Патент на изобретение №2398722

(54) СПОСОБ ЗАКАЧКИ УГЛЕВОДОРОДОВ В ПРОНИЦАЕМЫЙ ПЛАСТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и, в частности, к области очистки и закачки в проницаемые горные породы углеводородов для их хранения, а также может быть использовано при эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений, в продукции которых содержится сероводород. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки и закачки в проницаемый пласт углеводородной продукции. Сущность изобретения: способ включает бурение скважины, вскрытие проницаемого пласта, сооружение каверны выше проницаемого пласта и сообщение ее со стволом скважины, заполнение каверны жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, закачку в скважину подлежащей хранению продукции или ее смеси с окислителем или жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода. Согласно изобретению плотность заполняющего каверну жидкого поглотителя/нейтрализатора устанавливают выше плотности закачиваемой в скважину сероводородсодержащей продукции или ее смеси с окислителем. В скважину спускают компоновку из двух концентрически расположенных колонн труб. Башмак наружной колонны труб располагают между дном каверны и кровлей вскрытого скважиной проницаемого пласта. Кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной в интервале ниже дна каверны разобщают пакером, выше которого в стенках наружной колонны труб имеются расположенные радиально вставки со струйно-диспергирующими каналами, сообщающими внутреннюю полость наружной колонны труб с каверной. В интервале выше каверны располагают патрубки, сообщающие кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной с полостью внутренней колонны труб. В интервале ниже радиальных вставок со струйно-диспергирующими каналами кольцевое пространство между наружной и внутренней колоннами труб разобщают пакером. В нижней части внутренней колонны труб располагают циркуляционный клапан, с помощью которого устанавливают режимы закачки продукции в проницаемый пласт, извлечения из каверны или регенерации в каверне отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области очистки и закачки в проницаемые горные породы углеводородов в целях их хранения, и может быть использовано в процессе эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений, в продукции которых содержится сероводород.

Известны способы очистки газа от сероводорода по Ав. Св. СССР 555904, Ав. св. СССР SU 617882, Ав. св. СССР SU 645687, Ав. св. СССР SU 820022, по патенту RU 2116121, RU 2320399, по заявке 2007112710, согласно которым в процессе очистки применяют различные сорбенты и/или нейтрализующие вещества – окислители сероводорода.

Недостатком данных способов является необходимость сооружения металлоемких наземных, очистных сооружений, поддерживать в них заданный технологический режим, а также меры технической и экологической безопасности, что сопряжено с большими затратами.

11, 1978).

Недостатком данного способа является то, что при повышенном содержании сероводорода в закачиваемом газе из-за отложения в фильтрационных каналах серы и образованных на ее основе соединений проницаемость породы в процессе закачки уменьшается, что затрудняет закачку газа в течение длительного времени и сопряжено с большими энергетическими затратами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, описанный в патенте RU 2085456, согласно которому при закачке в скважине осуществляют очистку продукта от сероводорода путем его окисления, для чего в продукт нагнетают кислородсодержащий газ, реакцию которого с продуктом осуществляют в колонне скважины в пористой среде и в объеме резервуара – хранилища, а по завершении реакции для удаления кислых газов в резервуар – хранилище подают щелочной раствор.

Недостатком данного способа является то, что окислительные реакции протекают в пространстве, образованном между зернами пористой среды, которой заполняют колонну скважины, и в объеме искусственного подземного резервуара – хранилища. При этом твердые продукты, в том числе сера, образующиеся в процессе реакции сероводорода с окислителем, оседают в порах среды, заполняющей колонну скважины, за счет чего увеличиваются потери давления на трение при закачке смеси газов в подземный резервуар – хранилище, увеличиваются потери энергии на закачку газов.

Предлагаемый способ лишен отмеченных недостатков.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение эффективности очистки и закачки в проницаемый пласт углеводородной продукции, содержащей сероводород, в целях ее хранения и дальнейшего использования.

Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на очистку и закачку в проницаемый пласт углеводородной продукции, содержащей сероводород, без заполнения ствола скважины пористым материалом и увеличения гидродинамических сопротивлений на трение в стволе скважины во время закачки в нее продукции и окислителя.

Техническая задача решается за счет того, что в способе закачки углеводородов в проницаемый пласт, включающий бурение скважины, вскрытие проницаемого пласта, сооружение каверны выше проницаемого пласта и сообщение ее со стволом скважины, заполнение каверны жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, закачку в скважину подлежащей хранению продукции или ее смеси с окислителем или жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, плотность заполняющего каверну жидкого поглотителя/нейтрализатора устанавливают выше плотности закачиваемой в скважину сероводородсодержащей продукции или ее смеси с окислителем, в скважину спускают компоновку из двух концентрически расположенных колонн труб, башмак наружной колонны труб располагают между дном каверны и кровлей вскрытого скважиной проницаемого пласта, а кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной в интервале ниже дна каверны разобщают пакером, выше которого в стенках наружной колонны труб имеются расположенные радиально вставки со струйно-диспергирующими каналами, сообщающими внутреннюю полость наружной колонны труб с каверной, а в интервале выше каверны располагают патрубки, сообщающие кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной с полостью внутренней колонны труб, в интервале ниже радиальных вставок со струйно-диспергирующими каналами кольцевое пространство между наружной и внутренней колоннами труб разобщают пакером, а в нижней части внутренней колонны труб располагают циркуляционный клапан, с помощью которого устанавливают режимы закачки продукции в проницаемый пласт, извлечения из каверны или регенерации в каверне отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода; регенерацию отработанного поглотителя/нейтрализатора сероводорода осуществляют путем подачи с поверхности в каверну, через расположенные в стенках наружной трубы радиальные вставки со струйно-диспергирующими каналами, окислителя с плотностью, ниже плотности находящейся в каверне жидкости.

