Способ скважинной эксплуатации многопластовых месторождений и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к эксплуатации скважин и предназначено для их очистки от отложений. Цель - повышение эффективности эксплуатации скважины с различной агрессивностью пластов за счет попутного удаления отложений в колоннах труб (КТ). Для этого производят отбор продукции из пластов раздельными потоками с использованием внутренней и внешней КТ с периодическим отключением потока при увеличении перепада давления в полости внутренней КТ. Удаляют отложения из внутренней и внеш.ней КТ одновременно с эксплуатацией путем периодического попеременного переключения потоков про-слс•ч о о оS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Е.21 В 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф б

В ф

16

Фие. 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645091/03 (22) 26.12.88 (46) 30.01.92. Бюл. ЬЬ 4 (71) Дагестанский филиал Энергетического института им.Г.M. Кржижановского (72) А.Н.Абдуллаев (53) 622.276.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1051234, кл. Е 21 В 34/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ь 1375803, кл. Е 21 В 43/14, 1986. (54) СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

„„Я „„1709074 А1 (57) Изобретение относится к эксплуатации скважин и предназначено для их очистки от отложений, Цель — повышение эффективности эксплуатации скважины с различной агрессивностью пластов за счет попутного удаления отложений в колоннах труб (КТ).

Для этого производят отбор продукции из пластов раздельными потоками с использованием внутренней и внешней КТ с периодическим отключением потока при увеличении перепада давления в полости внутренней KT. Удаляют отложения из внутренней и внешней КТ одновременно с эксплуатацией путем периодического попеременного переключения потоков про1709074

35 дукции верхнего и нижнего пластов соответственно из полости внутренней КТ в полость внешней КТ и наоборот. Устройство для осуществления способа содержит корпус (К) 1 с элементами 2 для связи с КТ 3 и переключатель (П) 4 потока продукции пласта, установленный в К 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения, и узел герметизации П 4. Жестко в К 1 закреплена горизонтальная ось 5, с которой жестко соединен клапан 6, выполненный в виде конусной пробки 7, и в П 4 выполнено ответное седло 8. На боковой поверхности П

4 выполнены продольные каналы для размещения в них горизонтальной оси 5. В

Изобретение относится к эусплуатации скважин, в частности к очистке от отложений сульфата и карбоната кальция скважин, используемых в области геотермального теплоэнергоснабжения при эксплуатации многопластовых месторождений геотермальных вод, когда воды верхних пластов нагреваются теплом вод нижних пластов., и может быть использовано в нефтепромысловом деле при одновременно раздельной добыче обводненной нефти многопластовых месторождений, Цель изобретения — повышение эффективности эксплуатации скважин с различной агрессивностью продукций пластов за счет попутного удаления отложений в колоннах труб, На фиг.1 представлена схема одновременно раздельной эксплуатации многопластовых месторождений термальных вод; на фиг.2 — конструкция устройства при подьеме горячих термальных вод по внутренней колонне труб; на фиг,З вЂ” положение пере-. ключателя при перетоке жидкости из внутренней колонны труб в межтрубье и очистке его от отложений; на фиг.4 — корпус устройства; на фиг.5 — то же, повернуто; на фиг.6— сечение А — А на фиг.5; на фиг.7 — конструкция переключателя; на.фиг.8 — сечение Б-Б на фиг,7; на фиг.9 — конструкция узла фиксации.

Способ скважинной эксплуатации многопластовых месторождений включает отбор продукции из пластов раздельными потоками с использованием внутренней и внешней колонн труб с периодическим отключением потока при увеличении перепада давления в полости внутренней, колонны труб. Удаление отложений из внутренней и внешней колонн труб осуществляют одно- 40 временно с эксплуатацией путем периодибоковых поверхностях П 4 и К 1 выполнены верхние 10,11 и нижние 12 окна для сообщения полостей внутренней 3 и внешней

КТ.между собой при взаимодействии пробки 7 с седлом 8 и совмещении соответствующих окон 10 — 13. Узел герметизации П 4 выполнен в виде размещенных на К 1 верхних 15 и нижних 16 кольцевых сегментов, соединенных продольными ребрами жесткости и закрепленных на П

4 держателей, тяг, верхних и нижних полуколец, располагаемых в межсегментном пространстве для герметизации межтрубного пространства в крайних положениях П 4. 2 с.п.ф-лы, 9 ил. ческого попеременного переключения потоков продукции верхнего и нижнего пластов соответственно из полости внутренней колонны труб в полость внешней колонны труб и наоборот.

