Устройство для закачки жидкости в нагнетательную скважину

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено в системе поддержания пластового давления. Устройство включает полый корпус с крышкой, в которой выполнены каналы подачи рабочего агента, и дном с выпускным каналом, расположенным в нем концентрично и имеющем площадь поперечного сечения, большую площади поперечного сечения канала подачи рабочего агента для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган, который образует с корпусом рабочие камеры. Подвижный рабочий орган выполнен в виде усеченного эллипса, установленного в корпусе на опоре скольжения и выполненного в виде оси с соотношением длин плеч верхнего и нижнего концов 1:2. В рабочем органе выполнен канал с возможностью сообщать рабочую камеру, опору скольжения с выпускным каналом дна корпуса, под дном расположена насадка с сообщающимся выпускным каналом и с радиальными отверстиями одинаковой площади поперечного сечения. Общая площадь поперечного сечения отверстий равна площади поперечного сечения выпускного канала. Нижняя поверхность крышки и верхняя поверхность дна выполнены в виде образующей цилиндра с возможностью перемещения по ним верхнего и нижнего плеч рабочего органа и изоляцией рабочих камер. Технический результат заключается в повышении длительной эффективности стационарной импульсной закачки жидкости. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в системе поддержания пластового давления путем импульсной закачки жидкостей в нефтеносные пласты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для воздействия на призабойную зону скважины, включающее полый корпус с крышкой, дном и выпускными каналами для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган, который образует с корпусом рабочие камеры, и каналы подачи рабочего агента (см. Ав. св-во СССР №1538589, Е21В 43/00, 19.10.1987 г.).

Однако недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает длительной эффективности при стационарной закачке жидкости в пласт в системе поддержания пластового давления за счет неудовлетворительной надежности и незначительной амплитуды колебания давления выходных импульсов жидкости.

Технической задачей изобретения является повышение длительной эффективности стационарной импульсной закачки жидкости за счет увеличения надежности и амплитуды колебания давления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для закачки жидкости в нагнетательную скважину, включающем полый корпус с крышкой, в которой выполнены каналы подачи рабочего агента, и дном с выпускным каналом, расположенным в нем концентрично и имеющем площадь поперечного сечения, большую площади поперечного сечения канала подачи рабочего агента для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган, который образует с корпусом рабочие камеры, согласно предлагаемому техническому решению подвижный рабочий орган выполнен в виде усеченного эллипса, установленного в корпусе на опоре скольжения и выполненного в виде оси с соотношением длин плеч верхнего и нижнего концов 1:2, в рабочем органе выполнен канал с возможностью сообщать рабочую камеру, опору скольжения с выпускным каналом дна корпуса, под дном расположена насадка с сообщающимся выпускным каналом и с радиальными отверстиями одинаковой площади поперечного сечения, причем общая площадь поперечного сечения отверстий равна площади поперечного сечения выпускного канала, нижняя поверхность крышки и верхняя поверхность дна выполнены в виде образующей цилиндра с возможностью перемещения по ним верхнего и нижнего плеч рабочего органа и изоляцией рабочих камер.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в устройстве для закачки жидкости в нагнетательную скважину подвижный рабочий орган выполнен в виде усеченного эллипса, установленного в корпусе на опоре скольжения и выполненного в виде оси с соотношением длин плеч верхнего и нижнего концов 1:2, а в рабочем органе выполнен канал с возможностью сообщать рабочую камеру, опору скольжения с выпускным каналом дна корпуса, под дном расположена насадка с сообщающимся выпускным каналом и с радиальными отверстиями одинаковой площади поперечного сечения, причем общая площадь поперечного сечения отверстий равна площади поперечного сечения выпускного канала, нижняя поверхность крышки и верхняя поверхность дна выполнены в виде образующей цилиндра с возможностью перемещения по ним верхней и нижней плеч рабочего органа и изоляцией рабочих камер.

Вышеперечисленные отличительные признаки достаточны для соответствия заявляемого устройства критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что в устройстве рабочий орган в виде балансира на оси вращения с разными длинами плеч, крышка с каналами подачи рабочего агента и дополнительный выпускной канал известны.

