Способ унификации и повышения энергоэффективности процесса механизированной нефтедобычи Российский патент 2025 года по МПК E21B43/12 F04B47/06 

Изобретение относится к области нефтедобычи и представляет собой новый способ нагнетания напорного давления в НКТ-колоннах.

В настоящее время, при механизированном способе добычи нефти, применяют преимущественно электроприводные погружные насосы, смонтированные в едином корпусе и устанавливаемые в нижней части НКТ-колонны, непосредственно в продуктивной части пласта-коллектора.

Недостатком применения известных односекционных насосов является то, что установленный внизу агрегат качает нефть, преодолевая весь столб давления, что обусловлено повышенными нагрузками на узлы агрегата и снижением эксплуатационного ресурса.

При осуществлении нефтедобычи в условиях пониженной температуры окружающей среды процесс осложняется тем, что по пути следования от насоса к устью скважины физико-механические свойства перекачиваемого продукта, такие как температура и текучесть, в значительной степени изменяются, то есть, высокопарафинистый продукт остывает, что вызывает риски, связанные с наслоением отложений на внутренних поверхностях насосно-компрессорного оборудования и пробкообразованием. Для борьбы с этим явлением в скважину вводят электронагревательный кабель, что, в свою очередь, обусловлено дополнительными трудозатратами.

Технический уровень

В патенте US 2003/0213598 представлено решение по стыковке силового кабеля в момент свинчивания двух НКТ секций с интегрированными внутри отрезками силового кабеля, смонтированных около внутренней поверхности НКТ-секции. Недостатком данного решения является то, что разъем не имеет угловой степени свободы и стыковка специфических НКТ-секций возможна только посредством муфты с разношаговой резьбой.

Также в патенте US 2019/0292889 представлено решение с последовательным расположением насосов внутри НКТ-секции. Но речь идет о погружном дополнительном оборудовании, причем погружение осуществляется гравитационным способом, имеющим безусловные ограничения по наклону скважины.

В патенте RU 2559975 описывается способ применения резистивных электрических нагреваний с целью увеличения текучести перекачиваемой жидкости в призабойной зоне, что безусловно обеспечивает некоторое увеличение дебита скважины. Решение эффективно в местах добычи с теплым климатом и малоэффективно в регионах с холодным климатом, так как остывание эксплуатационной колонны в её верхней части происходит наиболее интенсивно, а в случае с глубокими скважинами вовсе не имеет смысла.

Ближайший аналог описан в патенте RU 2403445, где предложено решение по стабилизации физико-математических свойств перекачиваемой жидкости уже внутри НКТ-колонны, где нагревание жидкости, а также перекачивание её обеспечивается линейными электродвигателями, совершающих возвратно-поступательные движения. Недостатком этого решения является то, что возвратно-поступательные движения каждого из насосов могут войти в резонанс и оказывать разрушительные воздействия на эксплуатационную колонну.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение энергоэффективности, а также унификация процесса механизированной нефтедобычи путем применения технических решений в равной степени пригодных как для скважин разной сложности и протяженности, так и для пластовых жидкостей с различными показателями вязкости и наличием механических примесей; облегчение процессов эксплуатации работающих скважин за счёт автоматизации управления насосно-компрессорным оборудованием, а также за счет простоты монтажа эксплуатационной колонн и уменьшение количества наземного оборудования по причине отсутствия необходимости прокладки силового кабеля с предварительным его бронированием, а также потенциального увеличения ресурса насосно-компрессорного оборудования за счет распределения механических нагрузок на узлы агрегатов по всей протяженности НКТ-колонны.

Технический результат достигается применением предлагаемого способа, призванного, в первую очередь, стабилизировать физико-механические свойства перекачиваемого продукта по всей протяженности НКТ-колонны, что, в свою очередь, обеспечивает эффективность работы насосно-компрессорного оборудования и позволяет оптимизировать энергозатраты.

