Способ эксплуатации скважины Российский патент 2025 года по МПК E21B43/18 E21B36/04 E21B37/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для ликвидации асфальто-смоло-парафиновых (АСПО), гидратных, ледяных и других (песок, глина или т.п.) отложений в электроцентробежном насосе (ЭЦН) и его входном модуле.

Известен способ интенсификации добычи нефти из нефтяной скважины (патент RU № 2479712, МПК Е21В 43/18, опубл. 20.04.2013 Бюл. № 01), включающий изменение параметров откачивающего насоса, причем открытие входного клапана насоса осуществляют с задержкой по мере освобождения пространства над клапаном, при этом над клапаном образуют кратковременную зону разряжения, затем осуществляют открытие входного клапана и обеспечивают при этом резкий перепад давления в скважине из зоны высокого давления в зону низкого давления, причем повторением этих действий создают волновое воздействие на пласт, обеспечивающее увеличение его проницаемости.

Недостатками данного способа являются узкая область применения из-за возможности работы только с штанговыми глубинными насосами (ШГН) и направленно на очистку от отложений призабойной зоны пласта.

Наиболее близким по технической сущности является способ эксплуатации скважины (патент RU № 2421602, МПК Е21В 43/00, опубл. 20.06.2011 Бюл. № 17), включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб, соединенной с клапаном, содержащим клапанный блок с запорным элементом в виде шарика, электроцентробежного насоса с входным модулем, электродвигателя с гидрозащитой, подачу откачиваемого продукта на устье скважины, последующую промывку внутренних полостей установки электроцентробежного насоса от присутствия асфальтенов, парафинов, механических примесей выносимых пород, отличающийся тем, что эксплуатация скважины осуществляется в непрерывном режиме, универсальный клапан, выполняющий функции обратного и промывочного клапанов, предварительно настраивают на определенные для данной скважины параметры давления:

Р _откр. - давление открытия клапана для режима промывки,

Р _изб. - давление нагнетания промывочной жидкости,

спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб осуществляют при закрытом положении универсального клапана, который при этом работает как обратный клапан, предохраняя систему электроцентробежный насос-двигатель от давления столба жидкости в трубопроводной трассе, по окончании спуска колонны насосно-компрессорных труб запускают электродвигатель, откачиваемый продукт под рабочим давлением подается от насоса снизу в универсальный клапан, запорный элемент в виде шарика поднимается в крайнее верхнее положение, полость, расположенная выше клапанного блока соединяется с полостью, расположенной ниже клапанного блока, откачиваемый продукт выбрасывается в полость насосно-компрессорных труб и через них поступает на устье скважины, при этом подачу откачиваемого продукта на устье скважины осуществляют до момента повышения мощности электродвигателя, после чего электродвигатель останавливают, при этом универсальный клапан работает как обратный клапан, предохраняя систему от давления столба откачиваемого продукта в трубопроводной трассе, затем агрегатом для нагнетания рабочих жидкостей при проведении промывочных работ на нефтяных и газовых скважинах, например агрегатом ЦА-320, начинают нагнетать промывочную жидкость, универсальный клапан работает как промывочный, работа клапанного устройства будет повторяться до полной промывки внутренних полостей установки электроцентробежного насоса и скважинного оборудования, затем запускают электродвигатель, откачиваемый продукт выбрасывается в полость насосно-компрессорных труб и через них поступает на устье скважины.

Основными недостатками данного способа являются сложность реализации и, как следствие, большие материальные затраты из-за необходимости наличия реверсивного клапана и устьевого нагнетательного насоса (ЦА-320) для возможности прямой промывки и соблюдение точной последовательности операций с определёнными режимами работы (например, Р_откр. и Р _изб.) для изменения направления потока жидкости с различными расходами и перепадами давлений, а также невозможность использования в горизонтальных скважинах из-за невозможности разрушения сбивного клапана грузом, сбрасываемым с устья скважины.

Техническим результатом является создание способа эксплуатации скважины, позволяющего производить очистку установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) только за счет изменения режимов работы частотно-регулируемого привода без изменения направления потока жидкости.

