Патент на изобретение №2305764

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ ТЯЖЕЛОЙ ВЯЗКОЙ НЕФТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей 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 нефтеносным пластом и водоносным пропластком трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым и обратным клапанами. Рабочие отверстия состоят из двух групп – верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив нефтеносного пласта и водоносного пропластка. При этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше нефтеносного пласта и водоносного пропластка, соответственно, верхним и нижним пакерами. Трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщен с нефтеносным пластом через верхнюю группу рабочих отверстий, обратный клапан и внутреннюю полость трубопровода для перекачки разогретой нефти. Внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с водоносным пропластком, при подъеме плунжерного насоса выше седла, через нижнюю группу рабочих отверстий посредством прямого клапана. 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, который распространяется глубоко в пласт, разогревая последний, а по мере последующей добычи пласт остывает, снижая проницаемость по нефти отдаленных зон продуктивного пласта;

– во-вторых, 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 продукции 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 и обратным клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух групп – верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив продуктивного пласта и водоносного пропластка, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше нефтеносного пласта и водоносного пропластка, соответственно, верхним и нижним пакерами, причем трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщается с нефтеносным пластом через верхнюю группу рабочих отверстий, обратный клапан и внутреннюю полость трубопровода, при этом внутренняя полость трубопровода также сообщается с водоносным пропластком через нижнюю 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 процесс добычи продукции из нефтеносного пласта.

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

Трубопровод 6 расположен внутри эксплуатационной колонны 1 и оснащен прямым 7 и обратным 8 клапанами. Пространство между эксплуатационной колонной 1 и трубопроводом 6 разобщено выше нефтеносного пласта 4 и водоносного пропластка 5, соответственно, верхним 9 и нижним 10 пакерами. Трубопровод 6 выше прямого 7 и обратного 8 клапанов оснащен седлом 11, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра 12 (см. фиг.2) плунжерного насоса 13. Плунжерный насос 13 спущен в трубопровод 6 посредством колонны насосных штанг 14 и сообщается с нефтеносным пластом 4 через верхнюю группу рабочих отверстий 2, обратный клапан 8 и внутреннюю полость 15 трубопровода 6. Внутренняя полость 15 трубопровода 6 также сообщается с водоносным пропластком 5 через нижнюю группу рабочих отверстий 3 посредством прямого клапана 7. Нижний конец трубопровода 6 заглушен и опирается на забой 16.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти работает следующим образом.

Перед началом добычи тяжелой вязкой нефти из нефтеносного пласта 4 (см. фиг.1) приподнимают с устья скважины с помощью грузоподъемного агрегата (не показано) посредством колонны насосных штанг 14 плунжерный насос 13 на 1-2 метра выше седла 11, преодолев усилие фиксации цилиндра 12 плунжерного насоса 13 относительно замкового элемента (не показано), установленного в седле 11.

Затем по трубопроводу 6 через его внутреннюю полость 15, прямой клапан 7 и нижнюю группу рабочих отверстий 3 нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в водоносный пропласток 5, при этом обратный клапан 8 закрывается.

Водоносный пропласток 5 разогревается и передает тепло вверх сначала на подошву нефтеносного пласта 4 и далее прогревает весь нефтеносный пласт 4 по его высоте (мощности), причем основная зона прогрева приходится на приствольную зону эксплуатационной колонны 1, то есть районы расположения верхних 2 и нижних 3 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 нефтеносного пласта 4, расстояние между нефтеносным пластом 4 и водоносным пропластком 5, степень вязкости нефти и т.п. Проникновение теплоносителя в нефтеносный пласт 4 исключается с помощью пакеров 9 и 10, установленных соответственно выше нефтеносного пласта 4 и водоносного пропластка 5.

По прошествии времени на нагнетание теплоносителя доспускают с устья скважины посредством грузоподъемного агрегата колонну штанг 14 (см. фиг.2) с плунжерным насосом 13, который, преодолев усилие фиксации замкового элемента, своим цилиндром 12 герметично садится в седло 11.

Далее посредством привода (не показано), расположенного на устье скважины, запускают плунжерный насос 13 в работу (см. фиг.2), при этом разогретая тяжелая вязкая нефть из нефтеносного пласта 4 через верхнюю группу рабочих отверстий 2 эксплуатационной колонны 1 и обратный клапан 8 поступает во внутреннюю полость 15 трубопровода 6 на прием плунжерного насоса 13.

Плунжерный насос 13 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 (не показано), установленный на устье скважины, который отключает привод плунжерного насоса 13. Далее необходимо закачивать теплоноситель и весь вышеописанный цикл повторяется.

В процессе закачки теплоносителя в водоносный пропласток 5 прогреваются все детали устройства, в том числе имевшие контакт с тяжелой вязкой нефтью, такие как прямой 7 и обратный 8 клапана, что благоприятно для последующей работы устройства.

Предлагаемое устройство исключает прямое проникновение теплоносителя в нефтеносный пласт, поскольку закачка теплоносителя производится в водоносный пропласток, передающий тепло вверх в нефтеносный пласт, при этом отбор продукции производится посредством плунжерного насоса. Кроме того, повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине связано с прогревом продуктов нефтеносного пласта, в основном, в приствольной зоне эксплуатационной колонны.

Существенным условием эффективности применения предлагаемого устройства является небольшая мощность водоносного пропластка для предотвращения непроизводственных потерь на его прогрев. Все выше отмеченные факторы повышают технико-экономические показатели добычи тяжелой вязкой нефти, 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 нефтеносным пластом и водоносным пропластком трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым и обратным клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух групп – верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив нефтеносного пласта и водоносного пропластка, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше нефтеносного пласта и водоносного пропластка соответственно верхним и нижним пакерами, причем трубопровод выше клапанов оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной установки цилиндра плунжерного насоса, который сообщен с нефтеносным пластом через верхнюю группу рабочих отверстий, обратный клапан и внутреннюю полость трубопровода для перекачки разогретой нефти, при этом внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с водоносным пропластком при подъеме плунжерного насоса выше седла через нижнюю группу рабочих отверстий посредством прямого клапана.

РИСУНКИ