Установка для водогазового воздействия на пласт Российский патент 2025 года по МПК E21B43/20 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при водогазовом воздействии для повышения нефтеотдачи пластов с одновременной утилизацией попутно добываемого газа.

Известен Способ разработки нефтяной залежи (патент RU № 2123586, МПК Е21В 43/22, опубл. 20.12.1998 Бюл. № 35), заключающийся в заводнении залежи водогазовым раствором путем закачки через нагнетательные скважины водогазового раствора и поверхностно-активного вещества, которое добавляют в воду перед ее смешением с газом, причем в качестве водогазового раствора закачивают однофазный газовый раствор в предпереходном фазовом состоянии при отношении объемов газа к воде, обеспечивающем полное насыщение воды газом при пластовых условиях, поддержания в процессе отношения забойного давления к пластовому менее двух, при этом в качестве газовой фазы в водогазовом растворе используют углеводородный газ, а в качестве поверхностно-активного вещества добавляют 0,01 - 1,0% катионного поверхностно-активного вещества.

Этот способ реализуется установкой, нагнетающей в нагнетательные скважины газокомпрессором воду, в которую последовательно добавляют поверхностно активные вещества и при помощи аэратора углеводородный газ (например, метан) перед водораспределительной батареей в предпереходном фазовом состоянии при отношении объемов газа к воде, обеспечивающем полное насыщение воды газом при пластовых условиях, поддержания в процессе отношения забойного давления к пластовому менее двух.

Недостатками данной установки являются сложность регулирования для поддержания на постоянной основе водогазовой смеси в предпереходном фазовом состоянии при отношении объемов газа к воде, обеспечивающем полное насыщение воды газом при пластовых условиях, поддержания в процессе отношения забойного давления к пластовому менее двух, а также полное отсутствие защиты от обратного тока жидкости по подающему газ газопроводу при скачке давлений на входе водораспределительной батареи – гребенки (например, при выходе ее из строя), что с большой вероятностью выведет из строя все газовое оборудование, применяемое на установке, а также невозможности закачки жидкости в пласт через нагнетательные скважины для поддержания пластового давления при необходимости ремонта или технического обслуживания газового оборудования, что приводит к снижению пластового давления и, как следствие интенсивное выделения газа из жидкости, приводящее к кольматации слабопроницаемых пропластков.

Наиболее близким по технической сущности является установка для водогазового воздействия на пласт (патент RU № 2760111, МПК Е21В 43/20, опубл. 22.11.2021 Бюл. № 33), включающая силовой насос на линии подачи воды, нагнетатель газа на линии подачи газа для подачи соответственно воды и газа на смеситель и динамический диспергатор, дожимной насос для подачи водогазовой смеси из динамического диспергатора в нагнетательную скважину для закачки в пласт, емкость с дозировочным насосом и перепускную линию, соединенную с линией подачи газа, причем линия подачи газа изготовлена в виде сборного газопровода попутно добываемого газа из добывающих скважин и снабжена последовательно манометром и расходомером с термодатчиком, выполненными с возможностью передачи информации на блок управления, добывающие скважины выполнены с возможностью сбора продукции в общий нефтепровод, емкость предназначена для сбора газа из дополнительного газопровода и компенсации недостающего объема газа при помощи дозировочного насоса, подающего газ по газоотводу перед манометром и управляемого блоком управления, исходя из показаний давления и температуры, снимаемых с манометра и расходомера, поддерживающего оптимальный объем газа для подачи в смеситель, определяемых технологическими показателями для получения водонефтяной смеси с оптимальным содержанием газа, при этом смеситель и динамический диспергатор выполнены в одном корпусе в виде эжекторного насоса, оснащенного входными расходомером и манометром и выходным манометром для передачи информации на блок управления, регулирующего подачу газа, а перепускная линия соединена с линией подачи газа между манометром и расходомером и общим нефтепроводом, при этом линия подачи газа до соединения с гадоотводом и гадоотвод могут быть снабжены обратными клапанами для исключения взаимного влияния при перепаде давлений между ними.