Однако при их введении в совокупности в заявляемое решение позволяет получить в нем новые свойства, отличительные от свойств каждого отличительного признака - увеличение надежности за счет полного исключения задевания нижних кромок подвижного рабочего органа, выполненного в виде усеченного эллипса обтекаемой наружной поверхности с двух сторон, при крайних периферийных его положениях о внутренние полости корпуса и увеличение амплитуды колебания давления закачиваемой жидкости за счет полного попеременного перекрытия каналов подачи рабочего агента и переноса одного из выпускных каналов с днища в подвижный рабочий орган. Использование вышеприведенных свойств, которые проявляет устройство для закачки жидкости в нагнетательную скважину, приводят к достижению поставленной цели, а именно повышению длительной эффективности стационарной импульсной закачки жидкости. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «существенные отличия».

В результате проведенных теоретических и лабораторных исследований работы предлагаемого устройства для закачки жидкости в нагнетательную скважину было выявлено следующее. При работе устройства в лабораторных условиях с учетом всех факторов, возникающих при нагнетании жидкости (приемистость в среднем составляла 100…200 м3/сут при давлении закачки 12,0…15,0 МПа), частота импульсов закачиваемой жидкости на выходе при ее расходе 1,15…3,21 л/с составляла 22,0…93,0 Гц. Данный диапазон частот колебания является оптимальным для дальности распространения колебаний (с точки зрения фазовой скорости распространения колебаний и коэффициента поглощения - выводы на основе теоретических и лабораторных исследований) в массиве горных пород с учетом их собственных частот (глинистые сланцы, известняки и песчаники). В этом случае процесс охвата импульсным воздействием неоднородностей углеводородной залежи имеет значительные границы. При проведении стендовых испытаний с расходом закачиваемой жидкости 1,0…2,0 л/с и давлением закачки 4,5…5,0 МПа амплитуда колебания давления на выходе из устройства составила 0,15…4,85 МПа. Такой большой диапазон амплитуды колебания давления (у прототипа относительно вышеприведенных условий испытания немного меньше) положительно сказывается на уменьшении остаточной нефтенасыщенности (ускоряются процессы капиллярной пропитки замкнутых пор - замещение пластовой жидкости закачиваемой водой) и, как следствие, увеличении нефтеотдачи в эксплуатационных скважинах. Опытное применение заявляемого устройства было проведено на двух нагнетательных скважинах в ОАО «РН-Самаранефтегаз» в течение 1,5 лет. При наружном обследовании извлеченных устройств не было обнаружено поломок, а при визуальном осмотре внутренней поверхности корпуса мест контакта с ней рабочего органа также не имело место. Кроме того, был получен прирост нефтеотдачи в реагирующих эксплуатационных скважинах, который в среднем сохранялся в течение 14…15 месяцев. Вышеприведенные доводы достаточны для соответствия заявляемого устройства для закачки жидкости в нагнетательную скважину критерию «промышленная эффективность».

На фиг.1 представлен общий вид устройства для закачки жидкости в нагнетательную скважину в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для закачки жидкости в нагнетательную скважину включает полый корпус 1 с крышкой 2, дном 3 и выпускными каналами 4 и 5 для сообщения полости корпуса 1 с призабойной зоной нагнетательной скважины, подвижный рабочий орган 6, выполненный в виде усеченного эллипса, который образует с корпусом 1 рабочие камеры 7 и 8 и каналы подачи рабочего агента 9 и 10. Рабочий орган 6 установлен в корпусе 1 на опоре скольжения 11, которая выполнена в виде оси 12, закрепленной в корпусе 1 с помощью гайки 13 и пружинной шайбой 14. Выпускной канал 4 выполнен в дне 3 концентрично и имеет площадь поперечного сечения, большую площади поперечного сечения канала 9 или 10 подачи рабочего агента. Рабочий орган 6 имеет два плеча: нижнее Б и верхнее В, причем отношение их длин соответственно составляет 2:1, а выпускной канал 5 выполнен в рабочем органе 6 с возможностью сообщать полость 8, опору скольжения 11 с выпускным каналом 4. Наличие выпускного канала 5 позволяет создавать перепад давления на рабочий орган со стороны камеры 7. При одинаковом давлении закачиваемой жидкости в камерах 7 и 8, равной площади поверхности рабочего органа 6, через выпускной канал 5 происходит истечение жидкости в призабойную зону скважины, т.е. давление в камере 8 падает. За счет большего давления в камере 7 и разности плеч рабочего органа 6 (нижнее больше верхнего в два раза) и происходит отключение нижнего плеча рабочего органа 6 в сторону камеры 8. Таким образом, происходит запуск самого устройства. В нижней части устройства имеется насадка 15 с радиальными отверстиями 16 одинаковой площади поперечного сечения, причем общая площадь поперечного сечения отверстий 16 равна площади поперечного сечения выпускного канала 4. Нижняя поверхность крышки 2 выполнена в виде образующей цилиндра, по которой перемещается верхний конец верхнего плеча В рабочего органа 6, а сама крышка 2 фиксируется в корпусе 1 переводником 17. Верхняя поверхность дна 3 также выполнена в виде образующей цилиндра, по которой перемещается нижний конец нижнего плеча Б рабочего органа 6. Таким образом, камеры 7 и 8 изолированы друг от друга.