Устройство для осуществления спасо а содержит корпус 1 с элементами 2 для связи с колонной труб 3 и переключатель 4 потока продукции пластов, установленный в корпусе 1 с возможностью ограниченного осевого перемещения, и узел герметизации переключателя 4. Устройство также снабжено горизонтальной осью 5, закрепленной в корпусе 1, клапаном 6, выполненным в виде конусной пробки 7, жестко соединенной с горизонтальной осью 5 и ответного седла 8 в переключателе 4, при этом на боковой поверхности переключателя 4 выполнены продольные каналы 9 для размещения в них горизонтальной оси 5, на боковых поверхностях переключателя 4 и корпуса 1 выполнены верхние t0,11 и.нижние 12,13 окна для сообщения полостей внутренней 3 и внешней 14 колонн труб между собой при взаимодействии конусной пробки 7 с седлом 8 и совмещении соответствующих окон 10 — 13, причем узел герметизации переключателя 4 выполнен в виде размещенных на корпусе 1 верхних 15 и нижних 16 кольцевых сегментов, соединенных продольными ребрами 17 жесткости, и закрепленных на переключателе,4 держателей 18, связанных стержнями

19 с верхними 20 и нижними 21 полукольцами, расположенными в межсегментном про/ странстве для герметизации межтрубного пространства в крайних положениях переключателя 4. 4ля удержания переключателя

4 в крайнем нижнем положении используется узел фиксации, состоящий из двух фиксаторов 22,23 и пружины 24, размещенной во . втулке 25. Для выхода жидкости, находя1709074 щейся во втулке 25, в ней выполнено отверстие 26. В корпусе 1 выполнены отверстия

27,28 для входа в них фиксаторов 22,23 соответственно. Устройство спускается в скважину над верхним 29 и нижним 30 пластами.

Устройство работает следующим образом.

Исходным положением переключателя

4 является крайнее нижнее положение в корпусе 1. Под действием давления восходящего потока жидкости по внутренней колонне труб 3 переключатель 4 может перемещаться в крайнее верхнее положение, в котором коническая пробка-7 входит в седло 8, а окна 10,11 и 12,13 совмещаются для прохода жидкости в межтрубье колонны труб 3,14.

Способ осуществляется следующим образом.

При монтаже устройства в скважине пе.реключатель 4 займет под действием собственного веса крайнее нижнее положение.

Это положение фиксируется с помощью фиксаторов 22,23, проходящих из переключателя 4 в отверстия 27,28. Пружина 24 рассчитана таким образом, чтобы выполнялось неравенство

Рг < P1+ Рулр, (1) где Рг — давление в межтрубье над полукольцами 20;

P> — давление над седлом 8 переключателя 4;

Рупр напряжение, развиваемое пружиной.

Пласты разобщены, воды нижнего более горячего пласта 30 движутся по внутренней колонне труб 3, отдавая тепло и обеспечивая лифтированный подъем воде верхнего пласта 29, движущейся по межтрубью. В результате нагревания на теплопередающей поверхности начинается интенсивное образование сульфатов и (или) карбонатов кальция. Образование отложений на стенке трубы 14 также происходит, но не с такой интенсивностью, как на поверхности 3. В результате обрастания снижается производительность по межтрубью и возрастает давление над устройством, а на устье скважины оно снижается. Возрастание давления над переключателем 4 нарушает приведенное условие (1), а в дальнейшем при выполнении условия

Рг > Р1 + Рупр (2) фиксаторы 22,23 начинают отжиматься и под действием скоростного напора переключатель 4 приходит в движение, пока не займет крайнее верхнее положение. Коническая пробка 7 садится в свое седло 8, происходит смена каналов транспортиров5

10 ки продукции пластов. Теперь более горячая вода нижнего пласта 30 движется по межтрубью, охлаждается водой, движущейся по внутренней колонне труб 3, приобретает более агрессивные свойства, чем в пласте, и растворяет отложения, образовавшиеся на теплопередающей и внутренней поверхностях трубы 14. Образование отложений теперь происходит уже внутри колонны труб

С обрастанием колонны начинает расти давление над переключателем 4 и снижается разность давлений над и под ним, т.е. уменьшается сила. удерживающая пере15 ключатель 4 положений. По достижении некоторой толщины отложений переключатель 4 под действием собственного веса начинает двигаться вниз до тех пор, пока его положение не зафиксировано

20 фиксаторами 22,23. Для автоматического переключения потоков необходимо, чтобы вес переключателя 4 был меньше сил скоростного напора в чистой внутренней колонне труб 3 и больше, чем сил скоростного напо25 ра в межтрубье. Для более надежного переключения клапанов регулируют давление в центральной колонне и межтрубном пространстве путем перекрытия потоков верхнего или нижнего горизонтов на 1 — 2 мин с

30 помощью задвижек на устье скважины (1 — 2 мин, время необходимое для перемещения переключателя 4 из одного крайнего положения в другое).

При нахождении переключателя 4 s

35 крайнем верхнем положении верхние 15 и нижние 16 кольцевые сегменты совмещаются с верхними 20 и нижними 21 полукольцами и герм етизируют межтрубное и растра нство.

40 Пример, Допустим, что воды верхнего пласта 29 движутся по межтрубью. В этом случае кольцевые сегменты 15,16 можно рассматривать как шайбу, проходной диаметр di которой меньше диаметра бо живого

45 сечения потока в 2 раза, Если принять проз изводительность равной 1500 м /сут, то скорость воды в зависимости от диаметра скважины колеблется от долей единицы до единиц м/с. Пусть скорость воды Vo = 2 м/с, 50 тогда скорость воды в шайбе V> согласно уравнению неразрывности равна

V1 = V0(dp/d 1) = 2 х (2 ) = 8 м/с, а потери h,h на шайбе равны

Ы:.2Й, р, 55 " 29 29 или потери давления hp равны = 0,018

МПа.

