Система для водогазового воздействия на пласт
Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для реализации водогазового воздействия при повышении нефтеотдачи пластов. Обеспечивает повышение эффективности и расширение области применения водогазового воздействия на залежь путем увеличения производительности по газу и КПД при росте давления на приеме струйного аппарата. Сущность изобретения: система содержит силовой насос, струйный аппарат, дожимной насос, нагнетательные скважины, емкость с пенообразующими поверхностно-активными веществами - ПАВ, регулируемые задвижки, линию подачи воды в силовой насос, линию нагнетания воды, линию откачки газа, линию подачи ПАВ и линию закачки водогазовой смеси. Согласно изобретению она содержит сепаратор продукции добывающих скважин на нефть, газ и воду и нагнетатель газа. Его прием подключен к выходной газовой линии сепаратора, а его выкидная линия - к приему струйного аппарата. При этом нагнетатель газа выполнен в виде жидкостно-газового сепаратора и эжектора, установленного с возможностью поступления на его прием газа из сепаратора и нагнетания им смеси воды и газа в жидкостно-газовый сепаратор, имеющий замкнутый контур для циркуляции воды и нагрева этой воды, газа и смеси воды и газа. 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при водогазовом воздействии для повышения нефтеотдачи пластов с одновременной утилизацией попутного газа, бесполезно сгорающего сейчас в факелах на многих месторождениях России.
Известно устройство для водогазового воздействия на пласт, содержащее линии подачи воды, газа, поверхностно-активных веществ (ПАВ), а также эжектор и линию закачки водогазовой смеси (патент РФ №2088752, кл. Е 21 В 43/20, 1997 г.). Известное устройство имеет низкие функциональные возможности и ограниченную область применения из-за невозможности создания эжектором высоких давлений нагнетания водогазовой смеси.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является система для водогазового воздействия на пласт, содержащая силовой насос, струйный аппарат, дожимной насос, нагнетательные скважины, емкость с пенообразующими ПАВ, а также линию подачи воды в силовой насос, линию нагнетания воды, линию откачки газа, линию подачи ПАВ и линию закачки водогазовой смеси (патент РФ №2190760, кл. Е 21 В 43/20, 2002 г.). Известное устройство имеет низкую эффективность и ограниченную область применения из-за невозможности работы при высоких расходах газа.
Задачей изобретения является повышение эффективности и расширение области применения водогазового воздействия на залежь путем увеличения производительности по газу и КПД при росте давления на приеме струйного аппарата.
Повышение эффективности и расширение области применения в системе для водогазового воздействия на пласт достигается тем, что в системе для водогазового воздействия на пласт, содержащей силовой насос, струйный аппарат, дожимной насос, нагнетательные скважины, емкость с пенообразующими ПАВ, а также линию подачи воды в силовой насос, линию нагнетания воды, линию откачки газа, линию подачи ПАВ и линию закачки водогазовой смеси, согласно изобретению, на линии откачки газа установлен нагнетатель газа, причем прием нагнетателя газа подключен к выходной газовой линии сепаратора продукции добывающих скважин, а выкидная газовая линия нагнетателя газа сообщена с приемом струйного аппарата. Повышение эффективности и расширение области применения в системе для водогазового воздействия на пласт достигается также тем, что линия подачи воды в силовой насос сообщена с линией сброса воды сепаратора продукции добывающих скважин и/или с водозаборной скважиной, в водозаборной скважине установлен погружной насос, в качестве нагнетателя газа используется насосно-эжекторная установка с жидкостно-газовым сепаратором и циркуляцией рабочей жидкости, в качестве рабочей жидкости применяется вода, линия подачи воды в силовой насос сообщена с жидкостно-газовым сепаратором насосно-эжекторной установки, а жидкостно-газовый сепаратор насосно-эжекторной установки снабжен линией отвода конденсата.
