Устройство для эксплуатации скважин при тепловом воздействии на пласт Советский патент 1984 года по МПК E21B43/00 

00

О)

ел

Jiii

Изобретение относится к нефтедобывающей промьшленности, в частности к технике предотрващения взрывов в скважинах при тепловом воздейстеик на пласт.

При осуществлении внутрипластовог6 горения возникает проблема безопасного розжига пласта, контроля за процессом горения, регулирова- ния продвижения фронта горения и бе опасной эксплуатации добывающих скважин. Проблема связана с возможностью возникновения взрьгеоопасной газовоздушной смеси при наличии высоких температур. Анализ причин взрьшов -добывающих скважин показал, что в них скапливается газовая смесь, к которой про рывается из зажигательной скважины воздух и при подходе фронта.горения к их забою под воздействием туры происходит взрыв. При этом высокая температура выше является необходимым условием взрыва. Наиболее взрывоопасными являются добывающие скважины, эксплуатируемы глубиннонасосным способом, так как в скважине имеется пространство(выше динамического уровня) , не запол ненное жидкостью, где возможно скоп ление газов, образующих взрьшоопасную смесь. Известно устройство, в котором с целью повышения эффективности поступления охлаждающей среды (воды) в скважину за счет применения Tepi«iчески действующего клапана, установленно1го на трубопроводе для охйаждающей среды, идущей от места нагнетания флюита к клапану, клапан открывается расширяющимся от нагрева стержнем, контактирующим с клапанной головкой при повьпиении темпера-: туры 1. I Недостатками данного устройства являются необходимость постоянного прифока холодной воды из водопровода что понижает надежность системы; большая инерционность системы, так как работа термоклапана связана с / расширением или охлаждением металлического стержня, кроме того, работа системы зависит (регулируется тер моклапаном) от температуры флюида на устье скважины, что связано со значительными колебаниями величины поддерживаемой на забре скважины тем пературы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для эксплуатации скважин при тепловом воздействии на пдаст, содер жащее эксплуатационную кФлонн колонну насосно-компрессорных труб, связанную с ней выкидную линию, клапан и установленные на устье сепаратор и трубопровод со средством охлаждения, сообщенный с межтрубным пространством скважины L2J. В известном устройстве эффективность поддержания температуры зависит от надежности системы водоснабжения; в аварийных случаях, т.е. при повьшении температуры в скважи-не заданного предела при отключении водопровода,- система закрывает скважину на устье, что не исключает накопления взрывоопасной концентрации газовой смеси в скважине и взрыва ее при поступлениивоздуха из пласта (от зажигательной скважины). Это объясняется поступлением газожидкостной смеси из пласта в скважину до восстановления ее статического уровня даже при перекрытом устье. Целью изобретения является повышение надежности скважины в случае откачки глубинным насосом. Указанная цель достигается тем, что устройство для эксплуатации скважин при тепловом воздействии на пласт, содержащее эксплуатационную . колонну, колонну насосно-компрессорных -груб, связанную с ней выкидную линию, клапан и установленные на устье сепаратор и трубопровод со средством охлаждения, сообщенный с межтрубйьш пространством скважин, снабжено размещенным в нижней части колоняы насосно-компрессорных труб пакером и установленным в верхней части.1 ежтрубного пространства сква- живы трехходовым поплаковым клапаном, сообщакицим внутреннюю полость насосно-крмпрессррных труб с выкидной линией и трубопроводомсо средством охлаждения, а клапан установлен в нижней части межтрубного пространства скважины для сообщения его с подпакерным пространством скважин. На .фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для эксплуатации скважин при тепловом воздействии на пласт, когда жидкость из межтрубного пространства скважины откачивается глубинным насосом и через епаратор и. теплообменник возвраи1аётся в скважину; на фиг. 2 термо- и обратный клапан; на фиг, 3 - поплав ковый трехходовый кран в положении, сообщающем колонну насосно-компрессорных труб (ИК1 с выкидной линией скважины. Устройство для аксплуатацин скважин при теплово1 4 в(;о ействни на пласт содержит глубиннЬнасосную установку с приводвм от станка-качалки 1, глубинный насос 2, опущенный на колонне НКТ 3 в колонну А эксплуатационных труб фиг,1). Призабойная зона скважнны изолирована пакером 5 от межтрубного пространства 6 скважин. В нижней части межтрубного пространства 6 скважины над пакером 5 установлен Клапан 7,. срабатывающий от температуры флюида в скважине и состоящий (фиг.2) из двух камер 8 и 9, расположенных одна в другой, имеющих общую стенку 10, причем внутренняя камера 8 выполнена в виде сильфонов 11 и 12, заполненных жидкостью, наружная же 9 Заполнена сжатым тазом (азотом, што 13 клапана с шариком 14 седла 15 пропущен через отверстие в общей стенке 16 и соединен противоподож- ной стенкой 10 сильфона, а с обратной стороны седла 15 клапана установлен подпружиненный обратный клапан 1 7.. Клапан 7 соединен с колонной НКТ И межтрубным пространством 6 скважины посредством отверстий в корпусе клапана. В межтрубном пространст ве 6 скважины установлен трехходовы поплавковый клапан 18 (фиг.