Техническим решением является способ эксплуатации скважины, включающий спуск в скважину на колонне труб установки электроцентробежного насоса - УЭЦН, состоящей из электроцентробежного насоса с входным модулем и приводом, состоящим из электродвигателя с гидрозащитой, который соединяют с источником питания, подачу откачиваемой жидкости - продукта, вскрытого пласта скважины, на устье скважины, последующую промывку внутренних полостей УЭЦН от присутствия отложений.

Новым является то, что при изготовлении оснащают соответствующими датчиками температуры насос и обмотки электродвигателя привода, который применяют частотно-регулируемым - ЧРП и соединяют после спуска в скважину с источником питания через блок управления для регулировки частоты работы, после спуска при подаче электрической энергии номинальной частоты для привода от источника питания через блок управления насос запускают в работу для подачи откачиваемого продукта на устье скважины, после снижения производительности насоса ниже допустимой или повышения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя до максимально допустимой с последующим образованием парогазовой пробки на входе насоса и/или в самом насосе, для промывки УЭЦН сначала её при помощи блока управления останавливают для снижения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя, затем при помощи блока управления снижают частоту до минимальной для подъема жидкости из скважины, но не ниже минимально допустимой для данного ЧРП, и постепенно повышают частоту до получения стабильного притока или до повышения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя до максимально допустимой, подачу электрической энергии прекращают для остывания насоса и/или обмоток электродвигателя, после чего циклы работы УЭЦН и остывания насоса и/или обмоток электродвигателя повторяют каждый раз с повышением частоты при помощи блока управления с шагом допустимым для данного ЧРП до восстановления притока жидкости из скважины, работу УЭЦН при помощи блока управления и ЧРП переводят при помощи блока управления в циклический режим работы с максимально допустимой частотой, приводящей к интенсивному отбору жидкости насосом, и остановкой для остывания насоса и/или обмоток электродвигателя, с обеспечением суммарного отбора жидкости, не превышающего продуктивность вскрытого пласта.

На чертеже изображены наложенные графики восстановления работоспособности УЭЦН, используемой в парных скважинах 29032 и 29033 (куст 29022) на Ашальчинском месторождении Республики Татарстан (РТ).

Способ эксплуатации скважины реализуется в следующей последовательности.

При изготовлении электроцентробежный насос (ЭЦН) и электродвигатель привода, который применяют частотно-регулируемым (ЧРП), оснащают соответствующими датчиками температуры. Электродвигатель оснащают гидрозащитой, образуя в сборе ЧРП. После чего собирают установку электроцентробежного насоса - УЭЦН, состоящую ЭЦН с входным модулем (фильтром, кожухом для сообщения фильтра со входом насоса и т.п., в состав могут входить любые известные конструктивные элементы) и ЧРП, провода от соответствующих датчиков и обмоток ЭЦН собирают п один жгут и через герметичное соединение выводят наружу, где соответствующие их выходные контакты собирают в соединительной муфте. Все элементы и способы их соединения УЭЦН известны из открытых источников, поэтому авторы на это не претендуют. Граничные показатели (интервал допустимой производительности ЭЦН, максимально допустимая температура ЭЦН и электродвигателя, шаг изменения частоты для данного ЧРП, номинальная частота для ЧРП и т.п.) берут из паспорта завода изготовителя соответствующего конструктивного элемента, входящего в УЭЦН. Перед спуском в скважину соединительную муфту соединяют с питающим кабелем, имеющим запасные жилы для подключения к датчикам температуры, а выход насоса УЭЦН соединяют с колонной труб (насосно-компрессорные трубы, колтюбинг и/или т.п.), на которых УЭЦН в сборе вместе с кабелем спускают в скважину с вскрытым продуктивным пластом до интервала установки, определяемого технологами, обслуживающими скважину (авторы на это не претендуют). Скважину герметизируют устьевой арматурой, колонну труб соединяют через расходомер, показания с которого поступают на блок управления (БУ), с отводящим продукцию трубопроводом, а кабель соединяют с источником электрического питания через БУ, регулирующего частоту электрического питания и регистрирующего в том числе показания с датчиков температуры. УЭЦН запускают в работу с блока питания подачей электрической энергии номинальной частоты для ЧРП. Частота тока электрической энергии регулируется БУ, в память которого предварительно загружают всю необходимую информацию для работы и очистки УЭЦН. В результате происходит подача УЭЦН откачиваемой скважинной жидкости - продукта, вскрытого пласта, на устье скважины и далее в отводящей трубопровод с контролем БУ количества откачиваемой жидкости, измеряемой расходомером, и температуры ЭЦН и обмоток электродвигателя, измеряемыми соответствующими датчиками температуры. Во время работы УЭЦН в его входном модуле и ЭЦН скапливаются АСПО, гидратные, ледяные и другие (песок, глина или т.п.) отложения уменьшая проходное сечение для жидкости, затрудняя ее проход и поднятие на устье скважины, что приводит снижению производительности ЭЦН или повышению температуры ЭЦН и/или обмоток электродвигателя.