В вариантах выполнения системы линия отвода конденсата сообщена с приемной камерой струйного аппарата, либо линия отвода конденсата сообщена с приемом силового насоса, либо линия отвода конденсата сообщена с нефтепроводом, или линия отвода конденсата сообщена с линией заправки баллонов.
Кроме того, в вариантах реализации системы на линии подачи ПАВ установлен дозировочный насос, в качестве нагнетателя газа могут использоваться компрессорная станция или винтовой мультифазный насос с буферной емкостью и циркуляцией жидкости, в качестве дожимного насоса используется многоступенчатый центробежный насос, который может быть расположен горизонтально с приводом от наземного двигателя либо вертикально в турфе с приводом от наземного двигателя или от погружного двигателя. В другом варианте системы двигатели насосов сообщены с частотными преобразователями.
Указанная совокупность отличительных признаков изобретения позволяет увеличить производительность по газу и КПД при росте давления на приеме струйного аппарата, что обеспечивает эффективную реализацию водогазового воздействия на пласт в широком диапазоне режимных параметров.
На фиг.1 представлена схема системы для водогазового воздействия на пласт, на фиг.2 - вариант системы с насосно-эжекторной установкой, на фиг.3 - использование в качестве нагнетателя газа винтового мультифазного насоса с буферной емкостью, на фиг.4 - полученные экспериментально на стенде зависимости КПД струйного аппарата от коэффициента инжекции по газу при различных давлениях на приеме.
Система для водогазового воздействия на пласт содержит силовой насос 1, струйный аппарат 2, дожимной насос 3, нагнетательные скважины 4, емкость 5 с пенообразующими ПАВ, а также линию 6 подачи воды в силовой насос 1, линию 7 нагнетания воды, линию 8 откачки газа, линию 9 подачи ПАВ и линию 10 закачки водогазовой смеси. Система содержит также сепаратор 11 продукции добывающих скважин 12 с выходной газовой линией 13. Выход сепаратора 11 по нефти направлен в нефтепровод 14. В сепараторе 11 имеется также линия сброса воды 15. В добывающих скважинах 12 установлены насосы 16. Добывающие и нагнетательные скважины пробурены на пласт 17.
Линия 6 подачи воды в силовой насос 1 сообщена с линией 15 сброса воды сепаратора 11 продукции добывающих скважин 12 и/или с водозаборной скважиной 18. В водозаборной скважине 18 установлен погружной насос 19. На линии 8 откачки газа после сепаратора 11 продукции добывающих скважин 12 установлен нагнетатель газа 20, причем прием нагнетателя газа 20 подключен через линию 8 к выходной газовой линии сепаратора 11 продукции добывающих скважин 12, а выкидная газовая линия 21 нагнетателя 20 сообщена с приемом струйного аппарата 2.
В качестве нагнетателя газа 20 может быть использована насосно-эжекторная установка 22 с жидкостно-газовым сепаратором 23, насосом 24, эжектором 25 и циркуляцией рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости применяется вода. Линия 6 подачи воды в силовой насос 1 сообщена с жидкостно-газовым сепаратором 23 насосно-эжекторной установки 22, при этом на линии 15 сброса воды перед жидкостно-газовым сепаратором 23 установлен подпорный насос 26. Жидкостно-газовый сепаратор 23 насосно-эжекторной установки 22 может быть снабжен линией 27 отвода конденсата.
В вариантах выполнения системы линия 27 отвода конденсата сообщена либо с приемной камерой струйного аппарата 2, либо с приемом силового насоса 1, либо с нефтепроводом 14, или с линией 28 заправки баллонов 29.
В качестве нагнетателя газа 20 может использоваться компрессорная станция.
В вариантах системы на линии 9 подачи ПАВ установлен дозировочный насос 30, в качестве нагнетателя газа 20 используется винтовой мультифазный насос 31 с буферной емкостью 32 и циркуляцией жидкости.