З). Поплавковые клапаны 18 и 19 соединяют внутритрубное пространство ПКТ 3 с выкидной линией 20 или же трубопроводом 21 со средством охлаждения. Й трубопроводе 21 установлен газосепа ратор 22, имеющий поплавковый, клапа 23 для поддержания заданного уровня жидкости в сепараторе при запол нении системы охлаждающей жидкрстйю (например, водой) ; Далее на трубопроводе 21 после сепаратора установлено средство . охлаждения, выполненное в виде ребристого тепловоздушного теплообменника 24, который линией 25 соединён с межтрубным пространством 6 скважи ны. После монтажа системы включают сепаратор, теплообменник, заполняют межтрубное пространство 6 скважины охлаждающей жидкостью. Описанной си Стеной оборудуются скважины, находящиеся перед фронтом горения, затем после перехода через их забой фронта горения оборудрвание переносится на следу1бщий ближайщий) ряд скважин. Сепаратор и теплообменник обслуживают одновременно несколько скважин. Устройство работает следующим образом. При подходе фронта горения к забою добывающей скважины продукция скважияы начинает нагреваться. При достижении заданной заранее условия исключения взрыва теплового разрушения эксплуатационной колонны и т.д. температуры жидкость- в камере 8 нагревается и, расширяясь, открывает клапан 7, т.е. шарик 14 поднимается над седлом 15 и гидростатическое давление столба жидкое- ти межтрубного пространства 6 скважины передается на ее забой, охлаждая ее и прекращая приток флюида из пласта. Глубинный насос, продолжая работать, откачивает жидкость в межтрубном пространстве 6, нагнетая ее в выкидную линию 20. Уровень жидкости в межтрубном пространстве скважины понизится и поплавок 19 переключит клапан 18, одновременно перекрыв выкидную .линию 20. Продукция, подаваемая насосом, двигаться по замкнутому трубопроводу. Проходя через сепаратор и охлаждаясь в теплообменнике, продукция, подаваемая насосом, вновь поступит в межтрубное пространство скважины. Таким образом, глубинный насос,, продолжая работать, будет отбирать с забоя скважины горячую жидкость и направлять ее на охлажде.ние в теплообменник, после чего она поступит в затрубное пространство скважины. Если в результате охлаждения температура забоя восстановится в пределах заданного значения, то жидкость в камере 8 охладится и под действием давления сжатого азота в камере 9 клапан 7 закроется. Уровень в межтрубном пространстве восстановится, так как глубинный насос не будет уже отбирать жидкость из межтрубного пространства 6 скважины, а, наоборот, будет нагнетать в нее жидкость из призабойной ее зоны. По;плавок 18 клапана 19 поднимется и переключит клапан, перекрыв выкидную iлинию 20, одновременно перекрыв трубопровод 2. В дальнейшем скважина автоматически выйдет на рабочий режим. Система охлаждения возвращается f .-« -ч «Bi- iiii ( - -.. в исходное положение и готова к рабо те без вмешательства обслуживающего персонала. Если температура на забое скважины не понижается, то устройство продолжает работу по охлажденшр призабойной зоны скважины до провода фрон та горения. При зтом возможность взрыва полностью исключена, так как скважина заглушена, т,е, нет поступления флюида из пласта. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства следующие;отсутствие подачинасоса в выкидную линию является сигналом для обслуживающего персонала о подходе фронта горения к забою скважины; полностью исключается возможность вэрьта в скважине и температурного раярушения призабойной зоны, а также эксплуатационной колонны; проблема решается без привлечения посторонних Механизмов, за счет использования оборудования скважины. т,е. стенки-качалки и глубинного насоса, исключается необходимость дополнительного обслуживающего персонала;глушение скважины и последующее ее освоение происходит автоматически без вмешательства обслуживающего персонала; значительно улучшаются условия работы глубинного насоса, так как разрушается температура откачиваемой среды: возможна эффективная, безопасная эксплуатация скважин вплоть до подхода фронта горения к их забою, после прохождения фронта горения работа скважин автоматически возобновляется.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН ПРИ ТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ПЛАСТ, содеращее эксплуатационную колонну, колонну насосно-компрессорных труб, связанную с ней выкидную линию, клапан и установленные на устье сепаратор и трубопровод со средством охлаждения, сообщенный с межтрубным пространством скважины, отличающееся тем, что, с целью повьшшния надежности скважины в случае откачки нефти глубинным насосом, оно снабжено размещенным в нижней части колонны насоснокомпрессорных труб пакером и установленным в верхней части межтрубного пространства скважины трехходовым поплавковым клапаном, сообщающим внутреннюю полость насоснокомпрессорных труб с выкидной линией и трубопроводом со средством ох лаждения, а клапан установлен в нижней части межтрубного пространства (Л скважины для сообщения его с подпакерным пространством скважины.

/ 5 Й :55й1 5§ 55Ш 5Ш 2/ « J