PL202283B1

PL202283B1 - Device for injecting formation water into absorptive layer

Info

Publication number: PL202283B1
Application number: PL371830A
Authority: PL
Inventors: Tadeusz Solecki; Janusz Kośmider; Jakub Siemek; Jerzy Stopa
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2009-06-30
Also published as: PL371830A1

Abstract

Urządzenie do iniekcji wody złożowej w warstwę chłonną zawierające zapuszczoną do odwiertu kolumnę rur okładzinowych, perforowaną na wysokości złoża węglowodorowego i współosiowo kolumnę rur wydobywczych wraz z cylindrem rurowym zamocowanym na stałe na wysokości eksploatowanego złoża, a także tłok połączony z żerdzią pompową oraz paker usytuowany nad warstwą chłonną i uszczelniający przestrzeń zawartą między kolumnami rur okładzinowych i wydobywczych jak również co najmniej jeden zawór zwrotny, znamienne tym, że zawiera usytuowany wewnątrz rury wydobywczej (1) nad pakerem (4) cylindryczny łącznik posadowy (5), który wyposażony jest w otwór wlotowy (6) łączący wnętrze łącznika posadowego (5) z przestrzenią zawartą między rurami okładzinowymi (1) i rurami wydobywczymi (2) oraz zawór ssący (7) usytuowany nad otworem wlotowym (6), a łącznik posadowy (5) zamknięty jest od góry dodatkowym zapuszczanym cylindrem (8) z usytuowanym w jego wnętrzu cylindrycznym tłokiem (9), który jest połą czony ze znanymi żerdziami pompowymi (10) przez otwór (11) w dnie zapuszczanego cylindra (8), przy czym w górnej części tłoka (9) usytuowany jest zawór tłoczący (12), a rura wydobywcza (2) zamknięta jest od dołu znanym zaworem zwrotnym (13)A device for injection of reservoir water into a layer absorbent containing a column run down into the well casing pipes, perforated in height hydrocarbon reservoir and coaxial pipe column extraction pipes with fixed tubular cylinder permanently at the height of the exploited beds, as well as a piston connected to a pump rod and a packer located above the absorbent layer and sealing the space between the columns casing and mining pipes as well at least one check valve, characterized by that it includes located inside the extraction pipe (1) above the packer (4) cylindrical seat connector (5), which is equipped with an inlet (6) connecting the inside of the post connector (5) with the space between the casing (1) and extraction pipes (2) and a suction valve (7) located above the inlet opening (6), and the connector the base (5) is closed from the top with an additional one the retracted cylinder (8) with the cylinder located in it inside with a cylindrical piston (9), which is a half connected with known pump rods (10) by hole (11) in the bottom of the seeded cylinder (8), at where the valve is located in the upper part of the piston (9) discharge pipe (12) and the extraction pipe (2) is closed is a well-known check valve (13) from below

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do iniekcji wody złożowej w warstwę chłonną, znajdujące zastosowanie w przemyśle wydobywczym surowców węglowodorowych, zwłaszcza do wgłębnej separacji wody złożowej w zawodnionych złożach ropy naftowej.The subject of the invention is a device for injection of reservoir water into the absorbent layer, applicable in the extraction of hydrocarbon raw materials, especially for deep separation of reservoir water in waterlogged crude oil reservoirs.

W znanych urzą dzeniach do separacji wody zł oż owej i ropy naftowej stosowane są głębinowe pompy tłokowe, które zapuszczone do odwiertów wydobywczych obudowanych rurami okładzinowymi, perforowanymi na wysokości eksploatowanego złoża ropy i wyposażonymi w rury wydobywcze umożliwiają, w zależności od swej budowy, przetłaczanie wody, alternatywnie albo tylko w górę odwiertu, do warstw chłonnych położonych nad złożem węglowodorowym lub na powierzchnię terenu albo tylko w dół odwiertu, do warstwy chłonnej położonej poniżej eksploatowanego złoża ropy. Pompy tłokowe zawierają tłok poruszany w cylindrze za pomocą żerdzi pompowych z obciążnikami, przy czym cylinder pompy mocowany jest na stałe w odcinku rury wydobywczej na wysokości eksploatowanego złoża ropy naftowej.Known devices for the separation of reservoir water and crude oil use submersible piston pumps, which, when set into production wells encased with casing pipes, perforated at the level of the exploited oil reservoir and equipped with production pipes, enable, depending on their structure, to pump water, alternatively either only upstream of the wellbore, to the absorbent layers located above the hydrocarbon reservoir or to the surface of the site, or only downstream of the wellbore, to the absorbent layer situated below the oil well in operation. Piston pumps contain a piston moved in a cylinder by means of pump rods with weights, and the pump cylinder is permanently mounted in the section of the production pipe at the level of the exploited oil field.