В качестве дожимного насоса 3 используется многоступенчатый центробежный насос, который может быть расположен горизонтально с приводом от наземного двигателя или вертикально в шурфе с приводом как от наземного, так и от погружного двигателя, а двигатели насосов 1, 3, 12, 19, 24, 26, 30, 31 сообщены с частотными преобразователями (варианты выполнения дожимного насоса и частотные преобразователи на схемах не показаны).
Система для водогазового воздействия на пласт работает следующим образом.
Продукция добывающих скважин 12 направляется в сепаратор 11. В нем происходит разделение продукции скважин на нефть, газ и воду. Нефть поступает в нефтепровод 14. В сепараторе 11 поддерживается избыточное давление. Газ идет по выходной газовой линии 13 сепаратора и далее через линию 8 откачки газа на прием нагнетателя газа 20, который откачивает газ из сепаратора 11 и повышает при этом давление газа на приеме струйного аппарата 2. Силовой насос 1 нагнетает воду в сопло струйного аппарата 2. При этом в поток по линии 9 из емкости 5 поступают пенообразующие ПАВ. Струйный аппарат 2 откачивает газ, повышает давление водогазовой смеси и диспергирует ее. Мелкодисперсная смесь с высокими пенообразующими свойствами при повышенном давлении поступает затем на прием дожимного насоса 3, который, не испытывая в таких условиях вредного влияния газа, закачивает водогазовую смесь под высоким давлением в нагнетательные скважины 4. Водогазовая смесь с ПАВ эффективно вытесняет нефть из пласта 17. Продукция пласта 17 извлекается на поверхность через добывающие скважины 12 насосами 16.
В одном из вариантов системы в качестве нагнетателя газа используется насосно-эжекторная установка 22. Газ из сепаратора 11 поступает при этом на прием эжектора 25. В сопло эжектора 25 нагнетает воду насос 24. Эжектор откачивает газ и нагнетает смесь воды с газом в жидкостно-газовый сепаратор 23. В нем происходит разделение жидкой и газовой сред. Газ с повышенным давлением идет на прием струйного аппарата 2, а вода поступает на вход насоса 24. Используемая в качестве рабочей жидкости вода циркулирует по замкнутому контуру, существенно нагреваясь при этом и нагревая сжимаемый газ. В варианте системы выделяющееся тепло используется для повышения температуры нагнетаемой в скважины 4 смеси, что дополнительно увеличивает нефтеотдачу. При этом также устраняется опасность возникновения гидратов при водогазовом воздействии. Вода, подающаяся погружным насосом 19 из водозаборной скважины 18 и/или из линии сброса 15 воды сепаратора 11 подпорным насосом 26, поступает в жидкостно-газовый сепаратор 23 и нагревается рабочей жидкостью насосно-эжекторной установки 22. Далее нагретая вода идет по линии 6 на прием силового насоса 1, нагнетающего горячую воду в сопло струйного аппарата 2. В приемную камеру струйного аппарата 2 тоже поступает нагретый газ. Струйный аппарат 2 и дожимной насос 3 направляют нагретую водогазовую смесь в нагнетательные скважины 4.
В вариантах системы образующийся при сжатии газа конденсат направляется по линии 27 отвода конденсата либо в приемную камеру струйного аппарата 2, либо на вход силового насоса 1, либо в нефтепровод 14, либо в линию 28 заправки баллонов 29. Может быть выбран любой из этих вариантов использования конденсата. Закачка конденсата вместе с водогазовой смесью в пласт 17 благоприятствует дополнительному отмыву нефти из породы-коллектора. Направление конденсата в нефтепровод 14 приводит к снижению вязкости нефти и улучшает ее качество. Утилизация сконденсировавшихся пропан-бутановых и т.п. фракций в баллоны 29 позволяет использовать конденсат для технических и бытовых целей.
В одном из вариантов системы пенообразующее ПАВ подается дозировочным насосом 30.
В качестве нагнетателя газа 20 может использоваться компрессорная станция либо винтовой мультифазный насос 31 с буферной емкостью 32 и циркуляцией жидкости. Жидкость в последнем случае необходима для смазки и герметизации зазоров при нагнетании газа.
