Способ скважинной добычи нефти Российский патент 2025 года по МПК E21B43/12 E21B43/38 F04F1/20 

Изобретение относится к топливно-энергетическому комплексу, в частности к способам добычи нефти, и может быть использовано для увеличения периода фонтанирования скважины, особенно в условиях аномально высокого пластового давления (АВПД) и значительного газового фактора.

Известен способ скважинной добычи нефти, включающий спуск в обсаженный и перфорированный ствол скважины лифтовой колонны, оборудование устья фонтанной арматурой, организацию между лифтовой и обсадной колонной межколонного пространства, создание с помощью устьевого штуцера забойного давления, необходимого для фонтанирования скважины, фонтанную эксплуатацию скважины с потоком пластового флюида по лифтовой колонне труб. В этом способе фонтанирование пластового флюида обычно происходит при совместном влиянии гидростатического напора и энергии расширяющегося газа в условиях: Рзаб > Рнас > Ру или Рнас > Рзаб; где Рзаб - забойное давление, Рнас - давление газонасыщения нефти, Ру - давление на устьевом штуцере (устье скважины). Выделение из нефти газа (газлифтный эффект) способствует подъёму пластового флюида по лифтовой колонне труб на устье скважины. Экономически и технологически целесообразно как можно дольше продлевать период фонтанирования скважины для чего необходимо при данном дебите флюида рациональное расходование пластовой энергии, в том числе за счёт использования газлифтного эффекта [Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти - М.: ФГУП Изд-во “Нефть и газ” РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. - С. 484-512].

Недостатком способа является низкая эффективность использования газлифтного эффекта при подъёме нефти с забоя скважины, что ведёт к не рациональному расходованию пластовой энергии, уменьшению периода фонтанирования, ускорению обводнения скважины и другим осложнениям, снижающим в целом добычу нефти. Указанный недостаток особенно сказывается при разработке залежей нефти в условиях АВПД и значительного газового фактора. В этом случае фонтанирование происходит при большом забойном давлении практически в артезианских условиях (Ру = Рнас), что снижает выделение из нефти газа даже при значительном газовом факторе и увеличивает затраты энергии на подъём единицы продукции. Кроме того, способ не рассчитан на использование волновой технологии, а именно полезного гидроимпульсного воздействия на призабойную зону скважины в процессе фонтанирования пластового флюида, что также снижает эффективность добычи нефти.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ скважинной добычи нефти, включающий спуск в обсаженный и перфорированный ствол скважины лифтовой колонны с забойным штуцером. При этом между лифтовой и обсадной колонной организуют межколонное пространство и с помощью забойного штуцера создают давление на забое, необходимое для фонтанирования скважины. Затем проводят фонтанную эксплуатацию пластового флюида по лифтовой колонне с использованием газлифтного эффекта, создаваемого забойным штуцером на уровне пласта. В этом способе основной перепад давления с устьевого штуцера переносят на забойный штуцер и положительно срабатывают при большем (чем в аналоге) выделении газа на забое, что позволяет усилить газлифтный эффект в процессе подъёма нефти на устье скважины [описание изобретения к авторскому свидетельству 1772344, E21B 43/12, от 30.10.92. Бюл. № 40, прототип].

Недостатком способа является низкая величина выделения газа на забойном штуцере, что снижает газлифтный эффект, ведёт к не рациональному расходованию пластовой энергии, уменьшению периода фонтанирования, ускорению обводнения скважины и другим осложнениям, снижающим в целом добычу нефти. Особенно этот недостаток сказывается при разработке залежей нефти в условиях АВПД и значительного газового фактора. Кроме того, способ не позволяет использовать волновую технологию, а именно полезное гидроимпульсное воздействие на призабойную зону скважины при фонтанировании пластового флюида, что также снижает эффективность добычи нефти.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и области использования способа, повышение его эффективности и надежности в осложнённых условиях, например в залежах нефти с АВПД.

Техническим результатом изобретения является увеличение интенсивности выделения газа на забойном штуцере, повышение газлифтного эффекта при подъёме нефти с забоя скважины, оптимизация расходования пластовой энергии, увеличение периода фонтанирования скважины, снижение обводнённости скважинной продукции, повышение в целом добычи нефти.