Niedogodnością znanych rozwiązań jest to, że w przypadku iniekcji wody złożowej do warstwy chłonnej położonej poniżej eksploatowanego złoża ropy, pogorszenie się warunków przepływu lub ich utraty w tej warstwie powoduje konieczność zmiany kierunku tłoczenia wody złożowej, co wiąże się z rekonstrukcją odwiertu polegają c ą na wycią gnięciu z odwiertu rur wydobywczych wraz z tłokową pompą tłoczącą i ponownym zapuszczeniu rur z elementami pompy tłoczącej o innych parametrach lub z odcinkiem rury zawierającym pompę tłokowo-ssącą.The disadvantage of the known solutions is that in the case of injection of reservoir water into the absorbent layer located below the exploited oil reservoir, the deterioration of the flow conditions or their loss in this layer causes the necessity to change the direction of pumping of reservoir water, which is associated with the reconstruction of the well consisting of cutting out boring of extraction pipes from the borehole together with a piston pressure pump and re-launching pipes with elements of a pressure pump with different parameters or with a pipe section containing a piston-suction pump.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr 160 400 urządzenie do wtłaczania wody termalnej do pojedynczej warstwy chłonnej, które zawiera zapuszczoną do odwiertu kolumnę rur okładzinowych, zakończoną na powierzchni głowicą eksploatacyjną połączoną z układem hydraulicznego zasilania, a na wysokości warstwy chłonnej skały zbiornikowej zakończoną fiItrem. W kolumnie rur okładzinowych usytuowana jest kolumna rur tłocznych, uszczelniona w dolnej części pakerem. W pakerze, równolegle do kolumny rur tł ocznych jest osadzony odcinek rury z zaworem zwrotnym, usytuowanym w pobliżu stropu warstwy chłonnej.A device for forcing thermal water into a single absorbent layer is also known from the Polish patent description No. 160,400, which comprises a casing pipe run into the borehole, ending on the surface with an operating head connected to the hydraulic supply system, and at the level of the absorbent layer of reservoir rock, ending with a filter. A column of discharge pipes is located in the casing column, sealed at the bottom with a packer. In the packer, parallel to the column of eye tubes, a pipe section with a non-return valve is located near the top of the absorbent layer.

Urządzenie, według wynalazku, zawierające zapuszczoną do odwiertu kolumnę rur okładzinowych perforowaną na wysokości złoża węglowodorowego i współosiowo kolumnę rur wydobywczych wraz z cylindrem rurowym zamocowanym na stałe na wysokości eksploatowanego złoża, a także tłok połączony z żerdzią pompową oraz paker usytuowany nad warstwą chłonną i uszczelniający przestrzeń zawartą między kolumnami rur okładzinowych i wydobywczych jak również co najmniej jeden zawór zwrotny charakteryzuje się tym, że zawiera usytuowany wewnątrz rury wydobywczej nad pakerem cylindryczny łącznik posadowy, który wyposażony jest w otwór wlotowy łączący wnętrze łącznika posadowego z przestrzenią zawartą między rurami okładzinowymi i rurami wydobywczymi oraz zawór ssący usytuowany nad otworem wlotowym. Łącznik posadowy zamknięty jest od góry dodatkowym zapuszczanym cylindrem, w którego wnętrzu usytuowany jest cylindryczny tłok, połączony ze znanymi żerdziami pompowymi przez otwór w dnie zapuszczanego cylindra. W górnej części tłoka usytuowany jest zawór tłoczący, a rura wydobywcza zamknięta jest od dołu znanym zaworem zwrotnym.The device, according to the invention, comprising a casing column drilled into the borehole, perforated at the height of the hydrocarbon reservoir and a coaxial column of production pipes together with a tubular cylinder permanently fixed at the height of the exploited bed, as well as a piston connected to the pump rod and a packer located above the absorbent layer and sealing the space between the columns of casing and workpieces as well as at least one non-return valve is characterized in that it comprises a cylindrical post fitting located inside the feed pipe above the packer, which is provided with an inlet opening connecting the inside of the post fitting with the space between the casing and work pipes, and a suction valve located above the inlet opening. The post connector is closed at the top with an additional drop cylinder, inside which a cylindrical piston is located, connected to known pump poles through an opening in the bottom of the cylinder. A discharge valve is located in the upper part of the piston, and the extraction pipe is closed at the bottom by a known non-return valve.

Zaletą rozwiązania, według wynalazku, jest prostota zarówno w budowie jak i obsłudze, umożliwiająca skrócenie i usprawnienie procesu wgłębnej separacji wody złożowej podczas eksploatacji zawodnionych złóż ropy.The advantage of the solution according to the invention is the simplicity in both construction and operation, enabling the shortening and improvement of the deep separation of reservoir water during the exploitation of waterlogged oil deposits.

