RU2450120C1 - Система закачки воды и очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к системе закачки жидкости - воды в пласт для вытеснения нефти и поддержания пластового давления. Обеспечивает повышение эффективности работы устройства за счет более интенсивной очистки призабойной зоны пласта - выноса загрязнений из этой зоны. Сущность изобретения: система включает устьевую арматуру, сообщенную с водоводом, который соединен с насосом, и емкостью через соответствующие запорные арматуры. Согласно изобретению насос выполнен объемного типа действия с регулируемым приводом и расположен на водоводе в приустьевой зоне скважины. Вход насоса сообщен с водоводом через дополнительную запорную арматуру, а выход - с емкостью через ее запорную арматуру и устьевой арматурой через ее запорную арматуру. Кроме того, водовод оснащен между устьевой арматурой и дополнительной запорной арматурой байпасной линией, охватывающей насос и оснащенной регулировочной запорной арматурой. Запорная арматура емкости и регулировочная запорная арматура выполнены с возможностью открытия при очистке призабойной зоны пласта путем излива жидкости из нагнетательной скважины и закрытия при нагнетании воды по водоводу насосом через устьевую арматуру в скважину. При этом обеспечена возможность дополнительного снижения давления на устье нагнетательной скважины за счет насоса объемного типа и работы дополнительной запорной арматуры и запорной арматуры устьевой арматуры в противофазе с другими запорными арматурами. 1 ил.

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к системе закачки жидкости (воды) в пласт с целью вытеснения нефти и поддержания пластового давления.

Известна система закачки воды в нагнетательную скважину для осуществления способа закачки вытесняющего агента в скважину (см. патент РФ №2079640, Е21В 43/20. опубл. в бюл. №14 от 20.05.1997 г.), включающая шурф с погружным насосом высокого давления, водоводы от шурфа к нагнетательным скважинам, нагнетательные скважины, работающие при различных давлениях нагнетания. Эта система принята за аналог.

Известная система закачки воды в нагнетательную скважину имеет следующие недостатки:

- погружные центробежные насосы типа УЭЦН, используемые в шурфе, имеют ограниченность применения вследствие низкого коэффициента полезного действия (КПД) в сравнении с насосами объемного типа действия;

- КПД погружного центробежного насоса типа УЭЦН, используемого в шурфе, значительно уменьшается при работе в режимах, отличных от номинальных;

- для очистки призабойной зоны пласта (ПЗП) нагнетательной скважины необходимо выводить скважину в ремонт.

Известна система закачки воды и очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины, описанная в способе очистки призабойной зоны нагнетательных скважин (см. патент РФ №2306405, Е21В 37/00, 43/20. опубл. в бюл. №26 от 20.09.2007 г.), включающая устьевую арматуру, сообщенную с водоводом, который соединен с насосом, и емкостью через соответствующие запорные арматуры.

Недостатком данной системы закачки воды и очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины является то, что объем излива из нагнетательной скважины происходит исключительно за счет энергии предварительно закачанной в пласт воды.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение расхода и объема излива с целью более интенсивного выноса загрязнений из призабойной зоны пласта нагнетательной скважины, а также повышение надежности работы насоса в приустьевой зоне нагнетательной скважины за счет применения насоса объемного типа действия.

Техническая задача решается предлагаемой системой закачки воды и очистки ПЗП нагнетательной скважины, включающей устьевую арматуру, сообщенную с водоводом, который соединен с насосом, и емкостью через соответствующие запорные арматуры.

Новым является то, что насос выполнен объемного типа действия с регулируемым приводом и расположен на водоводе в приустьевой зоне скважины, при этом вход насоса сообщен с водоводом через дополнительную запорную арматуру, а выход - с емкостью через ее запорную арматуру и устьевой арматурой через ее запорную арматуру, кроме того водовод оснащен между устьевой арматурой и дополнительной запорной арматурой байпасной линией, охватывающей насос и оснащенной регулировочной запорной арматурой, причем запорная арматура емкости и регулировочная запорная арматура выполнены с возможностью открытия при изливе жидкости из устьевой арматуры скважины и закрытия при нагнетании воды по водоводу насосом через устьевую арматуру в скважину, при этом дополнительная запорная арматура и запорная арматура устьевой арматуры выполнены с возможностью работы в противофазе с другими запорными арматурами.

На чертеже представлена технологическая схема системы закачки воды и очистки ПЗП нагнетательной скважины, при этом: I - закачка воды в пласт, II - излив жидкости из пласта.

Система закачки воды и очистки ПЗП нагнетательной скважины содержит насос 1 объемного типа действия, установленный в приустьевой зоне нагнетательной скважины 2 с устьевой арматурой 3 на водоводе 4, при этом вход 5 насоса 1 соединен с водоводом 4 через дополнительную запорную арматуру 6, а выход 7 насоса 1 соединен через запорную арматуру 8 с устьевой арматурой 3, а с емкостью 9 - отводной линией 10 через запорную арматуру 11.

Устьевая арматура 3 сообщена с входом 5 насоса 1 байпасной линией 12, которая оснащена регулировочной запорной арматурой 13. Кроме того, отводная линия 10 оснащена пробоотборником 14 и при необходимости - съемным участком 15.

