Патент на изобретение №2305761

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ ТЯЖЕЛОЙ ВЯЗКОЙ НЕФТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистой нефти. Обеспечивает исключение контакта теплоносителя с продукцией скважины путем отбора продукции посредством штангового насоса, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя. Сущность изобретения: устройство содержит эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод. Согласно изобретению в скважине с верхним, нижним нефтеносными пластами и пропластком с подвижной водой трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым клапаном, верхним и нижним обратным клапанами, а рабочие отверстия состоят из трех групп – верхней, средней и нижней, крайние из которых расположены напротив нефтеносных пластов, а средний – напротив пропластка с подвижной водой. При этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше верхнего нефтеносного пласта, пропластка с подвижной водой и нижнего нефтеносного пласта соответственно верхним, средним и нижним пакерами. Причем трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщен с верхним и нижним нефтеносными пластами соответственно через верхнюю и нижнюю группы рабочих отверстий, а также верхний и нижний обратные клапана и внутреннюю полость трубопровода для перекачки разогретой нефти. При этом внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с пропластком, содержащим подвижную воду, при подъеме плунжерного насоса выше седла, через среднюю группу рабочих отверстий посредством прямого клапана для нагнетания теплоносителя. 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти.

Известен способ добычи вязкой нефти или битума из пласта (авторское свидетельство №834339, Е21В 43/24, опубл. БИ №20 от 30.05.1981 г.), осуществляемый устройством, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями напротив продуктивного пласта.

Недостатками конструкции данного устройства являются:

– во-первых, закачку теплоносителя производят непосредственно в продуктивный пласт, что может быть затруднено из-за ничтожно малых значений фазовой проницаемости по флюиду-теплоносителю;

– во-вторых, в продуктивный интервал теплоноситель частично оттесняет из прискважинной зоны вязкую нефть, приводя при последующей добыче к увеличенной обводненности продукции, снижению проницаемости по нефти и связанным с этим ростом эксплуатационных затрат;

– в-третьих, разогретая часть продуктивного пласта при последующей добыче из него быстро остывает за счет выноса тепла вместе с отбираемыми флюидами, снижая проницаемость отдаленных зон продуктивного пласта;

– в-четвертых, область применения устройства ограничена и осуществима только в скважинах с высоким пластовым давлением, поскольку добыча осуществляется без применения насоса.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (патент RU №2098615 Е21В 43/24, опубл. БИ №34 от 10.12.1997 г.), содержащее нагнетательные и эксплуатационные колонны с рабочими отверстиями на нижних концах, при этом нагнетательные и эксплуатационные колонны охвачены жестко соединенными с ним трубопроводами, каждый из которых выполнен с возможностью прокачки по нему теплоносителя с обеспечением циркуляции последнего с поверхности земли – нефтяной пласт – на поверхность земли.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

– во-первых, требуется, как минимум, две скважины (нагнетательная и эксплуатационная), и в случае отсутствия на кусте нагнетательной скважины невозможна работа устройства, а при отдаленном нахождении нагнетательной скважины от эксплуатационной возрастает длина трубопровода, связывающего их, в связи с чем увеличивается металлоемкость конструкции;

– во-вторых, теплоноситель (горячий водяной пар) закачивается непосредственно в пласт, при этом максимальный прогрев приходится на нагнетательную скважину, где затрачивается большая часть тепла;

в-третьих, продукция отбирается только за счет пластового давления в продуктивном пласте, поддерживаемого усилием нагнетания теплоносителя, что увеличивает затраты на его подготовку.

Технической задачей изобретения является исключение контакта теплоносителя с продукцией скважины путем отбора продукция посредством штангового насоса, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя.

Указанная задача решается устройством для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод.

Новым является то, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым клапаном, верхним и нижним обратными клапанами, а рабочие отверстия состоят из трех групп – верхней, средней и нижней, крайние из которых расположены напротив нефтеносных пластов, а средний – напротив пропластка с содержанием подвижной воды, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше верхнего нефтеносного пласта, пропластка с содержанием подвижной воды и нижнего нефтеносного пласта соответственно верхним, средним и нижним пакерами, причем трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщается с верхним и нижним нефтеносными пластами соответственно через верхнюю и нижнюю группы рабочих отверстий, а также верхний и нижний обратные клапана и внутреннюю полость трубопровода, при этом внутренняя полость трубопровода сообщается также с пропластком, содержащим подвижную воду, через среднюю группу рабочих отверстий посредством прямого клапана.

