RU2405928C1

RU2405928C1 - Thermal-electric complex for increasing oil recovery of reservoir

Info

Publication number: RU2405928C1
Application number: RU2009127453/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Стефанович Литвиненко (RU); Владимир Стефанович Литвиненко; Георгий Никифорович Соловьев (RU); Георгий Никифорович Соловьев; Александр Валерьевич Дюков (RU); Александр Валерьевич Дюков
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2010-12-10

Abstract

FIELD: oil and gas production. ^ SUBSTANCE: invention may be used for thermal treatment of reservoir of high-viscous oil, restoration of hydraulic connection of reservoir and well, increasing oil recovery of reservoir and wells debit, and also restoration of noncommercial wells operation for oil, natural gas, for fresh, mineral and thermal waters. Complex action is based on heating of liquid in isolated section of well at the level of reservoir. For this purpose complex is equipped with sucker-rod pump arranged in lower part of lifting pipe, and is connected to drive at wellhead, distributor filled with dielectric fluid and adapter, by means of which lower end part of sucker-rod pump case is connected to tight heater filled with current-conducting liquid via heat-resistant packer installed between distributor case and sucker-rod pump. At the same time disk perforated electrodes are rigidly connected to central tubular current conductor. Heat resistant insulators arranged between electrodes are made as tubular and cylindrical and are located on surface of central tubular current conductor and on internal surface of tight heater case. Besides insulators have holes made in zones of interelectrode intervals. ^ EFFECT: improved oil recovery of reservoir as a result of continuous transfer of heat energy into reservoir with simultaneous pumping of oil. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды.The invention relates to mining and can be used for heat treatment of a productive formation of highly viscous oil, restoration of hydraulic connection between a formation and a well, increase in oil recovery and production rate of wells, as well as the resumption of operation of unprofitable wells for oil, natural gas, fresh, mineral and thermal waters.

Известен скважинный генератор теплоты, авторское свидетельство №381726, кл. Е21В 43/24, включающий коаксиальное расположение электродов, к которым подключается постоянный ток. Однако скважинный генератор теплоты не позволяет передать достаточно большие мощности для эффективного воздействия на призабойную зону продуктивного пласта.Well-known heat generator, copyright certificate No. 381726, class. Е21В 43/24, including the coaxial arrangement of electrodes to which a direct current is connected. However, the downhole heat generator does not allow transmitting sufficiently large powers for effective impact on the bottom-hole zone of the reservoir.

Известно электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважины, патент РФ №2169830, кл. Е21В 36/04, 43/24, включающий корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе, размещенные по оси корпуса. Диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопровод, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего диска-электрода.Known electric heating device for heat treatment of the bottom-hole zone of the well, RF patent No. 2169830, class. ЕВВ 36/04, 43/24, including the heater casing, power supply cable, electrode disks mounted on the current lead, placed along the axis of the casing. Disks-electrodes are made with perforation and assembled in alternating pairs, where the upper disks-electrodes are connected to the casing, and the lower ones are fixed to the current lead, and heat-resistant insulators are placed in the inter-disk intervals of the current lead and the case, and the heater case is filled with conductive liquid to the level of the uppermost disk electrode.

Недостатками устройства является то, что осуществляют поочередный, неодновременный прогрев продуктивного пласта с откачкой высоковязкой нефти и осуществляют прогрев продуктивного пласта устройством в незамкнутом интервале скважины со значительными потерями теплоты по оси скважины выше устройства, что снижает технологические возможности термического воздействия на призабойную зону пласта.The disadvantages of the device are that they carry out alternate, non-simultaneous heating of the reservoir with pumping out highly viscous oil and carry out the heating of the reservoir with the device in the open interval of the well with significant heat loss along the axis of the borehole above the device, which reduces the technological possibilities of thermal effects on the bottom-hole formation zone.

Известно устройство патент RU №2272893, 27.03.2006, 9 с., «Устройство для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах нефтяных и газовых скважин» и патент RU №2127362 С1, 10.03.1999, 7 с. По первому патенту следует отметить следующее. Это устройство обеспечивает подогрев жидкости только внутри НКТ для предупреждения образования и ликвидации гидратных парафиновых образований, но не увеличивает нефтеотдачу пластов с высоковязкой нефтью и дебита скважин и, как следствие, не обеспечивает восстановления гидравлической связи пласта со скважиной.A device is known patent RU No. 2272893, 03/27/2006, 9 pp., "Device for preventing the formation and elimination of hydrated and paraffin formations in the lifting pipes of oil and gas wells" and patent RU No. 2123362 C1, 03/10/1999, 7 pp. In the first patent, the following should be noted. This device provides heating of the fluid only inside the tubing to prevent the formation and elimination of hydrated paraffin formations, but does not increase oil recovery from highly viscous oil and the flow rate of wells and, as a result, does not restore hydraulic connection between the formation and the well.