Недостатками данной установки являются полное отсутствие защиты от обратного тока жидкости подающему газ по линии подачи газа при скачке давлений на входе водораспределительной батареи – гребенки (например, при выходе ее из строя или дожимного насоса), что с большой вероятностью выведет из строя все газовое оборудование (особенно при отсутствии или выходе из строя хоть одного обратного клапана на газооводах), применяемое на установке, а также невозможности закачки жидкости в пласт через нагнетательные скважины для поддержания пластового давления при необходимости ремонта или технического обслуживания газового оборудования, что приводит к снижению пластового давления и, как следствие интенсивное выделения газа из жидкости, приводящее к кольматации слабопроницаемых пропластков.

Техническим результатом является создание установки для водогазового воздействия на пласт, позволяющей производить закачку жидкости при необходимости ремонта или технического обслуживания оборудования за счет наличия подключаемой к работе байпасной линии и защитить газовое оборудование от обратного тока жидкости за счет автоматического отключения его от линии подачи воды.

Техническое решение достигается установкой для водогазового воздействия на пласт, включающей силовой насос на линии подачи воды, нагнетатель газа на линии подачи газа, оснащенная последовательно установленными манометром и расходомером с термодатчиком, для подачи соответственно воды и газа на эжекторный насос, дожимной насос для подачи водогазовой смеси из эжекторного насоса в нагнетательные скважины для закачки в пласт, буферную емкость для сбора газа и дозировочный насос, при этом линия подачи воды оснащена входными расходомером и манометром и выходным манометром, расположенными соответственно перед и после эжектроного насоса, линия подачи газа - обратным клапаном, причем все манометры, расходомеры и термодатчики для передачи информации функционально связаны с блоком управления, генерирующим на основе этой информации управляющий сигнал для нагнетателя газа и дозировочного насоса, для получения водогазовой смеси с оптимальными показателями, определяемых технологическими показателями заложенными в блок управления, для закачки через нагнетательные скважины в пласт.

Новым является то, что линия подачи воды оснащена перед закачкой в нагнетательные скважины водораспределительной батареей - гребенкой, входным и выходным отсекающими кранами, управляемыми на закрытие и открытие блоком управления и установленными соответственно по направлению потока жидкости перед входным расходомером и после дожимного насоса, выход которого дополнительно снабжен манометром, также связанным с блоком управления, и байпасной линией, сообщающей вход входного крана и выход выходного крана линии подачи воды, с как минимум одной управляемой на закрытие и открытие блоком управления задвижкой, при этом эжекторный насос установлен на линии подачи воды и соединен с линией подачи газа, дожимной насос установлен на линии подачи воды после эжекторного насоса и соединен с выходом емкости для пенообразуюшего поверхностно-активного вещества - ПАВ. которое подает в необходимом количестве по сигналу с бока управления в линию подачи воды на вход эжекторного насоса для получения более дисперсного состояния водогазовой смеси и лучшего удержания в ней газа при закачке в пласт, при этом буферная емкость оснащена уровнемером жидкости, связанным с блоком управления, и установлена на линии подачи газа на выходе нагнетателя газа, на входе которого установлена ручная задвижка, для возможности отсечения связи с низконапорными линиями подачи газа, причем на выходе из буферной емкости установлен регулируемый блоком управления запорный орган для подачи из нее необходимого количества газа в эжекторный насос.

На чертеже изображена схема установки для водогазового воздействия на пласт.