Способ реализуется посредством применения НКТ-смарт. При этом отпадает необходимость в использовании односекционных погружных насосов, устанавливаемых в нижней части НКТ-колонны, и прокладки к ним силовых кабелей, что упрощает монтаж. НКТ-смарт представляет собой многофункциональное устройство, обеспечивающее перекачивание; энергоснабжение силового агрегата и нагревательного элемента, как в собственных, так и в последующих секциях; автоматическое управление функциями; передачу телеметрических данных.

НКТ-смарт состоит:

1. НКТ-секция.

2. Прочный кабель-канал, расположенный вдоль продольной оси НКТ.

3. Силовой кабель, прочно закрепленный внутри кабель-канала.

4. Штекеры для стыковки силового кабеля при сборке НКТ-колонны, прочно закрепленные на торцах кабель-канала типа (папа-мама).

5. Индивидуальный одноступенчатый насос с лопастями, расположенными на вращающемся статоре вентильного электродвигателя ориентировочной мощностью до 500Вт ротор-двигателя, с запитываемыми обмотками прочно закреплен на кабель-канале.

6. Крепежные устройства, прочно фиксирующие кабель-канал внутри НКТ, также выполняющие функции направляющих для перекачиваемой жидкости.

7. Нагревательный элемент.

8. Автоматика управления и датчики телеметрии.

Нет необходимости в применении для НКТ-смарт высоконапорных насосов. Наиболее подходящим при выборе из всего спектра насосов является гелико-осевой тип насоса, имеющий наибольший КПД и производительность при малых напорах. Достаточно, чтобы насос обеспечивал запас по напору в 15м. при длине секции 10.5м., вследствие чего, с ростом числа ступеней – секций, нагрузка на каждую ступень будет уменьшаться по причине суммирования избыточного напора каждой секции.

Изобретение относится к области нефтедобычи и представляет собой новый способ нагнетания напорного давления в колоннах насосно-компрессорных труб (НКТ). Способ механизированной нефтедобычи включает использование насосно-компрессорного оборудования. Для монтажа колонны НКТ используют НКТ-секции, каждая из которых оснащена электроприводным насосом гелико-осевого типа, который так же, как и нагревательный элемент, интегрирован в каждую секцию. Электроприводный насос гелико-осевого типа и нагревательный элемент запитываются через автоматику управления от силового кабеля. Нагнетание напорного давления в НКТ-колонне осуществляют равномерно по всей протяженности колонны так же, как и стабилизацию физико-механических свойств перекачиваемой жидкости. Каждая НКТ-секция является ступенью многоступенчатого насоса, где максимальный напор пропорционален числу секций НКТ. Каждая НКТ-секция оснащена отрезком силового кабеля, оконеченного герметичными штекерами с угловой степенью свободы, стыкующими силовой кабель при свинчивании секций. Техническим результатом является повышение энергоэффективности, унификация процесса механизированной нефтедобычи, облегчение процессов эксплуатации работающих скважин, повышение эксплуатационного ресурса насосно-компрессорного оборудования, уменьшение количества наземного оборудования. 1 ил.

Способ механизированной нефтедобычи, включающий использование насосно-компрессорного оборудования, отличающийся тем, что для монтажа колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) используют НКТ-секции, каждая из которых оснащена электроприводным насосом гелико-осевого типа, который так же, как и нагревательный элемент, интегрирован в каждую секцию, при этом электроприводный насос гелико-осевого типа и нагревательный элемент запитываются через автоматику управления от силового кабеля, при этом нагнетание напорного давления в НКТ-колонне осуществляют равномерно по всей протяженности колонны так же, как и стабилизацию физико-механических свойств перекачиваемой жидкости, при этом каждая НКТ-секция является ступенью многоступенчатого насоса, где максимальный напор пропорционален числу секций НКТ, при этом каждая НКТ-секция оснащена отрезком силового кабеля, оконеченного герметичными штекерами с угловой степенью свободы, стыкующими силовой кабель при свинчивании секций.