По второму патенту следует отметить, что новизна способа обработки призабойной зоны продуктивного пласта скважин заключается в совокупном использовании применяемого оборудования, твердотопливного заряда и твердотопливной шашки. Предложенный способ предусматривает термобарохимическую обработку пласта скважин в сочетании с репрессивно-депрессионным воздействием на пласт, осуществляемые сжиганием твердотопливного заряда в интервале перфорации обсадной колонны под пакером. Этот способ в какой-то степени обеспечивает обработку продуктивного пласта, но на незначительный период времени, поскольку процесс сжигания твердотопливного заряда длится в пределах 30 минут, как отмечено авторами этого изобретения. По оценке отечественных специалистов мировые запасы тяжелых высковязких нефтей превышают разведанные запасы легких нефтей приблизительно в 7 раз. Россия располагает крупными запасами тяжелых нефтей (более 9 млрд т). При естественном режиме эксплуатации месторождений с тяжелыми нефтями нефтеотдача пластов не превышает 6-15%. По мнению отечественных и зарубежных специалистов одним из перспективных направлений развития термических методов добычи высоковязкой нефти является разработка и создание забойных электротеплогенераторов, обеспечивающих высокие параметры теплоносителей и, как следствие, высокую нефтеотдачу пластов.According to the second patent, it should be noted that the novelty of the method of processing the bottom-hole zone of a productive formation of wells consists in the combined use of the equipment used, solid fuel charge and solid fuel checkers. The proposed method involves thermobarochemical treatment of the wellbore in combination with repressive-depressive effects on the formation, carried out by burning a solid fuel charge in the perforation interval of the casing under the packer. This method to some extent provides for the processing of the reservoir, but for a short period of time, since the process of burning a solid fuel charge lasts within 30 minutes, as noted by the authors of this invention. According to Russian experts, the world reserves of heavy viscous oils exceed the proven reserves of light oils by about 7 times. Russia has large reserves of heavy oils (more than 9 billion tons). Under the natural regime of exploitation of fields with heavy oils, oil recovery does not exceed 6-15%. According to domestic and foreign experts, one of the promising areas for the development of thermal methods for the production of highly viscous oil is the development and creation of downhole electric heat generators that provide high heat transfer parameters and, as a result, high oil recovery.

Известно устройство для тепловой обработки призабойной зоны скважины, патент №2208145, кл. Е21В 43/25, 36/04, 43/24, принятой за прототип, включающий металлический корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе и размещенные по оси корпуса, при этом диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопроводе, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью, при этом устройство снабжено водоподающей системой, включающей выпускной клапан, расположенный в корпусе, соосном с корпусом нагревателя, насосно-компрессорные трубы (НКТ) и соединенную с ними водоподающую трубу с насосом с регулируемым приводом и емкостью с водой, термостойким пакером, расположенным над корпусом выпускного клапана, и регулятором напряжения.A known patent is, 2208145, class. ЕВВ 43/25, 36/04, 43/24, adopted as a prototype, including a metal housing for the heater, a power supply cable, disk electrodes mounted on the current lead and placed along the axis of the body, while the disk electrodes are perforated and assembled in alternating pairs, where the upper electrode disks are connected to the housing and the lower ones are mounted on the current lead, moreover, heat-resistant insulators are placed in the inter-disk intervals of the current lead and the housing, and the heater case is filled with a conductive liquid, and the device is equipped with a water supply system mine, including an exhaust valve located in a housing coaxial with the heater housing, tubing and tubing connected to them with a pump with an adjustable drive and a water tank, a heat-resistant packer located above the exhaust valve housing, and a voltage regulator .

Недостатком этого устройства является также, поочередный, неодновременный прогрев продуктивного пласта с откачкой нефти.The disadvantage of this device is also, alternate, non-simultaneous heating of the reservoir with pumping oil.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение нефтеотдачи пласта за счет непрерывной передачи тепловой энергии устройством в продуктивный пласт с одновременной откачкой нефти.The technical result of the invention is to eliminate these drawbacks, namely increasing oil recovery due to the continuous transfer of thermal energy by the device to the reservoir with simultaneous pumping of oil.

