Устройство для эксплуатации скважин при тепловом воздействии на пласт

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

OIWnlO

РЕСПУБЛИК ае (и)

3др Е 21 В 43/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 3535727/22-03 (22) 06.01.83 (tie) 23.04.84.Бюл. Р 15 (72) З.M.Аджалов, Б.А.Кирш, Б.П,Атаджанян и М.В.Агаев (71) Всесоюзный нефтяной научно-исСледовательский институт по технике безопасности (53) 622.276.53(088,8) (56) 1. Патент СИ1А М 3456722, кл. !66-64, 1969.

2. Патент США М 3430696, кл. !66-53, 1969 (прототип). (54)(57)УСТР011СТВО ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

СКВАЖИ11 ПРИ ТЕБ10ВОМ ВОЗДЕ11СТВИИ 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, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьш ения надежности скважины в случае откачки нефти глубинным насосом, оно снабжено размещен" ным 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 скважины для сообщения его с подпакерным пространством скважины.

7654

4 108

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, s частности к технике предотрващения взрывов в скважинах при тепловом воздействиь на пласт.

I!pH осуществлении внутрипластового горения возникает проблема безб опасного розжига пласта, контроля за процессом горения,.регулирования продвижения фронта горения и без" опасной эксплуатации добывающих скважин. Проблема связана с вазможностью возникновения взрывоопасной газовоздушной смеси при наличии высоких температур.

Анализ причин взрывов .добывающих скважин показал, что в них скапли- . вается газовая смесь, к которой прорывается из зажигательной скважины воздух и при подходе фронта горения к их забою под воздействием температуры происходит взрыв. При этом высокая температура (выше 150ОС) является необходимым условием взрыва.

Наиболее взрывоопасными являются добывающие скважины, эксплуатируемые глубиинонасосным способом, так как в скважине имеется пространство (выше динамического уровня), не запол ненное .жидкостью, где возможно скоп" ление газон, образующих взрывоопасную смесь.

Известно устройство, в котором с целью повышения эффективности пос" тупления охлаждающей среды (воды) в скважину за счет применения термически действующего клапана, установ« ленного на трубопроводе для охлаж" дающей среды, идущей от места нагнетания флюита к клапану, клапан открывается расширяющимся от нагрева стержнем, контактирующим с клапанной головкой при повышении темпера-. туры Я.

Недостатками данного устройства являются необходимость постоянного притока 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 термоклапаном) от температуры флюида на устье скважины, что связано со значительными колебаниями величины поддерживаемой на забое скважины температуры.

2

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для эксплуатации скважин при тепловом. воздействии на пласт, содержащее эксплуатационную келонну 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 $2) .

В известном устройстве эффективность поддержания температуры зависит от надежности системы водоснабжения; в аварийных случаях, т.е. при повышении температуры в скважине заданного предела при отключении водопровода, система закрывает скважину на устье, что не исключает накопления взрывоопасной концентрации газовой смеси в. скважине и взрыва ее при поступлении. воздуха из пласта (от зажигательной скважины). Это объясняется поступлением газожидкостной смеси из пласта в скважину до восстановления ее статического

:уровня даже прн перекрытом устье.

Целью изобретения является повышение надежности скважины в случае откачки нефти глубинным насосом.

Указанная цель достигается тем, что устройство для эксплуатации сква* жин при тепловом воздействии иа пласт,. содержащее эксплуатационную колонну, колонну насосно-компрессорных труб, .связанную с ней выкидную линию, клапан и установленные на устье сепаратор и трубопровод со средством охлаждения, сообщенный с межтрубйым пространством скважин, снабжено размещенным в нижней части колонны иасосно-компрессорных труб пакером и установленным в верхней части.межтрубного пространства скважины трехходовым поплаковым клапаном, .сообщающим внутреннюю полость насосно-компрессорных труб с выкидной линией и трубопроводом со средством охлаждения, а клапан установлен в нижней части межтрубного пространства скважины для сообщения его с подпакерным пространством скважин.