На фиг.1 схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процессе закачки теплоносителя.

На фиг.2 схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процессе добычи продукции из нефтеносного пласта.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (см. фиг.1) состоит из эксплуатационной колонны 1 с тремя группами рабочих отверстий – верхней 2, средней 3 и нижней 4, которые расположены соответственно напротив верхнего нефтеносного пласта 5, пропластка с содержанием подвижной воды 6 и нижнего нефтеносного пласта 7, а также трубопровода 8, представляющего собой колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), расположенного внутри эксплуатационной колонны 1.

Трубопровод 8 расположен внутри эксплуатационной колонны 1 и оснащен прямым 9, верхним 10 и нижним 11 обратными клапанами. Пространство между эксплуатационной колонной 1 и трубопроводом 8 выше верхнего нефтеносного пласта 5, пропластка с содержанием подвижной воды 6 и нижнего нефтеносного пласта 7 разобщено соответственно верхним 12, средним 13 и нижним 14 пакерами. Трубопровод 8 выше прямого 9, верхнего 10 и нижнего 11 обратного клапанов оснащен седлом 15, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра 16 (см. фиг.2) плунжерного насоса 17. Плунжерный насос 17 спущен в трубопровод 8 посредством колонны насосных штанг 18 и сообщается с верхним 5 и нижним 7 нефтеносными пластами. Трубопровод 8 ниже нижнего пакера 14 снабжен радиальными отверстиями 19.

С верхним нефтеносным пластом 5 плунжерный насос 17 сообщается через верхнюю группу рабочих отверстий 2, верхний обратный клапан 10 и внутреннюю полость 20 трубопровода 8, а с нижним нефтеносным пластом 7 плунжерный насос 17 сообщается через нижнюю группу рабочих отверстий 4, радиальные отверстия 18 трубопровода 8, нижний обратный клапан 11 и внутреннюю полость 20 трубопровода 8.

Внутренняя полость 20 трубопровода 8 также сообщается с пропластком, содержащим подвижную воду 6, через среднюю группу рабочих отверстий 3 посредством прямого клапана 9. Нижний конец трубопровода 8 заглушен и опирается на забой 21.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти работает следующим образом.

Перед началом добычи тяжелой вязкой нефти из верхнего 5 и нижнего 7 нефтеносных пластов (см. фиг.1) приподнимают с устья скважины с помощью грузоподъемного агрегата (на фиг.1 и 2 не показано) посредством колонны насосных штанг 18 плунжерный насос 17 на 1-2 метра выше седла 15, преодолев усилие фиксации цилиндра 16 плунжерного насоса 17 относительно замкового элемента (на фиг.1 и 2 не показано), установленного в седле 15. Затем по трубопроводу 8 через его внутреннюю полость 20, прямой клапан 9 и среднюю группу рабочих отверстий 3 нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в пропласток с содержанием подвижной воды 6, при этом верхний 10 и нижний 11 обратные клапана закрываются.

Пропласток с содержанием подвижной воды 6 разогревается и передает тепло как вверх на подошву верхнего нефтеносного пласта 5, так и вниз на кровлю нижнего нефтеносного пласта 7, а затем эти пласты прогреваются по всей высоте (мощности), причем основная зона прогрева приходится на приствольную зону эксплуатационной колонны 1, то есть районы расположения верхней 2, средней 3 и нижней 4 групп рабочих отверстий эксплуатационной колонны 1.

Нагнетание теплоносителя продолжают определенное время, которое задается опытным или расчетным путем и зависит от таких показателей, как глубина расположения верхнего 5 и нижнего 7 нефтеносных пластов, расстояние между верхним 5 и нижним 7 нефтеносными пластами и пропластком с содержанием подвижной воды 6, степени вязкости нефти и т.п. Прямое проникновение теплоносителя в верхний нефтеносный пласт 4 исключается с помощью среднего пакера 13, установленного над пропластком с содержанием подвижной воды 6, а в нижний нефтеносный пласт 7 – с помощью нижнего пакера 14, установленного под пропластком с содержанием подвижной воды 6.