Технический результат достигается тем, что электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта, содержащий насосно-компрессорные трубы (НКТ), термостойкий пакер, заполненный токопроводящей жидкостью герметичный нагреватель, с центральным трубчатым тоководом которого через силовой кабель питания связан регулятор напряжения, установленные на центральном тоководе дисковые перфорированные электроды, и размещенные между ними термостойкие изоляторы, отличающийся тем, что устройство снабжено расположенным в нижней части НКТ штанговым насосом, соединенным с приводом на устье скважины, заполненным диэлектрической жидкостью распределителем и переходником, посредством которых нижняя торцевая часть корпуса штангового насоса соединена с герметичным нагревателем через термостойкий пакер, установленный между корпусом распределителя и штанговым насосом, при этом дисковые перфорированные электроды соединены жестко с центральным трубчатым тоководом, а термостойкие изоляторы выполнены трубчатыми цилиндрическими и размещены на поверхности центрального трубчатого токовода и на внутренней поверхности корпуса герметичного нагревателя, причем последние имеют отверстия, выполненные в зонах межэлектродных интервалов.The technical result is achieved by the fact that the electrothermal complex for increasing oil recovery of the reservoir, containing tubing, a heat-resistant packer, a sealed heater filled with conductive fluid, with a central tubular current lead through which a voltage regulator connected to the central current lead is connected to a disk perforated electrodes, and heat-resistant insulators placed between them, characterized in that the device is provided with a bottom her tubing parts with a rod pump connected to a wellhead drive, a distributor and an adapter filled with dielectric fluid, through which the lower end part of the rod pump housing is connected to a sealed heater through a heat-resistant packer installed between the distributor housing and the rod pump, while the perforated disc electrodes are connected rigidly with a central tubular current lead, and heat-resistant insulators are made tubular cylindrical and placed on the surface of the central Nogo tokovoda tubular and the inner surface of the housing sealing the heater, the latter have the openings formed in the areas of electrode intervals.

Предлагаемое изобретение преследует цель создания электротермического комплекса мощностью более 500 кВт. для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти с ее непрерывной откачке, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, на пресные, минеральные и термальные воды. Предложенный электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта с использованием известных устройств позволит многократно сократить время на спускоподъемные операции и значительно увеличить производительность добычи высоковязкой нефти по сравнению с использованием известных решений.The present invention pursues the goal of creating an electrothermal complex with a capacity of more than 500 kW. for heat treatment of a productive formation of highly viscous oil with its continuous pumping, restoration of hydraulic connection between the formation and the well, increase in oil recovery and production rate, as well as the resumption of the operation of unprofitable wells for oil, fresh, mineral and thermal waters. The proposed electrothermal complex to increase oil recovery of the reservoir using known devices will significantly reduce the time for tripping and significantly increase the production rate of highly viscous oil compared to using known solutions.

Электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема устройства, на фиг.2 представлено устройство для тепловой обработки продуктивного пласта.The electrothermal complex to increase oil recovery of the reservoir is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General diagram of the device, Fig.2 shows a device for heat treatment of the reservoir.

Электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта содержит штанговый насос 1, расположенный в нижней части НКТ 2 и герметичный нагреватель 3, заполненный токопроводящей жидкостью, соединенный посредством переходника 4 и распределителя 5, заполненного диэлектрической жидкостью, с нижней торцевой частью штангового насоса 1, при этом штанговый насос 1 через штанги 6 соединен с приводом 7 на устье скважины. Центральный изолированный по всей длине трубчатый токовод 8 соединен с переходником 9, который соединен с жилами силового питающего кабеля 10. Центральный трубчатый токовод 8 жестко соединен со всеми дисковыми перфорированными электродами 11, между которыми размещены трубчатые термостойкие цилиндрические изоляторы 12 и 13. Термостойкие цилиндрические изоляторы 12 размещены на поверхности центрального трубчатого токовода 8, а термостойкие цилиндрические изоляторы 13, оснащенные отверстиями 14, выполненными в зонах межэлектродных интервалов, размещены на внутренней поверхности корпуса нагревателя 3. Верхняя полость нагревателя 3, свободная от дисковых перфорированных электродов 11 образует паровую зону 15. Регулируемый привод 16 и регулятор напряжения 17 связывают систему питания с нагревателем 3.The electrothermal complex for increasing oil recovery of the reservoir contains a rod pump 1 located in the lower part of the tubing 2 and a sealed heater 3 filled with conductive fluid, connected through an adapter 4 and a distributor 5 filled with dielectric fluid, with the lower end part of the rod pump 1, while the rod the pump 1 through the rods 6 is connected to the actuator 7 at the wellhead. The central insulated along the entire length of the tubular current lead 8 is connected to the adapter 9, which is connected to the cores of the power supply cable 10. The central tubular current lead 8 is rigidly connected to all disk perforated electrodes 11, between which are placed tubular heat-resistant cylindrical insulators 12 and 13. Heat-resistant cylindrical insulators 12 placed on the surface of the Central tubular current lead 8, and heat-resistant cylindrical insulators 13, equipped with holes 14 made in the zones of interelectrode intervals, placed on the inner surface of the housing of the heater 3. The upper cavity of the heater 3, free from disk perforated electrodes 11 forms a vapor zone 15. An adjustable drive 16 and a voltage regulator 17 connect the power system to the heater 3.

