Система для повышения эффективности эрлифта при откачке из недр пластового флюида

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке нефтяных залежей. Технический результат - повышение эффективности эрлифта и обеспечение возможности контроля давления и температур. Система для откачки пластового флюида содержит не менее двух скважин. Каждая из этих скважин оборудована двумя насосно-компрессорными трубами - НКТ, соединенными каналами гидродинамической связи. Нагнетательная скважина предназначена для закачивания по одному ее каналу раствора селитры, а по другому ее каналу - инициатора разложения селитры с возможностью прогрева продуктами экзотермической реакции каналов гидродинамической связи и окисления нефти в пласте. Добывающая скважина предназначена для контроля окисления нефти в пласте по выходу углекислого газа. Кроме того, нагнетательная скважина обеспечена возможностью прекращения экзотермической реакции и прокачки воздуха по каналам гидродинамической связи с обеспечением эрлифта и фонтанирования пластового флюида в добывающей скважине и возможности контроля гидродинамической связи между скважинами, температуры, мощности эрлифта и безопасности работ. Для этого в нагнетательной скважине на внешней НКТ установлен пакер, а по внутренней НКТ проложен кабель, соединяющий датчики давления и температуры, установленные около пакера и ниже него. В добывающей скважине установлены упомянутые датчики на выходе из НКТ и обеспечена возможность контроля состава выходящих газов. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке нефтяных залежей. Эрлифт применяют как инструмент для откачки жидкости из скважин методом «отдува». Для этого в скважину опускают двухрядный лифт, состоящий из двух насосно-компрессорных труб НКТ, располагаемых, как правило, соосно. В одну из них закачивают под воздух, «отдувая» уровень жидкости вниз. По другой трубе жидкость поднимается и фонтанирует.

Известно устройство, содержащее несколько труб, одна из которых - основная, причем все трубы связаны между собой, образуя внутри пространство для прокачки горюче-окислительного состава по скважине (RU 2224103, E21B 43/24, 20.02.2004).

Недостатком известного решения является сложность конструкции, в которой реагенты движутся по вертикальным соосным НКТ трубам, а реакция происходит в горизонтальных трубках, что ведет к неполному перемешиванию реагентов и низкому КПД реакции.

Наиболее близким техническим решением является устройство для откачки жидкости с помощью эрлифта, содержащее трубу, которая сообщается с резервуаром и герметичным баком, соединенным с насосами (RU 2440515, F04F 1/20, 20.01.2012).

Однако в устройстве-прототипе нижняя часть имеет управляющее устройство и не обеспечена приборами для контроля и оптимизации режима откачки жидкости. Поэтому откачиваемые жидкости с разными исходными или меняющимися в процессе реакции химическими составами имеют разную вязкость, в результате чего применение прототипа не гарантирует ламинарный режим потока и равномерную откачку без пульсаций и потерь мощности. При этом ценным признаком устройства, работа которого регулируется вручную или с помощью автоматики, является увеличение мощности эрлифта за счет подключения внешнего источника энергии.

Техническим результатом заявленного решения является повышение эффективности эрлифта путем увеличения его мощности за счет тепла, выделившегося при окислении части пластовой нефти кислородом воздуха при прокачке его через нагреваемый участок пласта от нагнетательной к добывающей скважине.

Система включает не менее двух скважин: нагнетательную и добывающую, соединенных гидродинамической (ГД)* связью, далее - «ГД каналом», проходящим по продуктивному пласту. На рисунке представлено внутрискважинное оборудование нагнетательной скважины, где 1 - продуктивный пласт, 2 - обсадная труба, 3 - внешняя насосно-компрессорная труба, НКТ, 4 - внутренняя насосно-компрессорная труба, НКТ; 5 - вход во внутреннюю НКТ; 6 - вход в кольцевой зазор между внутренней и внешней НКТ; 7 - вход в кольцевой зазор между внешней НКТ и обсадной трубой; 8 - пакер; 9 - кабель для передачи сигналов от датчиков температуры и давления в мобильную геофизическую лабораторию (МБЛ); 10 - прибор D=28 мм, датчик Р, Т, установленный около пакера; 11 - датчик температуры, установленный в зоне реакции; 12 - мобильная геофизическая лаборатория, в которой помещены приборы для регистрации и визуализации сигналов на экране компьютера, а также хроматограф для анализа проб жидкости и газа, откачиваемых из скважины, при этом на одном из трех (5-7) выходов устанавливается пробоотборник (не показан). Околоскважинное оборудование нагнетательной скважины включает МБЛ и компрессор, необходимый для прокачки воздуха по скважине и ГД каналу. Околоскважинное оборудование добывающей скважины - МБЛ, необходимая для контроля режима работы эрлифта. Внутрискважинное оборудование добывающей скважины отличается от такового нагнетательной скважины лишь отсутствием пакера.

Система функционирует следующим образом.

1. Контролирует операции приготовления и закачки в нагнетательную скважину водных растворов селитры и инициатора реакции (ИР) ее разложения с целью проведения реакции в скважине и ГД-канале.

2. Контролирует процесс реакции разложения селитры напротив продуктивного пласта и нагрев породы («коллектора») с нефтью до температуры, достаточной для окисления нефти в пласте воздухом (в среднем, до Т=200-250°C). При этом, по мере необходимости, через вход 7 подают воду под давлением с целью предотвратить смещение пакера при повышении давления в зоне реакции.

3. Определяет момент прекращения закачки жидких реагентов в нагнетательную скважину и начала закачки воздуха в ГД канал с целью формирования и повышения мощности эрлифта за счет тепла, выделившегося при окислении кислородом из воздуха нефти в пласте.

