Увеличение затрубного давления вследствие накопления газа приводит к постепенному оттеснению и снижению динамического уровня вплоть до приема насоса, что вызывает срывы подачи и преждевременные отказы оборудования. Поэтому приходится периодически стравливать газ из затрубных пространств водозаборных скважин апт-альб-сеноманского водоносного комплекса, что приводит к увеличению выбросов парникового газа – метана и ухудшению экологической обстановки. Кроме того, закачка воды, недонасыщенной газом, в нефтяные пласты, приводит впоследствии к переходу и растворению части попутного газа в воду из нефти, увеличению плотности и вязкости остаточной нефти, что снижает нефтеотдачу пластов.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение технологической и экологической эффективности воздействия на пласт путем направления затрубного газа в поток откачиваемой воды.

Указанная проблема решается тем, что в системе поддержания пластового давления, включающей водозаборную скважину, в которую спущен погружной центробежный насос, и нагнетательные скважины, сообщающиеся водоводами высокого давления с водозаборной скважиной, причем на устье водозаборной скважины водовод оснащен блоком фильтрации, согласно изобретению, погружной центробежный насос снабжен трубкой, верхний конец которой находится выше динамического уровня жидкости в затрубном пространстве водозаборной скважины, а нижний конец подведен через приемный модуль к входу в насос, при этом на входе в насос установлен конический конфузор, образующий с трубкой и валом насоса жидкостно-газовый эжектор для откачки газа из затрубного пространства на вход в насос, причем погружной центробежный насос спущен в скважину на глубину, достаточную для обеспечения его работы на водогазовой смеси без срыва подачи.

Указанная совокупность отличительных признаков изобретения позволяет обеспечить более технологически и экологически эффективное поддержание пластового давления.

Достигаемый технический результат заключается в повышении эффективности эксплуатации водозаборной скважины погружным центробежным насосом, увеличении нефтеотдачи и улучшении экологической обстановки на промыслах.

Схема системы поддержания пластового давления представлена на фиг. 1. Схема жидкостно-газового эжектора, образованного из установленного на входе в насос конического конфузора, трубки и вала насоса, для откачки газа из затрубного пространства, показана на фиг. 2.

Система содержит (см. фиг. 1) водозаборную скважину 1, в которую спущен погружной центробежный насос 2, и нагнетательную скважину 3 (на схеме показана одна нагнетательная скважина, на месторождении их может быть несколько). Она сообщена водоводом 4 высокого давления с водозаборной скважиной 3. На устье водозаборной скважины 3 водовод 4 оснащен блоком фильтрации 5. Погружной центробежный насос 2 снабжен трубкой 6. Её верхний конец 7 находится выше динамического уровня 8 жидкости в затрубном пространстве 9 водозаборной скважины 1, а нижний конец 10 (см. фиг. 2) подведен через приемный модуль 11 к входу 12 в насос 2. На входе 12 в насос 2 установлен конический конфузор 13, образующий с трубкой 6 и валом 14 насоса 2 жидкостно-газовый эжектор 15 для откачки газа из затрубного пространства 9 на вход 12 в насос 2. Погружной центробежный насос 2 (см. фиг. 1) спущен в водозаборную скважину 1 на насосно-компрессорных трубах (НКТ) 16 на глубину, достаточную для обеспечения его работы на водогазовой смеси без срыва подачи. Водозаборная скважина 1 пробурена на пласт 17 апт-альб-сеноманского горизонта, а нагнетательная скважина 3 – на нефтяной пласт 18. Водозаборная скважина 1 снабжена устьевой арматурой 19 с задвижками 20 и 21. В нагнетательной скважине 3 расположены насосно-компрессорные трубы 22 и пакер 23.

Система поддержания пластового давления работает следующим образом.

Вода апт-альб-сеноманского горизонта с газом из пласта 17 откачивается погружным центробежным насосом 2, поднимается по НКТ 16 на поверхность, проходит через устьевую арматуру 19, очищается в блоке фильтрации 5, идет по водоводу 4 и закачивается через НКТ 22 в нагнетательную скважину 3 и нефтяной пласт 18. Пакер 23 предотвращает воздействие высокого давления нагнетания на эксплуатационную колонну нагнетательной скважины 3.