Устройство работает следующим образом.

Устройство на колонне насосно-компрессорных труб, ниже пакера, устанавливают на забое нагнетательной скважины. Жидкость с устья скважины через колонну труб и пакер, переводник 17 поступает через каналы 9 и 10 крышки 2 соответственно в рабочие камеры 7 и 8 корпуса 1. Давление закачиваемой жидкости в камерах 7 и 8 одинаковое. Благодаря выпускному каналу 5, соединяющему камеру 8 с выпускным каналом 4 и радиальными отверстиями 16 при расположении рабочего органа в вертикальном положении (как показано на чертеже), перепад давления жидкости на рабочий орган 6 со стороны камеры 7 будет больше. Из-за разности длин плеч рабочего органа 6 и под действием большего перепада давления нижнее плечо Б рабочего органа 6 перемещается в правое положение в сторону камеры 8, и открывается канал 4, импульс жидкости с максимальной амплитудой давления поступает через канал 4 и радиальные отверстия 16 на забой нагнетательной скважины. При отклонении рабочего органа 6 в сторону камеры 8 происходит поочередное закрытие выпускного канала 5 и канала подачи рабочего агента 9 в камеру 7 с помощью верхнего плеча В рабочего органа 6, в которой давление жидкости падает до давления столба жидкости в затрубном пространстве. В камере 8 давление закачиваемой жидкости повышается, а за счет разности давлений в камерах 7 и 8 и длин плеч Б и В рабочего органа 6 нижнее плечо Б рабочего органа 6 перемещается в сторону камеры 7 и полностью перекрывает проходное сечение канала 4. В следующий момент времени канал подачи рабочего агента 9 открывается, и в камеру 7 поступает закачиваемая жидкость, и давление в камерах 7 и 8 начинает выравниваться. Рабочий орган 6, имея определенный момент инерции, зависящей от расхода закачиваемой жидкости, некоторое время перемещается дальше в направлении камеры 7, открывая проходное сечение канала 4 и выдавая новый импульс жидкости с максимальной амплитудой давления на забой нагнетательной скважины. При достижении нижним плечом Б рабочего органа 6 крайнего левого положения происходит перекрытие верхним плечом В рабочего органа 6 канала подачи рабочего агента 10 в камеру 8. Давление жидкости в камере 8 падает до давления столба жидкости в затрубном пространстве, а в камере 7 давление повышается. Нижнее плечо Б рабочего органа 6 перемещается в сторону камеры 8, поочередно закрывая выпускной канал 4 и канал подачи рабочего агента 9. Закачиваемая жидкость с максимальной амплитудой давления попеременно воздействует на призабойную зону нагнетательной скважины со стороны камер 7 и 8 через выпускной канал 4 и радиальные отверстия 16 в насадке 15. Контактирование острых кромок нижнего плеча Б рабочего органа 6 со стенками корпуса 1 полностью исключено за счет эллипсной обтекаемой формы рабочего органа 6, поскольку нижнее плечо не успевает соприкасаться с корпусом из-за изменения значения давления в камерах 7 и 8 при одновременном перекрытии каналов подачи рабочего агента 9 или 10 и открытии канала 4 и большего диаметра канала 4, чем диаметры каналов подачи рабочего агента 9 или 10. Это является средством для торможения рабочего органа 6 при открытии последним проходного сечения выпускного канала 4. Выпускной канал 5 обеспечивает первоначальную сдвижку рабочего органа 6. В опоре скольжения 11 благодаря расположению выпускного канала 5 в рабочем органе 6 создается перепад давления закачиваемой жидкости, который способствует очищению опоры от механических примесей, содержащихся в жидкости, и служит для жидкостной смазки колеблющегося рабочего органа 6.

