Устройство для закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из наклонной скважины

Изобретение относится к области добычи нефти с применением тепла. Устройство включает спущенную в наклонную скважину обсадную колонну, зацементированную до наклонного участка, причем обсадная колонна снабжена двумя группами перфорационных отверстий. Первая группа перфорационных отверстий выполнена непосредственно за зацементированным участком обсадной колонны. Вторая группа перфорационных отверстий выполнена в оконечной ее части. Наклонный участок скважины выполнен восходящим вверх в пределах пласта. Обсадная колонна снаружи за первой и перед второй группой перфорационных отверстий снабжена дополнительными пакерами. В обсадную колонну спущена колонна насосно-компрессорных труб (НКТ), заглушенная в конце. Снаружи на колонне НКТ перед первой группой перфорационных отверстий со стороны устья установлена самоуплотняющаяся манжета, пропускающая по затрубному пространству колонны НКТ от пласта к устью. Пакер центрирует и изолирует затрубное пространство колонны НКТ в горизонтальном участке. В колонне НКТ выше самоуплотняющейся манжеты выполнена первая группа радиальных отверстий. В колонне НКТ выше радиальных каналов установлен погружной насос. Ближе к оконечной части колонны НКТ за пакером выполнена вторая группа радиальных отверстий. В колонне НКТ между двумя группами радиальных отверстий установлен обратный клапан. Технический результат заключается в повышении эффективности прогревания пласта и увеличении площади охвата прогревом. 1 ил.

 

Изобретение относится к области добычи нефти с применением тепла, преимущественно из коллекторов с тяжелой, высоковязкой или битумной нефтью.

Известно устройство для разработки месторождения тяжелой нефти или битума с использованием двухустьевых горизонтальных скважин (патент РФ №2340768, МПК8 Е21В 43/24, опубл. в бюл. №32 от 10.12.2008 г.), включающее двухустьевые верхнюю нагнетательную и нижнюю добывающую скважины с горизонтальными участками, расположенными друг над другом, причем нагнетательная скважина на устье оборудована парогенератором, а добывающая снабжена погружным насосом, при этом обе скважины по всей длине снабжены оптико-волоконным кабелем с термодатчиками.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, большие финансовые и материальные затраты, связанные со строительством двухустьевых скважин (стоимость строительства двухустьевой скважины в три раза выше в сравнении с одноустьевой скважиной), кроме того, термодатчики на оптико-волоконном кабеле размещены по всей длине обеих стволов двухустьевых скважин;

- во-вторых, о прорыве теплоносителя в горизонтальный участок добывающей скважины судят по показаниям термодатчиков, на основе которых строят термограммы паровой камеры, производят их анализ, на основании которого изменяют направление фильтрации и/или режимов закачки теплоносителя и отбора продукции. Данный процесс не происходит автоматически и требует постоянного контроля за температурным режимом в паровой камере.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ теплового вытеснения из горизонтальной скважины» (патент RU №2067168, Е21В 43/24, опубл. в бюл. №27 от 27.09.1996), реализуемый устройством, включающим в себя зацементированную до горизонтального ствола обсадную колонну с перфорацией по кольцевым образующим в оконечной части и вначале горизонтального участка непосредственно за зацементированным затрубным пространством, технологическую колонну, размещенную внутри обсадной колонны, и пакер, герметизирующий межтрубное пространство перед кольцевой образующей перфорации в оконечной части.

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, небольшие объемы отбора высоковязкой нефти в пластах с низким пластовым давлением;

- во-вторых, низкая эффективность прогревания продуктивного пласта, связанная с тем, что при одновременной закачке теплоносителя и отборе продукции из горизонтальной скважины большая часть тепловой энергии от закачиваемого теплоносителя передается в отбираемую продукцию, поднимаемую насосом на дневную поверхность.

- в-третьих, одновременная закачка теплоносителя и отбор продукции из горизонтальной скважины приводит к перегреванию работающего в скважине насоса и к скорому выходу его из строя.

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего увеличить отбор высоковязкой нефти из пластов с низким пластовым давлением, а также повысить эффективность прогревания пласта за счет поочередной закачки теплоносителя, отбора высоковязкой нефти и увеличения площади охвата прогревом при закачке теплоносителя.