По прошествии времени на нагнетание теплоносителя доспускают с устья скважины посредством грузоподъемного агрегата колонну насосных штанг 18 (см. фиг.2) с плунжерным насосом 17, который, преодолев усилие фиксации замкового элемента, своим цилиндром 16 герметично садится в седло 15. Далее посредством привода (на фигурах не показано), расположенного на устье скважины, запускают плунжерный насос 17 в работу (см. фиг.2), при этом разогретая тяжелая вязкая нефть из верхнего нефтеносного пласта 5 и нижнего нефтеносного пласта 7 поступает на прием плунжерного насоса 17.

Из верхнего нефтеносного пласта 5 разогретая тяжелая вязкая нефть через верхнюю группу рабочих отверстий 2 эксплуатационной колонны 1 и верхний обратный клапан 10 поступает во внутреннюю полость 20 трубопровода 8 на прием плунжерного насоса 13, а из нижнего нефтеносного пласта 7 через нижнюю группу рабочих отверстий 4 эксплуатационной колонны 1 и нижний обратный клапан 11 поступает также во внутреннюю полость 20 трубопровода 8 на прием плунжерного насоса 13, при этом прямой клапан 9 закрывается.

Плунжерный насос 17 перекачивает разогретую тяжелую вязкую нефть на поверхность. По мере извлечения разогретой тяжелой вязкой нефти пласт остывает, и в определенный момент подъем нефти на поверхность прекращается, на что реагирует датчик (на фигурах не показано), установленный на устье скважины, который отключает привод плунжерного насоса 17. Далее необходимо закачивать теплоноситель и весь вышеописанный цикл повторяется. В процессе закачки теплоносителя в пропласток с содержанием подвижной воды 6 прогреваются все детали устройства, в том числе имеющие контакт с тяжелой вязкой нефтью, такие как прямой 9, верхний 10 и нижний 11 обратные клапана, что благоприятно для последующей работы устройства.

Предлагаемое устройство исключает прямое попадание теплоносителя в продукты нефтеносного пласта, поскольку закачка теплоносителя производится в пропласток, содержащий подвижную воду, служащий эффективным проводником теплоносителя в отдаленные зоны и являющийся аккумулятором тепла, передающим тепло вверх и вниз в нефтеносные пласты, при этом отбор продукции производится посредством плунжерного насоса. Теплоноситель распространяется по пропластку с содержанием подвижной воды и постепенно проникает в подошву вышележащего и кровлю нижележащего нефтеносных пластов и помимо разогрева пласта частично выполняет роль вытесняющего агента и поддержания пластового давления.

Кроме того, повышение эффективности добычи продукции связано с прогревом нефтеносного пласта в зоне питания скважины, выполняющей роль нагнетательной и добывающей скважины. Все выше отмеченные факторы повышают технико-экономические показатели добычи тяжелой вязкой нефти и сокращают затраты на подготовку теплоносителя.

Формула изобретения

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащее эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод, отличающееся тем, что в скважине с верхним, нижним нефтеносными пластами и пропластком с подвижной водой трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым клапаном, верхним и нижним обратным клапанами, а рабочие отверстия состоят из трех групп – верхней, средней и нижней, крайние из которых расположены напротив нефтеносных пластов, а средний – напротив пропластка с подвижной водой, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше верхнего нефтеносного пласта, пропластка с подвижной водой и нижнего нефтеносного пласта соответственно верхним, средним и нижним пакерами, причем трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщен с верхним и нижним нефтеносными пластами соответственно через верхнюю и нижнюю группы рабочих отверстий, а также верхний и нижний обратные клапаны и внутреннюю полость трубопровода для перекачки разогретой нефти, при этом внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с пропластком, содержащим подвижную воду, при подъеме плунжерного насоса выше седла, через среднюю группу рабочих отверстий посредством прямого клапана для нагнетания теплоносителя.

РИСУНКИ