Для достижения этого технического результата в способе скважинной добычи нефти, включающем спуск в обсаженный и перфорированный ствол скважины лифтовой колонны с забойным штуцером, организацию между лифтовой и обсадной колонной межколонного пространства, пропускание пластового флюида из межколонного пространства через забойный штуцер, создание с помощью забойного штуцера давления на забое, необходимого для фонтанирования скважины, фонтанную эксплуатацию пластового флюида по лифтовой колонне, использование газлифтного эффекта, создаваемого забойным штуцером на уровне пласта, при этом, согласно изобретению, пластовый флюид из межколонного пространства сначала пропускают через газосепаратор роторного типа, который последовательно устанавливают с забойным штуцером, при этом забойный штуцер включают в режиме работы импульсного струйного насоса с подключением его двух активных входов к межколонному пространству, причём первый активный вход забойного штуцера в составе струйного насоса подключают через первый клапан к жидкостному выходу введённого роторного газосепаратора, второй активный вход забойного штуцера через второй клапан подключают к межколонному пространству, при этом приёмную камеру струйного насоса связывают пассивным входом с газовым выходом роторного газосепаратора, постоянно приводимого в движение потоком пластового флюида из межколонного пространства, причём вал роторного газосепаратора со стороны его входного отверстия снабжают прерывателем потока, который перекрывает это отверстие для дополнительного выделения газа в периодически образуемых герметизированных объёмах роторного газосепаратора и приёмной камеры струйного насоса, а также генерирования гидроимпульсов на забое скважины.

Предлагаемый способ скважинной добычи нефти поясняется на примере вертикальной скважины чертежами, представленными на фиг. 1, 2.

На фиг. 1 в разрезе дана схема расположения в скважине лифтовой колонны с забойным штуцером и роторным газосепаратором, момент фонтанирования при открытом входном отверстии газосепаратора; на фиг. 2 - то же, момент фонтанирования скважины при закрытом входном отверстии газосепаратора.

На указанных выше чертежах приняты следующие обозначения.

Обсадная колонна 1; интервал перфорации 2; лифтовая колонна 3; забойный штуцер 4; роторный газосепаратор 5; межколонное пространство 6; струйный насос 7 с двумя активными входами 8, 9; первый 10 и второй 10' клапаны; жидкостной выход 11 газосепаратора; приёмная камера 12 и пассивный вход 13 струйного насоса; газовый выход 14 газосепаратора; поток пластового флюида 15; вал 16 и входное отверстие 17 газосепаратора; прерыватель потока 18; камера смешения 19 и диффузор 20 струйного насоса.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Для скважинной добычи нефти в обсаженную колонной 1 и перфорированную в интервале 2 скважину спускают лифтовую колонну 3 с забойным штуцером 4 и роторным газосепаратором 5 (фиг. 1). Забойный штуцер 4 и роторный газосепаратор 5 устанавливают последовательно друг за другом на интервале перфорации 2 организованного межколонного пространства 6 и перекрытого (не показано) на устье скважины. При этом забойный штуцер 4 включают в режиме работы импульсного струйного насоса 7 с подключением его двух активных входов 8, 9 к межколонному пространству 6. Первый активный вход 8 забойного штуцера 4 в составе струйного насоса 7 подключают через первый клапан 10 к жидкостному выходу 11 роторного газосепаратора 5, второй активный вход 9 через второй клапан 10' соединяют с межколонным пространством 6. Приёмную камеру 12 струйного насоса 7 связывают пассивным входом 13 с газовым выходом 14 роторного газосепаратора 5, постоянно приводимого во вращение потоком пластового флюида 15 из межколонного пространства 6 в интервале перфорации 2 продуктивного пласта. Вал 16 роторного газосепаратора 5 со стороны входного отверстия 17 связанного с межколонным пространством 6 снабжают прерывателем потока 18. Прерыватель потока 18 при вращении вала 16 периодически перекрывает входное отверстие 17 и переводит работу струйного насоса 7 в импульсный режим для интенсификации выделения газа на забое и генерирования здесь гидроимпульсов. Диаметр забойного штуцера 4 обеспечивает давление на забое необходимое для фонтанирования скважины при заданном дебите по лифтовой колонне 3.

В процессе фонтанирования пластовый флюид 15 из межколонного пространства 6 сначала пропускают через газосепаратор 5 роторного типа последовательно установленный перед забойным штуцером 4. Пластовый флюид 15 в газосепаратор 5 подаётся через входное отверстие 17. В газосепараторе 5 происходит разделение пластового флюида 15 на жидкую и газовую фазы: жидкая фаза (нефть) отбрасывается на периферию вращающегося ротора-шнека (не показано) к жидкостному выходу 11, а газовая фаза занимает центральную часть у газового выхода 14. С жидкостного выхода 11 газосепаратора 5 нефть через первый активный вход 8 и открытый первый клапан 10 (второй клапан 10' в этот момент закрыт) подаётся к забойному штуцеру 4 в составе струйного насоса 7, в котором скорость потока возрастает. Истекающая из забойного штуцера 4 высокоскоростная струя нефти попадает в приёмную камеру 12, понижая в ней давление. При этом отсепарированный свободный газ с газового выхода 14 через пассивный вход 13 поступает в приёмную камеру 12. В следующей камере 19 происходит смешение силовой жидкости (нефти) с инжектируемым из газосепаратора 5 газом. Здесь формируется мелкодисперсная газожидкостная смесь, которая, пройдя диффузор 20, попадает в лифтовую колонну 3 и далее с усиленным (по сравнению с прототипом) газлифтным эффектом поднимается на поверхность. Для ещё большего усиления газлифтного эффекта и генерирования полезных импульсов забойный штуцер 4 работает в импульсном режиме в составе струйного насоса 7 и роторного газосепаратора 5. В процессе вращения вала 16 прерыватель потока 18 периодически перекрывает входное отверстие 17, герметизируя объёмы роторного газосепаратора 5, приёмной камеры 12 и прекращая доступ силовой жидкости к забойному штуцеру 4 (фиг. 2). В этот момент, закрывая первый клапан 10, пластовый флюид 15 из межколонного пространства 6 подаётся через второй активный вход 9 и открытый второй клапан 10' к забойному штуцеру 4 вместо силовой жидкости из газосепаратора 5. Забойный штуцер 4 продолжает работать в режиме струйного насоса 7 и давление в указанных герметизированных объёмах резко падает. Это ведёт к периодическому (с частотой перекрытия прерывателем потока 18 входного отверстия 17) взрывному выделению газа на забойном штуцере 4 и ещё большему усилению газлифтного эффекта, а также генерированию полезных импульсов давления на забое скважины при добыче нефти.