После снижения производительности ЭЦН ниже допустимой или повышения температуры ЭЦН и/или обмоток электродвигателя до максимально допустимой (для ЭЦН, применяемых на месторождениях РТ - это обычно 130-180°С в зависимости от вида применяемого ЭЦН и электродвигателя) с последующим образованием парогазовой пробки на входе ЭЦН и/или в самом ЭЦН из-за пониженного давления в них при отборе жидкости, что регистрируется БУ, который останавливает подачу электрической энергии от источника питания и, как следствие останавливает двигатель. В результате столба жидкости в колонне труб разогретая в ЭЦН и электродвигателе жидкость продавливается через ЭЦН и его входной модуль обратно в скважину, расплавляя часть АСПО, гидратные, ледяные отложения и вымывая песок, глина или т.п., которые оседают под собственным весом на забой скважины. Для окончательной промывки и очистки УЭЦН от отложений после снижения температуры ЭЦН и обмоток электродвигателя до внутрискважинной температуры в БУ снижают частоту до минимальной для подъема жидкости из скважины, но не ниже минимально допустимой для данного ЧРП, и подают электрическую энергию на электродвигатель для запуска в работу УЭЦН, постепенно повышают частоту, до получения стабильного притока или до повышения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя до максимально допустимой. После чего при помощи БУ УЭЦН останавливают для того, чтобы ЭЦН и обмотки электродвигателя остыли, а столб жидкости в колонне труб разогретую в ЭЦН и электродвигателе жидкость продавливается через ЭЦН и его входной модуль обратно в скважину, дополнительно очищая входной модуль и ЭЦН от всех отложений. Далее циклы включения и остановки УЭЦН повторяют каждый раз с повышением частоты при помощи блока управления с шагом допустимым для данного ЧРП до восстановления притока жидкости из скважины, которую подают УЭЦН на устье скважины. То есть во время циклического режима работы с короткими циклами запуска и остановки насоса создается эффект «раскачки» жидкости, нагретой от ЭЦН и обмоток электродвигателя, и тем самым позволяет практически полностью очистить без использования дополнительного оборудования и только за счет изменения режимов работы ЧРП без изменения направления потока жидкости входной модуль ЭЦН и/или ЭЦН от вязкой продукции, механических примесей и/или обеспечить вывод их (в том числе, парогазовой пробки) в скважину, и все это осуществляется без использования дополнительного оборудования и изменения направления потока жидкости, а только за счет изменения режимов работы ЧРП. Практические применение данного способа на Ашальчинском месторождении РТ, в том числе на парных скважинах 29032 и 29033 (см. чертеж).

После восстановления очистки входного модуля ЭЦН и/или самого ЭЦН работу УЭЦН переводят при помощи блока управления на постоянный или циклический режим работы с максимально допустимой частотой, приводящей к интенсивному отбору жидкости насосом, и остановкой для остывания ЭЦН и/или обмоток электродвигателя. Причем работу УЭЦН регулируют так, чтобы обеспечить суммарный отбор скважинной жидкости, не превышающий продуктивность вскрытого пласта, чтобы исключить образование водного конуса и/или привести к нарушению целостности пласта.

Предлагаемый способ эксплуатации скважины позволяет производить очистку установки электроцентробежного насоса только за счет изменения режимов работы частотно-регулируемого привода без изменения направления потока жидкости.