Сила, действующая на шайбу равна

ЛpS, величина не превышающая 1000 Н, 1709074 (где S — площадь сечения шайбы), Это значит, что вес центрального цилиндра может достигать 100 кг, т.е, цифра вполне приемлема. Допустим, что в результате обрастания межтрубья производительность стала

1. равной 0,9 Qo (Qo — производительность по межтрубью до обрастания). При этом во столько же раз снижаются скорости Vo и Чь, а потери на шайбе снижаются в (0,9 х 0,9) раз, т.е. над шайбой давление возрастает на величину, равную

0,018 0,018 0,81 = 0,0034 МПа.

С увеличением эоны обрастания возрастание давления еще более ощутимо.

Для оценки допустимого изменения производительности скважины предположим, что температура в помещении потребителя согласно СНиП 11 — 35 — 75

"Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха" должна быть в пределах 1822 С. Оценку производим для расчетной температуры (расчетная температура .— средняя температура наиболее холодной пятидневки для данного города, дается в справочниках) наружного воздуха в предположении, что изменение температуры наружного воздуха в сторону снижения компенсировалось включением постороннего источника, например котельной, а в сторону повышения — отбором геотермальной воды на горячее водоснабжение. Все эти операции производятся так, чтобы производительность самой скважины во времени была постоянной. Тогда задача сформулируется так: каково допустимое снижение (вследствие обрастания) производительности скважины при расчетной температуре tHap наружного воздуха, чтобы температура внтр внутри помещения снизилась с 22 до 18 С, Очевидно, что для обеспечения постоянства температуры внутри помещения необходимо, чтобы отток тепла от здания (всех зданий) Qj должен быть равен притоку тепла Qo от геотермального теплоносителя, т.е.

01= 0о, (3) где 01 = К (санутр — тнар.);

0о - Cm Л тгеотерм.воды

К1 — тепловая характеристика здания (ecex зданий);

С вЂ” коэффициент теплопроводности;

m — масса теплоносителя, о,„„. при этом

01макс твнутр.макс 1нар

0омин Омин, 0омакс п1 макс

Лтмин помин с П1 макс при Ьар = -20

0,904;

Ь |мин

flpN тнар -10 С о

Ь |мин

= 0,87; нар при нар" 0 С о мин

= 0,818; нар

01мин, 01макс — минимальный и максимальный отток тепла от зданий;

1внутр.мин 1внутр.макс минимальная и максимальная температура внутри помещений;

Ь смин, Ь |макс — минимальная и максимальная разность температур;

15 0омин, 0омакс — минимальный и максимальный притоки тепла; помин, mMSKG — минимальная и максимальная масса теплоносителя; тнар — снижение наружной температу20

Таким образом, для зимнего периода, когда температура снижается до (-10)-(-20) С допустимое изменение производительности скважины составляет 0,9 от

25 исходной.

Формула изобретения

1. Способ скважинной эксплуатации многопластовых месторождений, включающий отбор продукции из пластов раздельными потоками с использованием внутренней и внешней колонн труб с периодическим отключением потока при увеличении перепада давления. в полости внутренней колонны труб, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности эксплуатации скважины с различной агрессивностью продукций пластов за счет попутного удаления отложений в колоннах труб, удаление отложений из внутренней и

40 внешней колонн труб осуществляют одновременно с эксплуатацией путем периодического попеременного переключения потоков продукций верхнего и нижнего пластов соответственно из полости внутренней колонны труб в полость внешней колонны труб и наоборот.

2. Устройство для скважинной эксплуатации многопластовых месторождений, со-. держащее корпус с элементами для связи с

50 колонной труб и переключатель потока продукции пластов, установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения, и узел герметизации переключателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности эксплуатации скважин с различной агрессивностью продукций пластов за счет попутного удаления отложений в колоннах труб, оно снабжено горизонтальной осью, закрепленной в кор1709074

27

Ю

Фие.f

0 пусе, клапаном, выполненным в виде конусной пробки, жестко соединенной с горизонтальной осью, и ответного седла в переключателе, при этом на боковой поверхности переключателя выполнены продольные каналы для размещения в них горизонтальной оси, на боковых поверхностях переключателя и корпуса выполнены верхние и нижние окна для сообщения полостей внутренней и внешней колонн труб между собой при взаимодействии конусной пробки с седлом и совмещении соответствующих окон, причем узел герметизации переключателя выполнен в виде размещенных на корпусе верхних и нижних кольцевых сегмен5 тов, соединенных продольными ребрами жесткостИ, закрепленных на переключателе держателей, связанных стержнями с верхними и нижними полукольцами, расположенными в межсегментном пространстве, для

10 герметизации межтрубного пространства в крайних положениях переключателя.

1709074

22

Ц8,5

А-А

И ФОг. 7

Е-Б

Фиг. 8

1709074

Составитель А.Меньшиков

Техред М.Морге нтал Корректор О.Кравцова

Редактор М.Келемеш

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 414 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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