4. Контролирует режим работы эрлифта по динамике роста концентрации углекислого газа и по скорости откачки пластового флюида из добывающей скважины.

5. Контролирует температуру на выходе из ГД канала в добывающей скважине с целью ее понижения путем закачки воды в случае нагрева до температур (450-500°C), характерных для фронта устойчивого внутрипластового горения, что необходимо для предотвращения неконтролируемого выгорания нефти.

Система отличается от устройства-прототипа, в котором увеличение мощности эрлифта происходит за счет подключения внешнего источника энергии, не меняющего состав откачиваемой жидкости, тем, что предлагаемая система повышения эффективности эрлифта меняет состав откачиваемой жидкости путем насыщения ее газом, что существенно облегчает выход пластового флюида из пласта в скважину и движение его по стволу скважины на поверхность.

Участки надежной ГД-связи между пластом и скважиной геофизики определяют стандартным методом по понижению температуры в зоне выхода из пласта жидкости и газа (эффект Джоуля - Томпсона). Наличие ГД-связи по продуктивному пласту между двумя скважинами - это наличие измеряемого указанным методом (с некоторой задержкой) отклика изменения скорости потока (массопереноса), выходящего из пласта в одной скважине, на изменение давления в другой скважине.

На фигуре схематически представлена схема компоновки внутрискважинного (подземного) и устьевого оборудования нагнетательной скважины, в которой: 1 - продуктивный пласт, 2 - обсадная труба, 3 - внешняя насосно-компрессорная труба НКТ, 4 - внутренняя насосно-компрессорная труба; 5 - вход во внутреннюю НКТ; 6 - вход в кольцевой зазор между внутренней и внешней НКТ; 7 - вход в кольцевой зазор между внешней НКТ и обсадной трубой; 8 - пакер; 9 - кабель от датчиков температуры и давления к приборам мобильной геофизической лаборатории МГЛ; 10 - датчик температуры и давления около пакера; 11 - датчик температуры в зоне реакции; 12 - геофизическая лаборатория, в которой помещены приборы, в том числе, хроматограф для анализа проб жидкости и газа, откачиваемых из скважины. На входах 5 или 6 устанавливают пробоотборник (не показан). Сигналы от датчиков давления и температуры по кабелю 9, проложенному по НКТ 4, в МГЛ фиксируются на экране компьютера.

Система функционирует следующим образом.

На месторождении выбирают по крайней мере две скважины: нагнетательную и добывающую с гидродинамической связью. В нагнетательной скважине на первой стадии в обрабатываемую зону пласта 1 через вход 5 в НКТ по каналу закачивают раствор селитры, а через вход 6 закачивают инициатор ее разложения, при этом продукты экзотермической реакции прогревают ГД-канал. На второй стадии через вход 5 или 6, прекратив реакцию в нагнетательной скважине, прокачивают воздух по ГД-каналу. В добывающей скважине на любом из входов 5-7 регистрируют появление углекислого газа и газированного пластового флюида в режиме эрлифта и фонтанирования. В добывающей скважине, мощность эрлифта увеличивается за счет энергии, выделившейся в реакции окисления кислородом воздуха части пластовой нефти.

На всех стадиях контролируют давление и температуру датчиками 10 и 11, а в добывающей скважине также состав выходящих газов.

В целях безопасности работ контролируют процесс реакции разложения селитры напротив продуктивного пласта, приводящий к нагреву породы («коллектора») с нефтью до температуры, достаточной для последующего окисления нефти в пласте воздухом (в среднем до Т=200-250°C). При этом, по мере необходимости, через вход 7 в большой затруб закачивают воду под давлением с целью понижения температуры ниже предвзрывной, для применяемых реагентов.

В добывающей скважине контролирует по появлению углекислого газа процесс окисления кислородом воздуха части нефти в пласте, а также - расширение канала ГД-связи и повышение мощности эрлифта, который откачивает жидкость из добывающей скважины. Анализ газов осуществляется в МГЛ12.

В добывающей скважине контролируют также повышение температуры до характерной для фронта пластового горения (450-500°C) и ее понижение при закачке воды в зону реакции (до Т<400°C) с целью предотвращения бесполезного (не контролируемого) выгорания нефти.

Таким образом, заявляемая система позволяет усилить гидродинамические связи с добывающей скважиной (или скважинами), что оптимизирует процесс реакции в нагнетательной скважине, создавая условия для повышения мощности эрлифта в добывающей скважине в сочетании с обеспечением безопасности работ.

Система для откачки пластового флюида, содержащая не менее двух скважин, каждая из которых оборудована двумя насосно-компрессорными трубами - НКТ, соединенных каналами гидродинамической связи, при этом нагнетательная скважина предназначена для закачивания по одному ее каналу раствора селитры, а по другому ее каналу - инициатора разложения селитры с возможностью прогрева продуктами экзотермической реакции каналов гидродинамической связи и окисления нефти в пласте, добывающая скважина предназначена для контроля окисления нефти в пласте по выходу углекислого газа, кроме того, нагнетательная скважина обеспечена возможностью прекращения экзотермической реакции и прокачки воздуха по каналам гидродинамической связи с обеспечением эрлифта и фонтанирования пластового флюида в добывающей скважине и возможности контроля гидродинамической связи между скважинами, температуры, мощности эрлифта и безопасности работ, для чего в нагнетательной скважине на внешней НКТ установлен пакер, а по внутренней НКТ проложен кабель, соединяющий датчики давления и температуры, установленные около пакера и ниже него, а в добывающей скважине установлены упомянутые датчики на выходе из НКТ и обеспечена возможность контроля состава выходящих газов.