Способ добычи нефти на заключительной стадии эксплуатации скважин

 

Изобретение относится к способам добычи нефти и может быть использовано в системах управления технологическим процессом нефтедобычи. Обеспечивает повышение эффективности нефтеизвлечения путем исключения оборота воды, снижения металлоемкости насосной установки и затрат энергии за счет уменьшения высоты подъема жидкости. Сущность изобретения: в скважину спускают штанговый глубинный насос. Передают ему непрерывное возвратно-поступательное движение от наземного привода. Насос устанавливают в слой нефти в верхней части скважины таким образом, чтобы прием насоса совпадал со статическим уровнем воды в скважине в случае уменьшения слоя нефти до нуля при ее откачке. В процессе откачки регулируют подачу насоса в зависимости от динамического уровня. Ограничивают таким образом уменьшение слоя нефти до минимально допустимого уровня и обеспечивают наличие определенного – минимального - запаса столба нефти для исключения забора воды или воздуха. При этом статический уровень воды в скважине в случае уменьшения слоя нефти до нуля при ее откачке определяют аналитическим выражением. Минимально допустимую высоту слоя нефти определяют тоже в соответствии с аналитическим выражением.

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для повышения эффективности процесса нефтеизвлечения на заключительной стадии эксплуатации малодебитных скважин, оборудованных штанговыми скважинными насосными установками.

Известен способ добычи нефти погружными поршневыми насосами с гидроприводом, заключающийся в погружении в скважину насосной установки, сообщении ей возвратно-поступательных движений с помощью гидронасоса, приеме жидкости на поверхности (Адонин А.Н. Выбор способа добычи нефти. - М.: Недра, 1971. С.66-67).

Недостатком известного способа является то, что он не пригоден для высокообводненных скважин с механическими примесями, что присуще малодебитным скважинам.

Наиболее близким по содержанию выполняемых операций к заявляемому является способ добычи нефти, заключающийся в том, что в скважину на колонне подъемных труб спускают глубинный скважинный плунжерный насос, передают ему непрерывное возвратно-поступательное движение от станка-качалки и обеспечивают таким образом подъем на поверхность скважинной жидкости, через систему всасывающего и нагнетательного клапанов заполняющей объем подъемных труб (Васильевский В.Н., Петров А.И. Техника и технология определения параметров скважин и пластов. М.: Недра, 1989. С.46-51).

Недостатком этого способа является несоответствие между скоростью откачки нефти и дебитом скважины. В начале процесса нефтеизвлечения, когда слой нефти достаточно велик, насос работает в режиме интенсивной откачки. По мере уменьшения нефти в скважине накапливается вода, нефть поднимается выше приема насоса, на поверхность подается высокообводненная нефть (до 90% воды). Это приводит к перерасходу энергии, повышению металлоемкости оборудования за счет большой глубины погружения насоса, уменьшению межремонтного периода оборудования, повышению себестоимости.

Задача - повышение эффективности нефтеизвлечения путем исключения оборота воды, снижения металлоемкости насосной установки и затрат энергии за счет уменьшения высоты подъема жидкости.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе добычи нефти из малодебитных скважин, оборудованных штанговыми скважинными насосными установками, заключающемся в том, что в скважину на колонне подъемных труб спускают глубинный скважинный плунжерный насос, передают ему непрерывное возвратно-поступательное движение от станка-качалки и обеспечивают таким образом подъем на поверхность скважинной жидкости, заполняющей объем подъемных труб через систему всасывающего и нагнетательного клапанов. В отличие от прототипа устанавливают насос в слой нефти в верхней части скважины таким образом, чтобы прием насоса совпадал со статическим уровнем воды в скважине (при отсутствии нефти), в процессе откачки регулируют производительность насоса в зависимости от измеряемого в процессе откачки динамического уровня и ограничивают уменьшение слоя нефти до минимально допустимого уровня. Минимальная допустимая высота слоя нефти в скважине определяется в соответствии с формулой

где H - глубина скважины,

h_ст.в - высота статического уровня воды в скважине (при отсутствии слоя нефти),

х - глубина до уровня жидкости в скважине,y - глубина до границы раздела сред,

ρ_н, ρ_в - плотность нефти и воды соответственно.

При этом статический уровень воды в скважине при отсутствии нефти определяется выражением

где h_ст.в - высота статического уровня воды в скважине

(при отсутствии слоя нефти),

Р_пл - пластовое давление,

ρ_в - плотность воды,

g - ускорение свободного падения.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. В затрубное пространство спускают скважинный уровнемер, с помощью которого фиксируют статический уровень жидкости и границу раздела нефть-вода. Спускают глубинный насос в скважину на глубину, при которой уровень приема насоса совпадает со статическим уровнем воды в скважине при отсутствии нефти. Включают насос и начинают откачку со скоростью, задаваемой в диапазоне от минимальной до максимальной, причем минимальная скорость откачки обеспечивает подачу насоса, равную дебиту скважины. По мере уменьшения слоя нефти его верхняя и нижняя границы приближаются с двух сторон к приему насоса. Для того чтобы насос работал эффективно, необходимо ограничить уменьшение слоя нефти минимальным уровнем. В случае уменьшения слоя нефти до нуля уровень воды поднимется до уровня приема насоса.

В процессе откачки измеряют динамический уровень, сравнивают его с заданным, в зависимости от результата сравнения регулируют производительность насоса таким образом, чтобы обеспечить наличие заданного минимального запаса высоты столба нефти в месте нахождения насоса для исключения забора воды или воздуха.

Реализовать этот способ можно с помощью известных технических средств.

Скважина может быть оборудована штанговым глубинным насосом с регулируемой производительностью (Шаньгин Е.С., Тагирова К.Ф. Система адаптивного управления режимами работы штанговых глубинных насосных установок // Мехатроника. 2001. №6). В качестве измерителя динамического уровня может быть использован скважинный уровнемер (А.с. СССР №1154447, кл. Е 21 В 47/04, 1985. Скважинный уровнемер).

По сравнению с известными способами нефтедобычи предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

- позволяет повысить эффективность добычи нефти из малодебитных скважин на поздней стадии эксплуатации скважин за счет уменьшения высоты подъема жидкости и снижения таким образом энергозатрат;

- позволяет увеличить количество добываемой нефти за счет исключения из оборота воды.

Формула изобретения

Способ добычи нефти на заключительной стадии эксплуатации скважин, заключающийся в том, что в скважину спускают штанговый глубинный скважинный насос, передают ему непрерывное возвратно-поступательное движение от наземного привода, отличающийся тем, что насос устанавливают в слой нефти в верхней части скважины таким образом, чтобы прием насоса совпадал со статическим уровнем воды в скважине в случае уменьшения слоя нефти до нуля при ее откачке, в процессе откачки регулируют подачу насоса в зависимости от динамического уровня, ограничивают таким образом уменьшение слоя нефти до минимально допустимого уровня и обеспечивают наличие определенного минимального запаса столба нефти для исключения забора воды или воздуха, при этом статический уровень воды в скважине в случае уменьшения слоя нефти до нуля при ее откачке определяют выражением

где h_сm.в - высота статического уровня воды в скважине в случае уменьшения слоя нефти до нуля при ее откачке;

Р_пл - пластовое давление;

- плотность воды;

g - ускорение свободного падения,

а минимально допустимую высоту слоя нефти определяют в соответствии с формулой

где H - глубина скважины;

х - глубина до уровня жидкости в скважине;

у - глубина до границы раздела нефти и воды;

- плотность нефти и воды соответственно.