Rozwiązanie, według wynalazku, uwidocznione jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat urządzenia w przekroju osiowym.The solution according to the invention is shown in an exemplary embodiment in the drawing which shows a diagram of the device in an axial section.

Urządzenie, według wynalazku, zawiera zapuszczoną do odwiertu kolumnę rur okładzinowych 1, perforowaną na wysokości zawodnionego złoża ropy naftowej A oraz warstwy chłonnej B usytuowanej poniżej eksploatowanego złoża A i współosiowo kolumnę rur wydobywczych 2 wraz z zamocowanym na stałe cylindrem rurowym 3. Przestrzeń zawarta między kolumnami rur okładzinowych 1 i rur wydobywczych 2 uszczelniona jest pakerem 4 usytuowanym nad warstwą chłonną B. Wewnątrz rury wydobywczej 2 nad pakerem 4, zamocowany jest na stałe współosiowo cylindryczny łącznik posadowy 5, który wyposażony jest w otwór wlotowy 6 łączący wnętrze łącznika posadowego 5 z przestrzenią zawartą między rurami okładzinowymi 1 i rurami wydobywczymi 2 oraz zawór ssący 7, usytuowany nad otworem wlotowym 6. Łącznik posadowy 5 zamknięty jest od góry dodatkowym zapuszczanym cylindrem 8 z umieszczonym wewnątrz cylindrycznym tłokiem 9 połączonym ze znanymi żerdziami pompowymi 10 przez otwór 11 w dnie zapuszczanego cylindra 8, przy czym tłok 9The device according to the invention comprises a column of casing 1 drilled into the borehole, perforated at the level of the flooded crude oil reservoir A and the absorbent layer B situated below the exploited reservoir A, and a coaxial column of extraction pipes 2 with a permanently attached tubular cylinder 3. The space between the columns The casing 1 and mining pipes 2 are sealed with a packer 4 located above the absorbent layer B. Inside the mining pipe 2 above the packer 4, a cylindrical post-fitting 5 is permanently fixed coaxially, which is equipped with an inlet 6 connecting the inside of the post-fitting 5 with the space contained in it between the casing 1 and the extraction pipes 2 and a suction valve 7, located above the inlet opening 6. The post connector 5 is closed from the top by an additional sinking cylinder 8 with a cylindrical piston 9 placed inside, connected to known pump poles 10 through an opening 11 in the bottom of a sinking cylinder 8 , wherein piston 9

PL 202 283 B1 w górnej części zawiera zawór tłoczący 12, a rura wydobywcza 2 od dołu zamknięta jest znanym zaworem zwrotnym 13.The upper part comprises a discharge valve 12, and the extraction pipe 2 is closed at the bottom with a known non-return valve 13.

