Способ добычи нефти

Изобретение относится к добыче нефти. Технический результат - повышение энергоэффективности добычи нефти и коэффициента ее извлечения. В способе добычи нефти, включающем разработку залежи по меньшей мере одной парой скважин, состоящей из нагнетательной и добывающей скважин, разогрев продуктивного пласта путем циклической закачки теплоносителя и отбор нефти из добывающей скважины, в качестве теплоносителя используют пар, вырабатываемый из жидкости погружным центробежным насосом, установленным в нагнетательную скважину, причем насос снабжен клапанным устройством, предназначенным для циклического выпуска перегретого пара в скважину с целью волнового воздействия на продуктивный пласт. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам добычи нефти тепловыми методами и может использоваться для добычи высоковязких нефтей и для увеличения коэффициента извлечения нефти из низко дебитных скважин.

Известны способы добычи нефти тепловыми методами по патентам: RU 2296856 С1, МПК⁷ Е21В 43/24; RU 2310743 С1, МПК⁷ Е21В 43/24; RU 2387821 С1, МПК⁷ Е21В 43/24; RU 2436943 С1, МПК⁷ Е21В 43/24; RU 2477785 С1, МПК⁷ Е21В 43/24; RU 2480579 С2, МПК⁷ Е21В 43/24.

Основной недостаток этих способов заключается в том, что источник тепловой энергии расположен вне нагнетательной скважины и при подаче теплоносителя к продуктивному пласту теряется значительная часть тепловой энергии.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ добычи тяжелой или битуминозной нефти, известный по патенту RU 2399754 С1, МПК⁶ Е21В 43/24, от 11.09.2009 г, включающий закачку пара в продуктивный пласт, создание паровой камеры в пласте и отбор продукции, отличающийся тем, что в скважину спускают колонну труб, оборудованную снизу эжектором-смесителем с камерой низкого давления, межтрубное пространство скважины выше продуктивного пласта изолируют пакером, по колонне труб производят закачку воды, нагретой до температуры, превышающей температуру парообразования при пластовом давлении, и под давлением, превышающим давление парообразование таким образом, что обеспечивают переход воды в парообразное состояние в инжекторе-смесителе, засасывание из подпакерного пространства продукции пласта - нефти, перемешивание ее с паром и закачку в продуктивный пласт до повышения внутрипластового давления на 10-13%, после чего закачку пара прекращают и переходят к отбору продукции пласта.

Основной недостаток этого способа, как и вышеупомянутых способов, заключается в том, что источник тепловой энергии расположен вне нагнетательной скважины и при подаче теплоносителя к продуктивному пласту теряется значительная часть тепловой энергии.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в повышении энергоэффективности добычи нефти и коэффициента ее извлечения.

Указанная задача в способе добычи нефти, включающем разработку залежи по меньшей мере одной парой скважин, состоящей из нагнетательной и добывающей скважин, разогрев продуктивного пласта путем циклической закачки теплоносителя и отбор нефти из добывающей скважины, решается тем, что в качестве теплоносителя используют пар, вырабатываемый из жидкости погружным центробежным насосом, установленным в нагнетательную скважину, причем насос снабжен клапанным устройством, предназначенным для циклического выпуска перегретого пара в скважину с целью волнового воздействия на продуктивный пласт.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен фронтальный разрез нефтяной залежи.

Способ добычи нефти включает разогрев продуктивного пласта 1 погружным центробежным насосом 2 (далее насос), установленным в нагнетательную скважину 3, путем нагревания этим насосом и превращения в пар 4 в нагнетательной скважине 3 закачиваемой жидкости 5, например, по насосно-компрессорным трубам (далее НКТ) 6. С целью исключения перегрева электродвигатель 7 насоса 2 изолирован пакером 8 от паросодержащего участка нагнетательной скважины 3. Выпуск перегретой жидкости из насоса 2 осуществляется через клапанное устройство 9, отрегулированное на давление, соответствующее напору насоса 2. Клапанное устройство 9 выпускает пар порциями с частотой срабатывания клапана. Это создает волновое воздействие на пласт, которое повышает коэффициент извлечения нефти. Добывающая скважина 10 с насосом 11 и электродвигателем 12 располагается ниже нагнетательной скважины 4, примерно на 5 м у подножья продуктивного пласта. Разогретая нефть 13 вместе с охлажденным паром стекает в скважину 10 и откачивается из нее насосом 11 через НКТ 14 и клапан 15.

Известно, что для превращения жидкости в пар требуется количество теплоты, равное

где m - масса жидкости, кг;

L - удельная теплота парообразования, Дж/кг.

Для превращения потока жидкости в пар потребуется тепловая мощность насоса, равная

где m' - масса потока жидкости, кг/с.

Соответственно коэффициент полезного действия (КПД) насоса будет равен

где N - потребляемая мощность насосом, Вт.

где H - напор насоса, м;

g - ускорение свободного падения, м/с².

С учетом формул (2), (3) и (4) для превращения в пар закачиваемой жидкости в нагнетательную скважину потребуется насос мощностью

и напором

При этом температура жидкости в насосе составит

где Т₀ - начальная температура жидкости, °С;

С_р - удельная теплоемкость жидкости, Дж/кг×град.

Добычу нефти осуществляют следующим образом: в нагнетательную скважину 3 устанавливают погружной центробежный насос 2 с электродвигателем 7 мощностью, рассчитанной по формуле (5), и пакером 8. В насос 2 поступает жидкость 5, например вода, через кожух (не показан) электродвигателя 7. Насос 2 должен создавать напор не менее напора (6). Клапанное устройство 9 настраивают на давление, соответствующее напору (6). Это создает режим работы насоса 2 с низким КПД, и почти вся мощность (5), потребляемая насосом 2, расходуется на нагрев жидкости 5. При этом жидкость 5 нагревается до температуры (7), а ее давление повышается. Клапанное устройство 9 циклически открывается и выпускает порциями перегретую жидкость 5 в нагнетательную скважину 3 в виде пара 4. Пар 4 проникает в продуктивный пласт 1, разогревает нефть 13, охлаждается и вместе с нефтью стекает в добывающую скважину 10. Насос 11 через НКТ 14 и клапан 15 откачивает разогретую нефть 13 и конденсат пара из добывающей скважины 10.

Циклическое срабатывание клапанного устройства 9 при выпуске пара 4 в нагнетательную скважину 3 создает волновое воздействие пара 4 на продуктивный пласт 1. Это увеличивает коэффициент извлечения нефти из продуктивного пласта.

Согласно вышеприведенным формулам, например, для создания 0,25 кг пара в секунду (21600 кг/сут) в нагнетательной скважине потребуется насос мощностью 570 кВт и напором 2323 м, если его КПД будет равен 1%. При этом температура жидкости в насосе составит 295°С.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в повышении энергоэффективности добычи нефти и коэффициента ее извлечения.

Способ добычи нефти, включающий разработку залежи по меньшей мере одной парой скважин, состоящей из нагнетательной и добывающей скважин, разогрев продуктивного пласта путем циклической закачки теплоносителя и отбор нефти из добывающей скважины, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя используют пар, вырабатываемый из жидкости погружным центробежным насосом, установленным в нагнетательную скважину, причем насос снабжен клапанным устройством, предназначенным для циклического выпуска перегретого пара в скважину с целью волнового воздействия на продуктивный пласт.