Поставленная задача решается устройством для закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из наклонной скважины, включающее спущенные в наклонную скважину обсадную колонну, зацементированную до наклонного участка и снабженную двумя группами перфорационных отверстий, первая из которых выполнена непосредственно за зацементированным участком обсадной колонны, а вторая - в оконечной ее части, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), пакер, центрирующий изолирующий затрубное пространство колонны НКТ в наклонном участке.

Новым является то, что наклонный участок скважины выполнен восходящим в пределах пласта высоковязкой нефти, при этом обсадная колонна снаружи за первой и перед второй группой перфорационных отверстий снабжена дополнительными пакерами, причем колонна НКТ в конце заглушена, а снаружи на колонне НКТ перед первой группой перфорационных отверстий обсадной колонны со стороны устья установлена самоуплотняющаяся манжета, пропускающая по затрубному пространству колонны НКТ от пласта к устью, а в колонне НКТ выше самоуплотняющейся манжеты выполнена первая группа радиальных отверстий, сообщающих внутреннее пространство НКТ с затрубным пространством выше самоуплотняющейся манжеты, при этом в колонне НКТ выше радиальных каналов установлен погружной насос, а ближе к оконечной части колонны НКТ за пакером выполнена вторая группа радиальных отверстий, сообщающая внутреннее пространство колонны НКТ с затрубным пространством колонны НКТ, причем в колонне НКТ между двумя группами радиальных отверстий установлен обратный клапан.

На чертеже изображена схема предложенного устройства для теплового вытеснения продукции из горизонтальной скважины.

Устройство для закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из горизонтальной скважины включает спущенные в наклонную скважину 1 обсадную колонну 2, зацементированную до наклонного участка 3.

Обсадная колонна 2 снабжена двумя группами перфорационных отверстий 4 и 5. Первая группа перфорационных отверстий 4 обсадной колонны 2 выполнена непосредственно за зацементированным участком обсадной колонны 2. Вторая группа перфорационных отверстий 5 обсадной колонны 2 выполнена в оконечной ее части.

Наклонный участок 3 скважины 1 выполнен восходящим вверх в пределах пласта 6 высоковязкой нефти.

Обсадная колонна 2 снаружи за первой 4 и перед второй 5 группой перфорационных отверстий снабжена дополнительными пакерами 7 и 8 соответственно. В обсадную колонну 2 спущена колонна насосно-компрессорных труб (НКТ) 9, заглушенная в конце.

Снаружи на колонне НКТ 9 перед первой группой перфорационных отверстий 4 со стороны устья (на чертеже не показано) установлена самоуплотняющаяся манжета 10, пропускающая по затрубному пространству 11 колонны НКТ 9 от пласта 6 к устью.

Пакер 12 центрирует и изолирует затрубное пространство 11 колонны НКТ 9 в горизонтальном участке 3. В колонне НКТ 9 выше самоуплотняющейся манжеты 10 выполнена первая группа радиальных отверстий 13, сообщающих внутреннее пространство 14 колонны НКТ 9 с затрубным пространством 11 выше самоуплотняющейся манжеты 10.

В колонне НКТ 9 выше радиальных каналов установлен погружной насос 15.

Ближе к оконечной части колонны НКТ 9 за пакером 12 выполнена вторая группа радиальных отверстий 16, сообщающая внутреннее пространство колонны НКТ 14 с затрубным пространством 11 колонны НКТ 9.

В колонне НКТ 9 между двумя группами радиальных отверстий 13 и 16 установлен обратный клапан 17.

Устройство работает следующим образом.

Перед эксплуатацией устройства, как показано на чертеже, производят монтаж устройства в наклонной скважине 1. Далее начинают закачку теплоносителя, при этом насос 15 любой известной конструкции (например, винтовой) не работает.