На .фиг.! изображена принципиальная схема устройства для эксплуатации скважин при тепловом воздействии на пласт, когда жидкость из межтрубного пространства скважины откачивается глубинным насосом и через сепаратор и теплообменник возврашает4 4

3 10В765 ся. 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 выкидиой линией скважины.

Устройство для эксплуатации скважин при тепловой воздействии на .пласт содержит глубинноиасосную установку с приводвм оТ станка-качал-" ки 1, глубинный насос 2, опущенный на колонне НКТ 3 в колонну 4 эксплуатационных труб (фиг.1) . Призабойная зона скважины 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 B.и 9, расположенных одна в другой, имеющих общую стенку 10, причем внутренняя камера 8 -выполне-. на в виде сильфонов 11 и 12, заполненных жидкостью, наружная же 9 заполнена сжатым газом (азотом), шток

13 клапана с шариком 14 седла 15 пропущен. через отверстие в общей стенке 16 и соединен противоположной стенкой 10 сильфона, а с. обратнои стороны седла 15 клапана уста30 новлен подпружиненный обратный клапан 17.

Клапан 7 соединен с колонной НКТ 3 и межтрубным пространством 6 скважины посредством отверстий в корпу- 35 се клапана. В межтрубном пространст.ве 6 скважины установлен трехходовый поплавковый клапан 18 (фиг.З) . Поплавковые клапаны 18 и 19 соединяют внутритрубное пространство ИКТ 3 с 40 выкидной линией 20 или же трубопроводом 21 со средством охлаждения. На трубопроводе 21 установлен газосепа ратор 22, имеющий поплавковый. клапан

23 для поддержания заданного уров- - 45 ня жидкости в сепараторе при заполнении системы охлаждающей жидмостИо ф апример. водой).

Далее на трубопроводе 21 после сепаратора установлено средство . 50 охлаждения, выполненное в виде ребристого тепловоздушного теплообмен-! ника 24, который линией 25 соединен с межтрубным пространством 6 скважины. После монтажа системы включают сепаратор, теплообменник, заполняют межтрубное пространство 6 скважины охлаждающей жидкостью. Описанной си@темой оборудуются скважины, находящиеся перед фронтом горения, затем после перехода через их забой фронта горения оборудрвание переносится на следующий (ближайший1 ряд скважин.

Сепаратор и теплообменник обслукивают одновременно несколько сква" жин.

Устройство работает следующим образом.

При подходе фронта горения к забою добывающей скважины продукция скважины начинает нагреваться . При достижении заданной заранее (иэ условия исключения взрыва теплового разрушения эксплуатационной колонны н 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 жидкости межтрубного пространства 6 скважн. ны передается на ее забой, охлаждая ее и прекращая приток флюида из пласта. Глубинный насос, продолжая рабо. тать, 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, начнет 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 охлаждение 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. Поплавок 18 клапана 19 поднимется и переключит клапан, перекрыв выкидную

1087654 линию 20, одновременно перекрыв тру бопровод 2,1. В дальнейшем скважина автоматически выйдет на рабочий режим. Система охлаждения воэвращается в исходное положение и готова к работе без вмешательства обслуживающего персонала.

Если температура на забое скважины не понижается, то устройство продолжает работу по охлаждению призабойной зоны скважины до провода фронта горения. Лри этом воэможность взрыва полностью исключена, так как скважина заглушена, т.е. нет поступления флюида иэ пласта.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства следующие: отсутствие подачи насоса в выкидную линию является сигналом для обслуживающего персонала о подходе фронта горения к забою скважины: полностью исключается возможность взрыва в скважине и температурного разрушения прнзабойнои 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;

10 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, 1087654

9

16

У7 . Составитель В.Борискина

Редактор Л.Гротилло Техред М,Гергель Корректор H.Эрдейи

Заказ 2618/29 Тираж 564 Подписное

И!ИИПИ Государственного. комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4