Схема работает следующим образом.

От источника водоснабжения (не показан) вода поступает по водоводу 4 через дополнительную задвижку 6 на вход 5 насоса 1 объемного типа действия и закачивается им (поток I) через выход 7, водовод 4 и устьевую арматуру 3 в нагнетательную скважину 2, при этом дополнительная запорная арматура 6 и запорная арматура 8 (например, задвижки) открыты, а регулировочная запорная арматура 13 и запорная арматура 11 закрыты. КПД насоса 1 объемного типа действия выше в среднем на 15-20% по сравнению с УЭЦН (как в аналоге), и он оснащен регулируемым приводом. При стабильном снижении приемистости нагнетательной скважины 2 и при условии, что параметры ее работы (приемистость и устьевое давление) начинают не удовлетворять требованиям технологической схемы разработки месторождения, производят очистку ПЗП нагнетательной скважины 2 путем излива закачанной воды из нагнетательной скважины 2. Для этого производят остановку насоса 1, закрывают дополнительную запорную арматуру 6 и запорную арматуру 8, присоединяют к отводной линии 10 через запорную арматуру 11 с помощью съемного участка 15 (трубопровод из труб с быстроразъемными соединениями, тампонажный шланг высокого давления и т.д.) емкость 9 (например, автоцистерна, передвижная емкость на шасси и т.д.), открывают регулировочную запорную арматуру 13 на байпасной линии 12 и запорную арматуру 11, после чего запускают в работу насос 1 и производят излив закачанной воды (поток II) из нагнетательной скважины 2 в емкость 9 по байпасной линии 12 и отводной линии 10. За счет самовсасывающей способности насоса 1 объемного типа действия происходит дополнительное снижение давления (до 0,1 МПа) на устье нагнетательной скважины 2, тем самым увеличивается перепад давления между забойным и устьевым на нагнетательной скважине 2, что способствует поддержанию расхода излива на требуемой величине и более интенсивному выносу загрязняющих веществ из ПЗП в забой нагнетательной скважины 2 и далее с потоком II излива выносится на устье нагнетательной скважины 2 и затем через устьевую арматуру 3 по водоводу 4, байпасной линии 12, через вход 5 насоса 1, выход 7 насоса 1, отводную линию 10 и съемный участок 15 отводится в емкость 9, при этом величина расхода излива определяется расчетным путем для обеспечения выносной скорости излива и регулируется с помощью насоса 1, оснащенного регулируемым приводом. Как известно (см. патент РФ №2306405, Е21В 37/00, 43/20. опубл. в бюл. №26 от 20.09.2007 г.), первоначально излив из нагнетательной скважины 2 в объеме, не превышающем суммы объема насосно-компрессорных труб (НКТ - не показаны), спущенных в нагнетательную скважину 2, и объема эксплуатационной колонны (показана условно) нагнетательной скважины 2, заключенного между башмаком НКТ и кровлей перфорированного пласта, представляет собой практически ту же самую подготовленную на головных очистных сооружениях воду, что и закачивалась в нагнетательную скважину 2. По мере увеличения объема излива в жидкости начинает значительно увеличиваться концентрация загрязняющих веществ в интервале от 250 до 1200 мг/л, а в отдельных порциях доходя до 143 г/л (промысловые данные), выносимых из ПЗП.

Продвигаясь по НКТ, нефтяные глобулы с твердыми взвешенными частицами дополнительно коалесцируют и укрупняются, достигая на устье скважины размеров 1-20 мм, а также образуя более крупные включения и струи. Концентрация выносимых изливом загрязнений контролируется путем отбора контрольных проб через пробоотборник 14. При снижении в жидкости излива концентрации выносимых загрязнений останавливают насос 1, закрывают регулирующую запорную арматуру 13 и запорную арматуру 11, отсекают от емкости 9 и демонтируют съемный участок 15 и восстанавливают первоначальную схему закачки в нагнетательную скважину 2 путем открытия дополнительной запорной арматуры 6 и запорной арматуры 8 и запуска в работу насоса 1. Отведенный в емкость 9 излив с загрязнениями транспортируют на очистные сооружения для очистки с отделением от воды нефти и утилизации шлама.

Таким образом, предлагаемая система обеспечивает закачку воды в нагнетательную скважину насосом объемного типа действия с более высоким КПД и при необходимости позволяет произвести очистку призабойной зоны пласта нагнетательной скважины от кольматирующих загрязнений с более высоким снижением давления на устье нагнетательной скважины, при этом повышается надежность работы насоса в приустьевой зоне нагнетательной скважины за счет применения насоса объемного типа действия с регулируемым приводом.