При эксплуатации водозаборной скважины 1 давление на приеме 11 погружного центробежного насоса 2 снижается по сравнению с давлением насыщения. Из воды выделяется свободный газ и вследствие естественной сепарации у приема 11 насоса 2 поступает в затрубное пространство 9 между эксплуатационной колонной водозаборной скважины 1 и колонной НКТ 16. При работе насоса 2 в водозаборной скважине 1 устанавливается динамический уровень жидкости 8, выше которого находится свободный газ.

Всасываемая насосом 2 жидкость поступает через приемный модуль 11 насоса 2 и направляется в конический конфузор 13, образующий с трубкой 6 и валом 14 насоса 2 жидкостно-газовый эжектор 15. При этом скорость потока жидкости в конфузоре 13 увеличивается, а давление снижается. За счет эффекта эжекции происходит откачка газа из затрубного пространства 9 по трубке 6 через её верхний конец 7 выше динамического уровня 9. Затем газ по трубке 6 через её нижний конец 10 поступает на вход 12 в насос 2 с образованием водогазовой смеси. Насос 2 повышает давление перекачиваемой среды выше давления насыщения, и газ растворяется в воде. Далее вода с растворенным газом откачивается насосом 2 на поверхность, в водовод 4 и нагнетательную скважину 3. Поскольку погружной центробежный насос 2 спущен в водозаборную скважину 1 на глубину, достаточную для обеспечения его работы на водогазовой смеси без срыва подачи, это позволяет избежать вредного влияния свободного газа на характеристику насоса 2. Газ в затрубном пространстве 9 не накапливается и не отжимает динамический уровень 8 до приема 11 насоса 2. Контроль положения динамического уровня 8 осуществляется обычным промысловым способом – путем замеров с помощью эхолота, подключаемого через задвижку 21.

При этом полностью устраняются выбросы парникового газа – метана в атмосферу, что способствует улучшению экологической обстановки. Кроме того, закачка в нефтяные пласты воды, насыщенной растворенным углеводородным газом, не приводит к переходу и растворению части попутного газа в воду из нефти, увеличению плотности и вязкости остаточной нефти. Это увеличивает эффективность вытеснения нефти и нефтеотдачу пластов при воздействии.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить технологическую и экологическую эффективность процесса поддержания пластового давления по сравнению с известными изобретениями, а также обеспечить рост нефтеотдачи пластов.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Система поддержания пластового давления включает водозаборную скважину, в которую спущен погружной центробежный насос, и нагнетательные скважины, сообщающиеся водоводами высокого давления с водозаборной скважиной. На устье водозаборной скважины водовод оснащен блоком фильтрации. Погружной центробежный насос снабжен трубкой, верхний конец которой находится выше динамического уровня жидкости в затрубном пространстве водозаборной скважины, а нижний конец подведен через приемный модуль к входу в насос. При этом на входе в насос установлен конический конфузор, образующий с трубкой и валом насоса жидкостно-газовый эжектор для откачки газа из затрубного пространства на вход в насос. Причем погружной центробежный насос спущен в водозаборную скважину на глубину, достаточную для обеспечения его работы на водогазовой смеси без срыва подачи. Обеспечивается повышение эффективности эксплуатации водозаборной скважины погружным центробежным насосом, увеличение нефтеотдачи и улучшение экологической обстановки на промыслах. 2 ил.

Система поддержания пластового давления, включающая водозаборную скважину, в которую спущен погружной центробежный насос, и нагнетательные скважины, сообщающиеся водоводами высокого давления с водозаборной скважиной, причем на устье водозаборной скважины водовод оснащен блоком фильтрации, отличающаяся тем, что погружной центробежный насос снабжен трубкой, верхний конец которой находится выше динамического уровня жидкости в затрубном пространстве водозаборной скважины, а нижний конец подведен через приемный модуль к входу в насос, при этом на входе в насос установлен конический конфузор, образующий с трубкой и валом насоса жидкостно-газовый эжектор для откачки газа из затрубного пространства на вход в насос, причем погружной центробежный насос спущен в водозаборную скважину на глубину, достаточную для обеспечения его работы на водогазовой смеси без срыва подачи.