Применение данного устройства позволяет вести непрерывную закачку жидкости импульсами в нагнетательную скважину, повышая длительную эффективность стационарной импульсной закачки жидкости за счет увеличения надежности и амплитуды колебания давления, а именно увеличение проницаемости пласта, повышение скорости обратной капиллярной пропитки замкнутых пор и нефтеотдачи в эксплуатационных скважинах.

Устройство для закачки жидкости в нагнетательную скважину, включающее полый корпус с крышкой, в которой выполнены каналы подачи рабочего агента, и дном с выпускным каналом, расположенным в нем концентрично и имеющим площадь поперечного сечения, большую площади поперечного сечения канала подачи рабочего агента для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган, который образует с корпусом рабочие камеры, отличающееся тем, что подвижный рабочий орган выполнен в виде усеченного эллипса, установленного в корпусе на опоре скольжения и выполненного в виде оси с соотношением длин плеч верхнего и нижнего концов 1:2, в рабочем органе выполнен канал с возможностью сообщать рабочую камеру, опору скольжения с выпускным каналом дна корпуса, под дном расположена насадка с сообщающимся выпускным каналом и с радиальными отверстиями одинаковой площади поперечного сечения, причем общая площадь поперечного сечения отверстий равна площади поперечного сечения выпускного канала, нижняя поверхность крышки и верхняя поверхность дна выполнены в виде образующей цилиндра с возможностью перемещения по ним верхнего и нижнего плеч рабочего органа и изоляцией рабочих камер.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к внутриконтурному заводнению пластов и поддержанию пластового давления при разработке нефтяных залежей с глиносодержащим коллектором.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для разработки залежей нефти с двумя и более пластами. Способ включает спуск в ствол добывающей скважины ниже уровня жидкости колонны труб с насосами, а также установленными на концах труб фильтрами, отбор продукции из верхнего продуктивного пласта, разделение нефти и воды в стволе скважины, закачивание воды в нижний пласт, подъем нефти на поверхность.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для разработки многопластовых залежей нефти. Способ включает спуск в ствол добывающей скважины колонны труб с фильтром ниже уровня жидкости в скважине, отбор продукции из верхнего пласта, разделение нефти и воды в стволе скважины, закачивание воды в нижний пласт, подъем нефти на поверхность.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к системе закачки воды в пласт для вытеснения нефти и поддержания пластового давления. Технический результат - исключение недозакачки воды в низкоприемистые нагнетательные скважины и стабилизация давления в подводящих водоводах.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности к системе закачки воды в пласт для вытеснения нефти и поддержания пластового давления. Технический результат - повышение надежности работы насосов и увеличение межремонтного периода их эксплуатации.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к области разработки нефтяной малоразведанной залежи. Технический результат - повышение эффективности разработки нефтяной малоразведанной залежи.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к системе закачки воды в пласт с целью вытеснения нефти и поддержания пластового давления. Технический результат - минимизация перекачки воды в нагнетательные скважины одной приемистости и исключение недозакачки воды в нагнетательные скважины другой приемистости при оптимизации энергетических затрат на закачку воды в системе кустовой закачки воды в пласт и стабилизации давления в водоводах.

Изобретение относится к разработке газонефтяной залежи с осложненными условиями и может быть использовано при добыче нефти и газа на залежи, включающей газовые пласты с нефтяной оторочкой, содержащей высоковязкую нефть большой плотности.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к месторождениям легких нефтей (высокое газосодержание и давление насыщения нефти газом, близкое или равное начальному пластовому давлению), и направлено на повышение продуктивности скважин путем увеличения подвижности нефти за счет растворения в породе выделившегося из нефти газа при восстановлении пластового давления.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для разработки многопластовых залежей нефти. Способ включает спуск колонны труб с фильтром ниже уровня жидкости в скважине, отбор продукции из скважины, разделение нефти и воды в стволе скважины, закачку воды в другой пласт, подъем нефти на поверхность.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения нефтеизвлечения из продуктивных пластов при их эксплуатации скважинными штанговыми глубинно-насосными установками.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Способ генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой постоянной частоты генерации заключается в формировании колебаний давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорной трубе (НКТ) путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ).