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить интенсивность выделения газа на забойном штуцере, повысить газлифтный эффект, оптимизировать расход пластовой энергии, увеличить период фонтанирования скважины, повысить в целом добычу нефти. Особенно способ может быть полезен при разработке залежей нефти с АВПД и значительным газовым фактором. Способ позволяет использовать волновую технологию, а именно благоприятное гидроимпульсное воздействие на призабойную зону скважины в процессе фонтанирования пластового флюида, что также способствует добычи нефти.

Изобретение относится к топливно-энергетическому комплексу, может быть использовано при добыче нефти для увеличения периода фонтанирования скважины в условиях аномально высокого пластового давления (АВПД) и значительного газового фактора. Техническим результатом изобретения является повышение в целом добычи нефти за счет увеличения интенсивности выделения газа на забойном штуцере и газлифтного эффекта, оптимизации расхода пластовой энергии, увеличения периода фонтанирования скважины, а также снижения обводнённости скважинной продукции. Заявлен способ скважинной добычи нефти, включающий спуск в обсаженный и перфорированный ствол скважины лифтовой колонны с забойным штуцером, организацию между лифтовой и обсадной колонной межколонного пространства, пропускание пластового флюида из межколонного пространства через забойный штуцер, создание с помощью забойного штуцера давления на забое, необходимого для фонтанирования скважины, и фонтанную эксплуатацию пластового флюида по лифтовой колонне с использованием газлифтного эффекта, создаваемого забойным штуцером на уровне пласта. При этом пластовый флюид из межколонного пространства сначала пропускают через газосепаратор роторного типа, который последовательно устанавливают с забойным штуцером в составе струйного насоса, и работает в импульсном режиме с подключением его двух активных входов к межколонному пространству. Причём первый активный вход забойного штуцера в составе струйного насоса подключают через первый клапан к жидкостному выходу введённого роторного газосепаратора, а второй активный вход - через второй клапан к межколонному пространству. При этом приёмную камеру струйного насоса связывают пассивным входом с газовым выходом роторного газосепаратора, постоянно приводимого в движение потоком пластового флюида из межколонного пространства. Причём вал роторного газосепаратора со стороны его входного отверстия снабжают прерывателем потока, который перекрывает это отверстие для дополнительного выделения газа в периодически образуемых герметизированных объёмах роторного газосепаратора и приёмной камеры струйного насоса, а также генерирования гидроимпульсов на забое скважины. 2 ил.

Способ скважинной добычи нефти, включающий спуск в обсаженный и перфорированный ствол скважины лифтовой колонны с забойным штуцером, организацию между лифтовой и обсадной колонной межколонного пространства, пропускание пластового флюида из межколонного пространства через забойный штуцер, создание с помощью забойного штуцера давления на забое, необходимого для фонтанирования скважины, фонтанную эксплуатацию пластового флюида по лифтовой колонне, использование газлифтного эффекта, создаваемого забойным штуцером на уровне пласта, отличающийся тем, что пластовый флюид из межколонного пространства сначала пропускают через газосепаратор роторного типа, который последовательно устанавливают с забойным штуцером в составе струйного насоса, при этом забойный штуцер работает в импульсном режиме с подключением его двух активных входов к межколонному пространству, причём первый активный вход забойного штуцера в составе струйного насоса подключают через первый клапан к жидкостному выходу введённого роторного газосепаратора, второй активный вход забойного штуцера через второй клапан подключают к межколонному пространству, при этом приёмную камеру струйного насоса связывают пассивным входом с газовым выходом роторного газосепаратора, постоянно приводимого в движение потоком пластового флюида из межколонного пространства, причём вал роторного газосепаратора со стороны его входного отверстия снабжают прерывателем потока, который перекрывает это отверстие для дополнительного выделения газа в периодически образуемых герметизированных объёмах роторного газосепаратора и приёмной камеры струйного насоса, а также генерирования гидроимпульсов на забое скважины.