Закачку теплоносителя (например, пара) от парогенераторной установки (ПГУ) (на чертеже не показано) в наклонную скважину 1 осуществляют по затрубному пространству 11 колонны НКТ 9. Достигнув первой группы радиальных отверстий 13, поток пара благодаря самоуплотняющейся манжете 10, которая прижимается к внутренним стенкам обсадной колонны 2 под давлением потока пара и не пропускает поток пара дальше по затрубному пространству 11 колонны НКТ 9, через первую группу радиальных отверстий 13 колонны НКТ 9 попадает в ее внутреннее пространство 14 и через обратный клапан 17, открывающийся по действием давления потока пара (например, при давлении 9 МПа), поступает в оконечную часть колонны НКТ 9, где через вторую группу радиальных отверстий 13 колонны НКТ 9, затрубное пространство 11 за пакером 12 и вторую группу перфорационных отверстий 5 обсадной колонны 2 поток пара поступает в пласт 6 высоковязкой нефти с низким пластовым давлением. Поток пара прогревает пласт 6 сверху вниз, разогревая высоковязкую нефть и вытесняя ее через вторую группу перфорационных отверстий 5 обсадной колонны 2 в затрубное пространство 11 колонны НКТ между самоуплотняющейся манжетой 10 и пакером 12.

По прошествии расчетного времени закачки закачку теплоносителя прекращают. Поток пара благодаря обратному клапану 17 не возвращается обратно во внутреннее пространство 14 колонны НКТ 9. Включают в работу насос 15. Разогретая высоковязкая нефть перетекает по затрубному пространству 11 колонны НКТ 9 через самоуплотняющуюся манжету 10 сверху вниз к началу наклонного участка 3, откуда через первую группу радиальных отверстий 13 колонны НКТ 9 поступает во внутреннее пространство 14 на прием насоса 15, при этом обратный клапан 17 предохраняет перетекание разогретой вязкой нефти по внутреннему пространству 14 колонны НКТ 9 за обратный клапан 17, так как последний открывается только при достижении давления 9,0 МПа. Разогретая высоковязкая нефть насосом 15 перекачивается по внутреннему пространству 14 колонны НКТ 9 на дневную поверхность. При снижении объемов отбора разогретой высоковязкой нефти насос 15 останавливают и начинают закачку теплоносителя, как описано выше. Таким образом, чередуют закачку теплоносителя и отбор разогретой высоковязкой нефти.

В предложенном устройстве для поочередной закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из наклонной скважины наклонный участок скважины выполнен восходящим в пределах пласта высоковязкой нефти, поэтому теплоноситель прогревает пласт высоковязкой нефти сверху вниз, а это позволяет увеличить отбор высоковязкой нефти из пластов с низким пластовым давлением.

Благодаря поочередной закачке теплоносителя и отбору высоковязкой нефти повышается эффективность прогревания пласта за счет исключения контакта закачиваемого теплоносителя с отбираемой по колонне НКТ высоковязкой нефтью. Кроме того, за счет исключения контакта закачиваемого теплоносителя с работающим насосом увеличивается срок службы последнего.

Устройство для закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из наклонной скважины, включающее спущенные в наклонную скважину обсадную колонну, зацементированную до наклонного участка и снабженную двумя группами перфорационных отверстий, первая из которых выполнена непосредственно за зацементированным участком обсадной колонны, а вторая - в оконечной ее части, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), пакер, центрирующий изолирующий затрубное пространство колонны НКТ в горизонтальном участке, отличающееся тем, что наклонный участок скважины выполнен восходящим в пределах пласта высоковязкой нефти, при этом обсадная колонна снаружи за первой и перед второй группой перфорационных отверстий снабжена дополнительными пакерами, причем колонна НКТ в конце заглушена, а снаружи на колонне НКТ перед первой группой перфорационных отверстий обсадной колонны со стороны устья установлена самоуплотняющаяся манжета, пропускающая по затрубному пространству колонны НКТ от пласта к устью, а в колонне НКТ выше самоуплотняющейся манжеты выполнена первая группа радиальных отверстий, сообщающих внутреннее пространство НКТ с затрубным пространством выше самоуплотняющейся манжеты, при этом в колонне НКТ выше радиальных каналов установлен погружной насос, а ближе к оконечной части колонны НКТ за пакером выполнена вторая группа радиальных отверстий, сообщающая внутреннее пространство колонны НКТ с затрубным пространством колонны НКТ, причем в колонне НКТ между двумя группами радиальных отверстий установлен обратный клапан.