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Способ генерирования волнового поля на забое нагнетательной скважины с автоматической настройкой резонансного режима генерации заключается в формировании колебаний давления в потоке жидкости, закачиваемой в продуктивный пласт по насосно-компрессорным трубам (НКТ), путем ее прокачивания через струйный резонатор Гельмгольца (СРГ).

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может использоваться и в других отраслях для импульсно-ударного воздействия в скважине на продуктивные пласты с целью интенсификации отбора нефти, газа артезианской воды или увеличения приемистости нагнетательных скважин.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. Представлен способ генерирования волнового поля на забое нагнетающей скважины и настройки струйного резонатора Гельмгольца на поддержание постоянной частоты колебаний давления в потоке жидкости, нагнетаемой в пласт, при изменении пластового давления.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для воздействия на продуктивный пласт. Устройство для гидроударного воздействия на пласт в составе колонны насосно-компрессорных труб включает гидроцилиндр с переводником, плунжер с радиальными отверстиями, подпружиненный толкатель с кольцевой проточкой и кольцевой поршень.

Изобретение относится к области нефте- и газодобычи, а именно к способам восстановления проницаемости скважин, и может быть использовано для ремонта скважин. Способ включает воздействие на скважинную жидкость с помощью лазерного излучения с энергией, обеспечивающей возникновение в жидкости плазменных пробоев.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для воздействия на призабойную зону импульсом депрессии для повышения производительности скважин, эксплуатирующихся штанговыми глубинно-насосными установками.

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности, а именно к импульсной гидроударной обработке призабойной зоны пласта - ПЗП и освоению скважин. Обеспечивает повышение эффективности и технологичности способа и устройства за счет увеличения мощности и вариативности гидравлического воздействия на ПЗП при упрощении устройства и способа.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для увеличения объема откачиваемого флюида, повышения коэффициента извлечения нефти, ее дебита, а также для уменьшения выпадения на элементах скважинного пространства естественных гидратных и гидрато-углеводородных отложений.

Изобретение относится к области добычи метана в зоне угольных пластов. Технический результат - увеличение добычи угольного метана, уменьшение энергозатрат, повышение безопасности и экологичности процесса. По способу создают акустические, электрические, механические и гидродинамические сжимающе-растягивающие напряжения путем воздействия периодическими короткими импульсами за счет взрыва калиброванного проводника, размещенного в рабочем интервале скважины. Эту энергию взрыва подводят к угольному пласту. При этом в скважине создают щелевую перфорацию, ориентируемую по направлениям основных напряжений в угольном пласте. Создают дополнительную щелевую перфорацию в проницаемых вмещающих угольный пласт породах. Направление дополнительной щелевой перфорации ориентируют по направлениям основных напряжений вмещающих угольный пласт пород. Этим усиливают акустическую и гидродинамическую кавитацию пузырей газа, выделяемых из угля, трещин, микротрещин, пор, микропор, капилляров, микрокапилляров угольного пласта. Трещины и микротрещины создают и в проницаемых вмещающих угольный пласт породах. Это способствует развитию сети аномальной микротрещиноватости в угольном пласте и дополнительных трещин и микротрещин в проницаемых вмещающих угольный пласт породах. Все в целом обеспечивает максимальную десорбцию и диффузию метана. 5 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено в системе поддержания пластового давления. Устройство включает полый корпус с крышкой, в которой выполнены каналы подачи рабочего агента, и дном с выпускным каналом, расположенным в нем концентрично и имеющем площадь поперечного сечения, большую площади поперечного сечения канала подачи рабочего агента для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган, который образует с корпусом рабочие камеры. Подвижный рабочий орган выполнен в виде усеченного эллипса, установленного в корпусе на опоре скольжения и выполненного в виде оси с соотношением длин плеч верхнего и нижнего концов 1:2. В рабочем органе выполнен канал с возможностью сообщать рабочую камеру, опору скольжения с выпускным каналом дна корпуса, под дном расположена насадка с сообщающимся выпускным каналом и с радиальными отверстиями одинаковой площади поперечного сечения. Общая площадь поперечного сечения отверстий равна площади поперечного сечения выпускного канала. Нижняя поверхность крышки и верхняя поверхность дна выполнены в виде образующей цилиндра с возможностью перемещения по ним верхнего и нижнего плеч рабочего органа и изоляцией рабочих камер. Технический результат заключается в повышении длительной эффективности стационарной импульсной закачки жидкости. 2 ил.

Наверх