Изобретение относится к способу эксплуатации скважины. Техническим результатом является создание способа эксплуатации скважины, позволяющего производить очистку установки электроцентробежного насоса за счет изменения режимов работы частотно-регулируемого привода без изменения направления потока жидкости. Способ включает спуск в скважину на колонне труб установки электроцентробежного насоса - УЭЦН, состоящей из электроцентробежного насоса с входным модулем и приводом. Привод состоит из электродвигателя с гидрозащитой, который соединяют с источником питания. Также способ включает подачу откачиваемой жидкости вскрытого пласта скважины на устье скважины. Также осуществляют последующую промывку внутренних полостей УЭЦН от присутствия отложений. При изготовлении оснащают соответствующими датчиками температуры насос и обмотки электродвигателя привода. Привод применяют частотно-регулируемый – ЧРП и соединяют его после спуска в скважину с источником питания через блок управления для регулировки частоты работы. При подаче электрической энергии номинальной частоты для ЧРП от источника питания через блок управления насос запускают в работу для подачи откачиваемого продукта на устье скважины. После снижения производительности насоса ниже допустимой или повышения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя до максимально допустимой с последующим образованием парогазовой пробки на входе насоса и/или в самом насосе для промывки УЭЦН сначала ее при помощи блока управления останавливают для снижения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя. Затем при помощи блока управления снижают частоту до минимальной для подъема жидкости из скважины, но не ниже минимально допустимой для данного ЧРП, и постепенно повышают частоту до получения стабильного притока или до повышения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя до максимально допустимой. Подачу электрической энергии прекращают для остывания насоса и/или обмоток электродвигателя, после чего циклы работы УЭЦН и остывания насоса и/или обмоток электродвигателя повторяют каждый раз с повышением частоты при помощи блока управления с шагом, допустимым для данного ЧРП, до восстановления притока жидкости из скважины. После очистки насоса и его входного модуля работу УЭЦН и ЧРП переводят при помощи блока управления на постоянный или циклический режим работы с максимально допустимой частотой, приводящей к интенсивному отбору жидкости насосом, и остановкой для остывания насоса и/или обмоток электродвигателя, с обеспечением суммарного отбора жидкости, не превышающего продуктивность вскрытого пласта. 1 ил.

Способ эксплуатации скважины, включающий спуск в скважину на колонне труб установки электроцентробежного насоса – УЭЦН, состоящей из электроцентробежного насоса с входным модулем и приводом, состоящим из электродвигателя с гидрозащитой, который соединяют с источником питания, подачу откачиваемой жидкости – продукта, вскрытого пласта скважины, на устье скважины, последующую промывку внутренних полостей УЭЦН от присутствия отложений, отличающийся тем, что при изготовлении оснащают соответствующими датчиками температуры насос и обмотки электродвигателя привода, который применяют частотно-регулируемым – ЧРП и соединяют после спуска в скважину с источником питания через блок управления для регулировки частоты работы, при подаче электрической энергии номинальной частоты для ЧРП от источника питания через блок управления насос запускают в работу для подачи откачиваемого продукта на устье скважины, после снижения производительности насоса ниже допустимой или повышения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя до максимально допустимой с последующим образованием парогазовой пробки на входе насоса и/или в самом насосе для промывки УЭЦН сначала ее при помощи блока управления останавливают для снижения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя, затем при помощи блока управления снижают частоту до минимальной для подъема жидкости из скважины, но не ниже минимально допустимой для данного ЧРП, и постепенно повышают частоту до получения стабильного притока или до повышения температуры насоса и/или обмоток электродвигателя до максимально допустимой, подачу электрической энергии прекращают для остывания насоса и/или обмоток электродвигателя, после чего циклы работы УЭЦН и остывания насоса и/или обмоток электродвигателя повторяют каждый раз с повышением частоты при помощи блока управления с шагом, допустимым для данного ЧРП, до восстановления притока жидкости из скважины, работу УЭЦН и ЧРП переводят при помощи блока управления на постоянный или циклический режим работы с максимально допустимой частотой, приводящей к интенсивному отбору жидкости насосом, и остановкой для остывания насоса и/или обмоток электродвигателя, с обеспечением суммарного отбора жидкости, не превышающего продуктивность вскрытого пласта.