Установка для водогазового воздействия на пласт включает в себя силовой насос 1 на линии подачи воды 2, нагнетатель газа 3 на линии подачи газа 4, оснащенная последовательно установленными расходомером 5 с термодатчиком (не показан) и манометром 6, для подачи соответственно воды и газа на эжекторный насос 7, дожимной насос 8 для подачи водогазовой смеси из эжекторного насоса 7 через водораспределительную батарею – гребенку 9 в нагнетательные скважины 10 для закачки в пласт (не показан), буферную емкость 11 для сбора газа на выходе нагнетателя газа 3 и дозировочный насос 12 для подачи поверхностно-активного вещества (ПАВ). Линия подачи воды 2 оснащена входными расходомером 13 и манометром 14 и выходным манометром 15, расположенными соответственно перед эжекторным насосом 7 и после него, линия подачи газа 4 – обратным клапаном 16. Линия подачи воды 2 оснащена входным 17 и выходным 18 отсекающими кранами, управляемыми на закрытие и открытие блоком управления 19 и установленными соответственно по направлению потока жидкости перед входным расходомером 13 и перед гребенкой 9 после дожимного насоса 9, выход которого дополнительно снабжен манометром 20. Линия подачи воды 2 также оснащена и байпасной линией 21, сообщающей вход входного крана 17 и выход выходного крана 18 линии подачи воды 2, с как минимум одной управляемой на закрытие и открытие блоком управления 19 задвижкой 22. Дозировочный насос 12 соединен с выходом емкости 23 для ПАВ, которое подает в необходимом количестве по сигналу с бока управления 19 в линию подачи воды 2 на вход эжекторного насоса 7 для получения более дисперсного состояния водогазовой смеси и лучшего удержания в ней газа при закачке через нагнетательные скважины 10 в пласт. Буферная емкость 11 оснащена уровнемером жидкости 24, связанным с блоком управления 19, и установлена на линии подачи газа 4 на выходе нагнетателя газа 3, на входе которого установлена ручная задвижка 25 для возможности отсечения связи с низконапорными линиями подачи газа – газопровода 26. На выходе из буферной емкости 11 установлен регулируемый блоком управления 19 запорный орган 27 для подачи из нее необходимого количества газа в эжекторный насос 7. Все манометры 6, 14, 15 и 20, расходомеры 5 и 13 с термодатчиками и уровнемер жидкости 24 для передачи информации функционально связаны (сигнал А) с блоком управления 19, генерирующим на основе этой информации управляющий сигнал (сигнал B) для нагнетателя газа 3, дозировочного насоса 12 и запорного органа 27, для получения водогазовой смеси с оптимальными показателями, определяемых технологическими показателями заложенными в блок управления 19, для закачки через нагнетательные скважины 10 в пласт, а также сигналов открытия (сигнал C) для как минимум одной задвижки 22 и закрытия (сигнал C) для кранов 17 и 18 и запорного органа 27 или наоборот: сигналов закрытия (сигнал C) для как минимум одной задвижки 22 и открытия (сигнал C) для кранов 17 и 18 и запорного органа 27.

Конструктивные элементы, технологические соединения и функциональные связи, не влияющие на работоспособность установки, на чертеже не изображены или изображены условно.

Установка для водогазового воздействия на пласт работает следующим образом.

Силовой насос 1 по линии подачи воды 2 через байпасную линию 21 с открытой задвижкой 22, гребенку 9 и нагнетательные скважины 10 закачивает воду в пласт для поддержания пластового давления, так как краны 17 и 18 перекрыты по сигналу с блока управления 19. При этом нагнетатель газа 3 из газопровода 26 (например, из газораспределительного пункта – ГРП 28) по линии подачи газа 4 через открытую задвижку 25 закачивает газ (чаще всего на практике применяют углекислый газ, природный газ или т.п.) в буферную емкость 11 до необходимого давления, обеспечивающего работоспособность эжекторного насоса 7 и регистрируемого манометром 6. При достижении необходимого давления в буферной ёмкости 11 блок управления 19 подает сигналы открытия на краны 17, 18 и 29 (при наличии) и закрытия – на задвижку 22, перенаправляя поток по линии подаче воды 2 на вход эжекторного насоса 7. Исходя из расхода жидкости и ее температуры, регистрируемого входными расходомером 13, блок управления формирует управляющий сигнал (сигнал B) на запорный орган 27 и дозатор 12 для подачи соответственно газа из буферной емкости 11 в необходимом объеме, регистрируемым расходомером 5, на эжекторный насос 7 и ПАВ из емкости 23 на вход эжекторного насоса 7 для получения водогазовой смеси с оптимальными показателями, для закачки дожимным насосом 8 через нагнетательные скважины 10 в пласт. Также для поддержания необходимого давления и объема газа, регистрируемого соответственно манометром 6 и расходомером 5, блок управления 19 генерирует управляющий сигнал (сигнал В) для регулировки производительности нагнетателя газа для поддержания этих параметров газа в оптимальном для работы эжектрного насоса 7 диапазоне (определяется паспортном завода-изготовителя эжекторного насоса 7).