Пример конкретного выполнения

От источника водоснабжения вода с содержанием загрязняющих веществ, не превышающим 60 мг/л, поступает по водоводу 4 через дополнительную запорную арматуру 6 на вход 5 насоса 1 объемного типа действия (например, 2,3 ПТ с частотно-регулируемым приводом) и закачивается им (поток I) через выход 7 с запорной арматурой 8, водовод 4 и устьевую арматуру 3 в нагнетательную скважину 2 с расходом 100 м³/сут и устьевым давлением 5 МПа, при этом дополнительная запорная арматура 6 и запорная арматура 8 открыты, а регулировочная запорная арматура 13 байпасной линии 12 и запорная арматура 13 на отводной линии 10 закрыты. При стабильном снижении приемистости нагнетательной скважины 2 до 70 м³/сут и повышении устьевого давления до 8 МПа параметры ее работы перестают удовлетворять требованиям технологической схемы разработки месторождения, производят очистку ПЗП нагнетательной скважины 2 путем излива закачанной воды из нагнетательной скважины 2. Для этого производят остановку насоса 1, закрывают дополнительную запорную арматуру 6 и запорную арматуру 8, присоединяют к отводной линии 10 через запорную арматуру 11с помощью съемного участка 15 (трубопровод из труб с быстроразъемными соединениями, тампонажный шланг высокого давления и т.д.) емкость 9 (автоцистерну), открывают регулировочную запорную арматуру 13 и запорную арматуру 10, запускают в работу насос 1 и производят излив закачанной воды (поток II) из нагнетательной скважины 2 в емкость 9 с расходом 4-6 м³ /сут по водоводу 4, байпасной линии 12, через вход 5 насоса 1 и выход насоса 1, отводной линии 10 и съемному участку 15. За счет работы насоса 1 объемного типа действия перепад давления между забойным и устьевым на нагнетательной скважине 2 повышается дополнительно на 0,1 МПа, что способствует поддержанию расхода излива на требуемой величине и более интенсивному выносу загрязняющих веществ из ПЗП в забой нагнетательной скважины 2. Суммарный объем излива составляет порядка 12 м³, из них 6 м³ - объем, представляющий сумму объемов НКТ, спущенных в нагнетательную скважину 2, и эксплуатационной колонны нагнетательной скважины 2, заключенного между башмаком НКТ и кровлей перфорированного пласта (практически ту же самую подготовленную на головных очистных сооружениях воду, что и закачивалась в нагнетательную скважину 2), 4 м³ - вода с высоким содержанием загрязняющих веществ (до 1200 мг/л, основная пробка загрязнений, выносимых из ПЗП) и 2 м³ - вода со снизившимся содержанием загрязнений (80-100 мг/л, промывка скважины). Если суммарный объем излива превышает объем емкости 9 автоцистерны, для сбора и транспортировки излива на утилизацию задействуют две и более единицы автоцистерн (с учетом времени наполнения их емкостей и времени движения на пункт слива и обратного пути). Концентрация выносимых изливом загрязнений контролируется путем периодического отбора контрольных проб через пробоотборник 14. При снижении в жидкости излива концентрации выносимых загрязнений производительность насоса 1 снижается за счет регулируемого привода до полной остановки насоса 1, после чего закрывают регулирующую запорную арматуру 13 и запорную арматуру 11, демонтируют съемный участок 15 и восстанавливают первоначальную схему закачки в нагнетательную скважину 2 путем открытия дополнительной запорной арматуры 6 и запорной арматуры 8 и запуска в работу насоса 1, при этом за счет очистки ПЗП от загрязнений приемистость нагнетательной скважины 2 восстанавливается до величины, близкой к первоначальной.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой системы закачки воды и очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины достигается за счет использования самовсасывающей способности насоса объемного типа действия, установленного в приустьевой зоне нагнетательной скважины, применяемой для интенсификации очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины путем организации контролируемого излива закачанной воды с регулируемым расходом.

Использование данного предложения позволяет при небольших дополнительных капитальных затратах с помощью существующей системы поддержания пластового давления произвести восстановление приемистости нагнетательной скважины без подземного и капитального ремонта скважин за счет регулируемого излива жидкости и утилизации выносимых из призабойной зоны пласта загрязнений, увеличить время между капитальными очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и, как результат, экономить материальные затраты на поддержание пластового давления.

Claims (1)

1. Система закачки воды и очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины, включающая устьевую арматуру, сообщенную с водоводом, который соединен с насосом, и емкостью через соответствующие запорные арматуры, отличающаяся тем, что насос выполнен объемного типа действия с регулируемым приводом и расположен на водоводе в приустьевой зоне скважины, при этом вход насоса сообщен с водоводом через дополнительную запорную арматуру, а выход - с емкостью через ее запорную арматуру и устьевой арматурой через ее запорную арматуру, кроме того, водовод оснащен между устьевой арматурой и дополнительной запорной арматурой байпасной линией, охватывающей насос и оснащенной регулировочной запорной арматурой, причем запорная арматура емкости и регулировочная запорная арматура выполнены с возможностью открытия при очистке призабойной зоны пласта путем излива жидкости из нагнетательной скважины и закрытия при нагнетании воды по водоводу насосом через устьевую арматуру в скважину, при этом обеспечена возможность дополнительного снижения давления на устье нагнетательной скважины за счет насоса объемного типа, и работы дополнительной запорной арматуры и запорной арматуры устьевой арматуры в противофазе с другими запорными арматурами.

Images