Urządzenie, według wynalazku, w procesie wgłębnej separacji może odbierać wodę C z zawodnionego złoża ropy A w dół odwiertu lub w górę w zależności od potrzeby, po wymianie odpowiednich jego podzespołów. W przypadku tłoczenia wody C w dół odwiertu do warstwy chłonnej B, leżącej poniżej eksploatowanego złoża ropy A, tłok 9 urządzenia usytuowany w zapuszczanym cylindrze 8 przesuwany jest za pomocą żerdzi pompowych 10. Przy ruchu tłoka 9 w górę cylindra 8 woda C z warstwy złożowej A spływająca przez perforowany odcinek rury okładzinowej 1 do przestrzeni między rurami okładzinowymi 1 i rurami wydobywczymi 2 odwiertu zamkniętej od dołu pakerem 4 zostaje zassana przez wlotowy otwór 6 łącznika posadowego 5 i otwarty zawór ssania 7 do wnętrza cylindra 8. W tym czasie zawór tłoczący 12 i zawór zwrotny 13 są zamknięte. Przy ruchu tłoka 9 w dół, zawór ssący 7 jest zamknięty a zawór tłoczący 12 jest otwarty. Przy ponownym ruchu tłoka 9 w górę woda C złożowa wypychana jest przez otwór 11 w dnie cylindra 8 i spływa po wewnętrznej ścianie rury wydobywczej 2 do warstwy chłonnej B przez otwarty zawór zwrotny 13. Wartość wywieranego ciśnienia przy wtłaczaniu wody C złożowej do warstwy chłonnej B uzależniona jest od wysokości słupa wody C znajdującej się w rurach wydobywczych 2. W przypadku zmniejszenia się zdolności chłonnych warstwy chłonnej B, tłok 9 wraz z zapuszczanym cylindrem 8 zostaje wyciągnięty na powierzchnię terenu z rur wydobywczych 2, do których zostaje następnie wprowadzony nieuwidoczniony na rysunku zmodyfikowany tłok pompy rurowej. Tłok ten po ustaleniu położenia w cylindrze rurowym 3 umożliwia wtłaczanie wody do warstwy chłonnej B pod znacznie wyższym ciśnieniem. W tym przypadku wartość wywieranego ciśnienia przy wtłaczaniu wody C złożowej do warstwy chłonnej B, uzależniona jest od ciężaru obciążników pompowych zamocowanych na żerdzi pompowej 10, a nieuwidocznionych na rysunku i od ciśnienia hydrostatycznego słupa wody C złożowej, znajdującej się w rurach wydobywczych 2. Po zmniejszeniu się zdolności chłonnej warstwy chłonnej B poniżej natężenia dopływu wody C złożowej, zmodyfikowany tłok pompy rurowej zostaje wyciągnięty z rur wydobywczych 2 na powierzchnię terenu, a w jego miejsce zapuszczana jest znana żerdziowa pompa tłokowo-ssąca, za pomocą której woda C złożowa podnoszona jest do góry, do wyżej położonej warstwy chłonnej, nieuwidocznionej na rysunku lub na powierzchnię terenu, przy czym część wody C złożowej znajdującej się w rurze wydobywczej 2 może w dalszym ciągu spływać swobodnie przez otwarty zawór zwrotny 12 do dolnej części odwiertu w warstwie chłonnej B.The device according to the invention, in the deep separation process, can receive water C from the water reservoir A downhole or upwards as needed, after replacing its components. In the case of pumping water C down the borehole to the absorbent layer B, lying below the exploited oil reservoir A, the piston 9 of the device located in the sinking cylinder 8 is moved by means of pump rods 10. When the piston 9 moves up the cylinder 8, water C from the deposit layer A flowing through the perforated section of casing 1 to the space between casing 1 and extraction pipes 2 closed at the bottom with a packer 4 is sucked through the inlet opening 6 of the post connector 5 and the open suction valve 7 into the cylinder 8. At this time, the delivery valve 12 and the valve return 13 are closed. With the downward movement of the piston 9, the suction valve 7 is closed and the delivery valve 12 is open. When the piston 9 moves up again, the water C is forced out through the opening 11 in the bottom of the cylinder 8 and flows down the inner wall of the extraction pipe 2 into the absorbent layer B through the open non-return valve 13. The value of the pressure exerted upon forcing the water C into the absorbent layer B depends on is from the height of the water column C in the extraction pipes 2. In the event of a decrease in the absorption capacity of the absorption layer B, the piston 9 with the lowering cylinder 8 is pulled onto the ground surface from the extraction pipes 2, into which a modified piston, not shown in the drawing, is then inserted pipe pump. This piston, once positioned in the tubular cylinder 3, enables water to be forced into the absorbent layer B at a much higher pressure. In this case, the value of the pressure exerted when injecting water C from the reservoir into the absorbent layer B depends on the weight of the pump weights mounted on the pump rod 10, not shown in the drawing, and on the hydrostatic pressure of the reservoir water C in the production pipes 2. After reducing absorptive capacity of the absorbent layer B is below the flow rate of water C from the reservoir, the modified piston of the tubular pump is pulled from the extraction pipes 2 to the surface of the ground, and in its place a well-known piston-suction pump is launched, by means of which the reservoir water C is raised up, to a higher absorbent layer, not shown in the figure or to the ground surface, while part of the reservoir water C in the production pipe 2 can continue to flow freely through the open check valve 12 into the lower part of the bore in the absorbent layer B.

Claims

A device for injection of reservoir water into the absorbent layer, containing a casing column discharged into the borehole, perforated at the level of the hydrocarbon reservoir and coaxial, a column of production pipes with a tubular cylinder permanently fixed at the level of the exploited bed, as well as a piston connected to a pump rod and a packer located above the layer absorbing and sealing the space between the columns of casing and extraction pipes, as well as at least one non-return valve, characterized in that it comprises a cylindrical seat fitting (5) located inside the extraction tube (1) above the packer (4), which is provided with an inlet opening ( 6) connecting the inside of the seat connector (5) with the space between the casing pipes (1) and the extraction pipes (2) and the suction valve (7) located above the inlet opening (6), and the seat connector (5) is closed from the top with an additional flush a cylinder (8) with a cylindrical piston (9) arranged therein, which is connected with the known pump rods (10) through the opening (11) in the bottom of the sinking cylinder (8), where a pressure valve (12) is located in the upper part of the piston (9), and the extraction pipe (2) is closed at the bottom with a known non-return valve (13).