Между корпусом распределителя 5 и штанговым насосом 1 установлен термостойкий пакер 18, при этом обсадные трубы 19 соединены с заземленной нейтралью питающего трансформатора N, а корпус нагревателя 3 через распределитель 5 и НКТ 2 соединен с заземленной нейтралью питающего трансформатора N.A heat-resistant packer 18 is installed between the distributor housing 5 and the rod pump 1, while the casing 19 is connected to the grounded neutral of the supply transformer N, and the heater body 3 is connected to the grounded neutral of the supply transformer N through the distributor 5 and tubing 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После сборки устройства и постановки его в область продуктивногоAfter assembling the device and setting it in the productive

пласта обрабатываемая зона изолируется термостойким пакером 18. Через регулятор напряжения 17 по силовому питающему кабелю 10 на диски-электроды 11, размещенные в полости корпуса нагревателя 3, заполненного токопроводящей жидкостью 15, подают напряжение частотой 50 Гц, после чего от дисковых перфорированных электродов 11 через жидкость 15 к корпусу нагревателя 3 и отверстия 14 в термостойких цилиндрических изоляторах 13 потечет ток, вызывая нагрев токопроводящей жидкости 15, кипение и образование пара, что, в свою очередь, приводит к теплообмену между стенкой корпуса нагревателя 3 и внутрискважинной жидкостью. При нагреве внутрискважинной жидкости включается штанговый насос 1 от привода 7 через насосные штанги 6. Таким образом осуществляется транспортирование подогретой внутрискважинной жидкости с продуктивного пласта.the treated zone is isolated by a heat-resistant packer 18. Through a voltage regulator 17, a voltage of 50 Hz is applied to the disk electrodes 11 located in the cavity of the heater body 3 filled with conductive liquid 15, and then from the perforated disk electrodes 11 through the liquid 15, a current will flow to the heater body 3 and the holes 14 in the heat-resistant cylindrical insulators 13, causing heating of the conductive liquid 15, boiling and formation of steam, which, in turn, leads to heat exchange dy wall of the heater body 3 and the downhole fluid. When the downhole fluid is heated, the rod pump 1 from the actuator 7 is turned on through the sucker rods 6. In this way, the heated downhole fluid is transported from the reservoir.

Электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта основан на нагреве жидкости в изолированном продуктивном участке скважины на уровне продуктивного пласта. Устройство обеспечивает восстановление гидравлической связи пласта со скважиной, увеличение нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью, а также возобновление эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды за счет непрерывного нагнетания теплоносителя в пласт при работе штангового насоса.The electrothermal complex for increasing oil recovery of the reservoir is based on heating the fluid in an isolated producing section of the well at the level of the reservoir. The device provides the restoration of hydraulic connection between the formation and the well, an increase in oil recovery with highly viscous oil, as well as the resumption of the operation of unprofitable wells for oil, natural gas, fresh, mineral and thermal waters due to the continuous injection of coolant into the formation during operation of the sucker rod pump.

Claims

An electrothermal complex for increasing oil recovery of a reservoir containing tubing, a heat-resistant packer, a sealed heater filled with conductive fluid, and a voltage regulator connected to a central tubular current lead through a power supply cable, perforated disk electrodes installed on the central current lead and placed between heat-resistant insulators, characterized in that the device is equipped with a rod pump located in the lower part of the tubing, connected with a drive at the wellhead, a distributor and an adapter filled with a dielectric fluid, through which the lower end part of the rod pump housing is connected to a sealed heater through a heat-resistant packer installed between the distributor housing and the rod pump, and the perforated disk electrodes are rigidly connected to the central tubular current lead, and heat-resistant insulators are made tubular cylindrical and placed on the surface of the central tubular current lead and on the inside surface of the housing sealed heater, the latter have the openings formed in the areas of electrode intervals.