В вариантах системы предусмотрено также применение в качестве дожимного насоса 3 многоступенчатого центробежного насоса, который может быть расположен горизонтально с приводом от наземного двигателя или вертикально в шурфе с приводом как от наземного, так и от погружного двигателя.
Двигатели насосов 1, 3, 12, 19, 24, 26, 30, 31 могут быть сообщены с частотными преобразователями, что позволяет осуществлять плавную регулировку режимных параметров в процессе водогазового воздействия.
На фиг.4 представлены полученные авторами изобретения экспериментально на стенде характеристики струйного аппарата (зависимости КПД от объемного коэффициента инжекции газа Uг в условиях приемной камеры) при откачке газа струей воды и различных давлениях на приеме (1 - давление на приеме 0,1 МПа, 2-0,3 МПа). Диаметр диафрагменного сопла составлял 6 мм, а цилиндрической камеры смешения - 10 мм. Эксперименты показали, что увеличение давления на приеме струйного аппарата с 0,1 до 0,3 МПа существенно повышает КПД, при этом растет также коэффициент инжекции по газу. Следовательно, эффективность заявленного технического решения подтверждена экспериментально.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет заметно повысить эффективность и расширить область применения водогазового воздействия на залежь путем увеличения производительности по газу и КПД при росте давления на приеме струйного аппарата по сравнению с известными изобретениями.
1. Система для водогазового воздействия на пласт, содержащая силовой насос, струйный аппарат, дожимной насос, нагнетательные скважины, емкость с пенообразующими поверхностно-активными веществами (ПАВ), регулируемые задвижки, линию подачи воды в силовой насос, линию нагнетания воды, линию откачки газа, линию подачи ПАВ и линию закачки водогазовой смеси, отличающаяся тем, что она содержит сепаратор продукции добывающих скважин на нефть, газ и воду и нагнетатель газа, прием которого подключен к выходной газовой линии сепаратора, а его выкидная линия - к приему струйного аппарата, при этом нагнетатель газа выполнен в виде жидкостно-газового сепаратора и эжектора, установленного с возможностью поступления на его прием газа из сепаратора и нагнетания им смеси воды и газа в жидкостно-газовый сепаратор, имеющий замкнутый контур для циркуляции воды и нагрева этой воды, газа и смеси воды и газа.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что линия подачи воды в силовой насос сообщена с линией сброса воды сепаратора продукции добывающих скважин и/или с водозаборной скважиной через жидкостно-газовый сепаратор, при этом на линии сброса воды сепаратора продукции добывающих скважин установлен подпорный насос.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что в водозаборной скважине установлен погружной насос.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что жидкостно-газовый сепаратор снабжен линией отвода конденсата.
5. Система по п.4, отличающаяся тем, что линия отвода конденсата сообщена с приемной камерой струйного аппарата.
6. Система по п.4, отличающаяся тем, что линия отвода конденсата сообщена с приемом силового насоса.
7. Система по п.4, отличающаяся тем, что линия отвода конденсата сообщена с нефтепроводом.
8. Система по п.4, отличающаяся тем, что линия отвода конденсата сообщена с линией заправки баллонов.
9. Система по п.1, отличающаяся тем, что на линии подачи ПАВ установлен дозировочный насос.
10. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве дожимного насоса использован многоступенчатый центробежный насос.
11. Система по п.10, отличающаяся тем, что многоступенчатый центробежный насос расположен горизонтально с приводом от наземного двигателя.
12. Система по п.10, отличающаяся тем, что многоступенчатый центробежный насос расположен вертикально в шурфе с приводом от наземного двигателя.
13. Система по п.10, отличающаяся тем, что многоступенчатый центробежный насос расположен вертикально в шурфе с приводом от погружного двигателя.
14. Система по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что двигатели насосов сообщены с частотными преобразователями.