В ходе работы установки наиболее частыми аварийными ситуациями являются:

1. Засорение эжекторного насоса 7, что регистрируется ростом давления на входном манометре 14 и снижении давления на выходном манометре 15, что также приводит к закрытию обратного клапана, исключающего попадание жидкости в буферную емкость 11.

2. Выход из строя дожимного насоса 8, что регистрируется при выходе из строя рабочего органа (винта, центрифуги, мембраны или т.п.) этого насоса 8 выравниванием давления, регистрируемого выходным манометром 15 и дополнительным манометром 20, или при выходе из строя приводной части (электродвигателя или редуктора) этого насоса 8 ростом давления, регистрируемого выходным манометром 15, и снижением давления, регистрируемого дополнительным манометром 20.

3. Выход из строя обратного клапана 16 при засорении эжекторного насоса 7, что регистрируется ростром давления на манометре 6 и уровня жидкости, фиксируемым уровнемером жидкости 24.

4. Выход из строя нагнетателя насоса 3, что регистрируется падением давления на манометре 6.

При первой и второй аварийных ситуациях на установке, полученная информация с манометров 6, 14, 15, 20 и уровнемера 16 (сигнал А) поступает на блок управления 19, который формирует управляющий сигнал (сигнал С) для открытия задвижки 22, закрытия кранов 17, 18 и 29 и закрытия запорного органа 27 при выходе из строя обратного клапана 16 и управляющий сигнал (сигнал В) для остановки работы нагнетателя газа 3 и дозировочного насоса 12. В результате силовой насос 1 по линии подачи воды 2 через байпасную линию 21 с открытой задвижкой 22, гребенку 9 и нагнетательные скважины 10 закачивает воду в пласт для поддержания пластового давления, не давая упасть пластовому давлению ниже давления насыщения (давления растворения газа в воде), что может привести к кольматации продуктивного пласта выделившимся газом.

Для безопасного проведения ремонтных работ с нагнетателем газа 3 дополнительно в ручном режиме производят отключение задвижка 25. Далее для ремонта или технического обслуживания породят очистку, ремонт или замену для соответствующих аварийных ситуаций эжекторного насоса 7, дожимного насоса 8, нагнетателя насоса 3 и/или обратного клапана 16. После чего для запуска установки в работу обычном режиме при достижении необходимого давления в буферной ёмкости 11 блок управления 19 подает сигналы открытия на краны 17, 18 и 29 и закрытия – на задвижку 22, перенаправляя поток по линии подаче воды 2 на вход эжекторного насоса 7. Блок управления 19 регулирует подачу ПАВ и газа при помощи управляющих сигналов для дозировочного насоса 12, нагнетателя газа 3 и запорного органа 27, описанным выше способом.

Предлагаемая установка для водогазового воздействия на пласт позволяет производить закачку жидкости в пласт и при необходимости ремонта или технического обслуживания оборудования за счет наличия подключаемой к работе байпасной линии, а также защитить газовое оборудование от обратного тока жидкости за счет автоматического отключения его от линии подачи воды.

Изобретение относится к установке для водогазового воздействия на пласт. Техническим результатом является создание установки для водогазового воздействия на пласт, позволяющей производить закачку жидкости при необходимости ремонта или технического обслуживания оборудования за счет наличия подключаемой к работе байпасной линии и защитить газовое оборудование от обратного тока жидкости за счет автоматического отключения его от линии подачи воды. Установка включает силовой насос на линии подачи воды, также включает нагнетатель газа на линии подачи газа. Установка оснащена последовательно установленными манометром и расходомером с термодатчиком, для подачи соответственно воды и газа на эжекторный насос. Также содержит дожимной насос для подачи водогазовой смеси из эжекторного насоса в нагнетательные скважины для закачки в пласт. Также содержит буферную емкость для сбора газа и дозировочный насос. Линия подачи воды оснащена входными расходомером и манометром и выходным манометром, расположенными соответственно перед и после эжекторного насоса, линия подачи газа - обратным клапаном. Все манометры, расходомеры и термодатчики для передачи информации функционально связаны с блоком управления, генерирующим на основе этой информации управляющий сигнал для нагнетателя газа и дозировочного насоса, для получения водогазовой смеси с оптимальными показателями, определяемыми технологическими показателями, заложенными в блок управления, для закачки через нагнетательные скважины в пласт. Линия подачи воды оснащена перед закачкой в нагнетательные скважины водораспределительной батареей – гребенкой. Также оснащена входным и выходным отсекающими кранами, управляемыми на закрытие и открытие блоком управления и установленными соответственно по направлению потока жидкости перед входным расходомером и после дожимного насоса. Выход дожимного насоса дополнительно снабжен манометром, также связанным с блоком управления, и байпасной линией, сообщающей вход входного крана и выход выходного крана линии подачи воды, с как минимум одной управляемой на закрытие и открытие блоком управления задвижкой. Эжекторный насос установлен на линии подачи воды и соединен с линией подачи газа. Дожимной насос установлен на линии подачи воды после эжекторного насоса и соединен с выходом емкости для пенообразующего поверхностно-активного вещества – ПАВ, которое подает в необходимом количестве по сигналу с блока управления в линию подачи воды на вход эжекторного насоса для получения более дисперсного состояния водогазовой смеси и лучшего удержания в ней газа при закачке в пласт. Буферная емкость оснащена уровнемером жидкости, связанным с блоком управления, и установлена на линии подачи газа на выходе нагнетателя газа, на входе которого установлена ручная задвижка, для возможности отсечения связи с низконапорными линиями подачи газа. На выходе из буферной емкости установлен регулируемый блоком управления запорный орган для подачи из нее необходимого количества газа в эжекторный насос. 1 ил.

Установка для водогазового воздействия на пласт, включающая силовой насос на линии подачи воды, нагнетатель газа на линии подачи газа, оснащенная последовательно установленными манометром и расходомером с термодатчиком, для подачи соответственно воды и газа на эжекторный насос, дожимной насос для подачи водогазовой смеси из эжекторного насоса в нагнетательные скважины для закачки в пласт, буферную емкость для сбора газа и дозировочный насос, при этом линия подачи воды оснащена входными расходомером и манометром и выходным манометром, расположенными соответственно перед и после эжекторного насоса, линия подачи газа - обратным клапаном, причем все манометры, расходомеры и термодатчики для передачи информации функционально связаны с блоком управления, генерирующим на основе этой информации управляющий сигнал для нагнетателя газа и дозировочного насоса, для получения водогазовой смеси с оптимальными показателями, определяемыми технологическими показателями, заложенными в блок управления, для закачки через нагнетательные скважины в пласт, отличающаяся тем, что линия подачи воды оснащена перед закачкой в нагнетательные скважины водораспределительной батареей - гребенкой, входным и выходным отсекающими кранами, управляемыми на закрытие и открытие блоком управления и установленными соответственно по направлению потока жидкости перед входным расходомером и после дожимного насоса, выход которого дополнительно снабжен манометром, также связанным с блоком управления, и байпасной линией, сообщающей вход входного крана и выход выходного крана линии подачи воды, с как минимум одной управляемой на закрытие и открытие блоком управления задвижкой, при этом эжекторный насос установлен на линии подачи воды и соединен с линией подачи газа, дожимной насос установлен на линии подачи воды после эжекторного насоса и соединен с выходом емкости для пенообразуюшего поверхностно-активного вещества – ПАВ, которое подает в необходимом количестве по сигналу с блока управления в линию подачи воды на вход эжекторного насоса для получения более дисперсного состояния водогазовой смеси и лучшего удержания в ней газа при закачке в пласт, при этом буферная емкость оснащена уровнемером жидкости, связанным с блоком управления, и установлена на линии подачи газа на выходе нагнетателя газа, на входе которого установлена ручная задвижка, для возможности отсечения связи с низконапорными линиями подачи газа, причем на выходе из буферной емкости установлен регулируемый блоком управления запорный орган для подачи из нее необходимого количества газа в эжекторный насос.