Сущность предлагаемого способа закачки углеводородов в проницаемый пласт заключается в том, что плотность заполняющего каверну жидкого поглотителя/нейтрализатора устанавливают выше плотности закачиваемой в скважину сероводородсодержащей продукции или ее смеси с окислителем, в скважину спускают компоновку из двух концентрически расположенных колонн труб, башмак наружной колонны труб располагают между дном каверны и кровлей вскрытого скважиной проницаемого пласта, а кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной в интервале ниже дна каверны разобщают пакером, выше которого в стенках наружной колонны труб имеются расположенные радиально вставки со струйно-диспергирующими каналами, сообщающими внутреннюю полость наружной колонны труб с каверной, а в интервале выше каверны располагают патрубки, сообщающие кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной с полостью внутренней колонны труб, в интервале ниже радиальных вставок со струйно-диспергирующими каналами кольцевое пространство между наружной и внутренней колоннами труб разобщают пакером, а в нижней части внутренней колонны труб располагают циркуляционный клапан, с помощью которого устанавливают режимы закачки продукции в проницаемый пласт, извлечения из каверны или регенерации в каверне отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода; регенерацию отработанного поглотителя/нейтрализатора сероводорода осуществляют путем подачи с поверхности в каверну, через расположенные в стенках наружной трубы радиальные вставки со струйно-диспергирующими каналами, окислителя с плотностью, ниже плотности находящейся в каверне жидкости.

Способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.

В скважине 1, вскрывшей проницаемый пласт 2, известными способами выше проницаемого пласта 2 образуют каверну 3, спускают в скважину компоновку, состоящую из наружной колонны труб 4, внутренней колонны труб 5, имеющей в верхней части заглушку 6 и патрубки 7, сообщающие внутреннюю полость труб с объемом, образованным между наружными стенками обсадной колонны 8, а в нижней части колонны труб 5 в стенках радиальные отверстия 9 и заслонку 10 с отверстием 11, в нижней части колонны труб 4 выше дна каверны 3 размещены радиальные насадки со струйно-диспергирующими каналами 12, кольцевое пространство между колоннами труб 4 и 5 ниже радиальных насадок со струйно-диспергирующими каналами 12 разобщено пакером 13, а кольцевое пространство между колонной труб 4 и обсадной колонной 8 ниже дна каверны 3 перекрыто пакером 14, в нижней части колонны труб 5 установлен пружинный циркуляционный клапан 15, имеющий внутреннюю полость 16, сообщенную с внутренней полостью колонны труб 4, и радиальные каналы 17, корпус пружинного циркуляционного клапана 15 опирается на пружину 18, в нижней части контактирующую с гайкой 19, на устье скважины установлены задвижки 20 и 21, а также манометры 22 и 23. Каверну 3 заполняют жидким с плотностью, выше плотности подаваемой в скважину продукции, поглотителем/нейтрализатором сероводорода, например, имеющем в составе алконаноламины, этаноламины или водные растворы переходных металлов, соединения трехвалентного железа (SU 645687) или трехвалентного железа в среде катализатора на основе бишофита (RU 2116121), или бишофитом, содержащим хромат щелочноземельного металла или его смесь с хроматом щелочного металла (RU 2320399), или смесью воды и гидроксида (оксида) щелочного или щелочноземельного металла (заявка 2007112710/15).

Осуществление способа. При закрытой задвижке 20 (фиг.1) и открытой задвижке 21 подлежащую очистке сероводордосодержащую продукцию или ее смесь с окислителем 24 в дисперсном виде через задвижку 21 подают в колонну труб 4, и далее – через радиальные насадки со струйно-диспергирующими каналами 12 – в каверну 3, где поток этой продукции контактирует с жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, и за счет разности плотностей поднимается в верхнюю часть каверны 3, после чего проходит через патрубки 7, полость колонны труб 5, поступает в циркуляционный клапан 15, и через его отверстия 17, совмещенные с радиальными отверстиями 9 в стенках колонны труб 5 – на забой скважины и в проницаемый пласт 2; в этот период для обеспечения совмещения отверстий 17 с отверстиями 9 внутри полости циркуляционного клапана 16 поддерживают давление, при котором верхняя часть пружины 18 находится в крайнем верхнем положении. В проницаемом пласте за счет контакта с минералами породы происходит дополнительная очистка продукции от остатков сероводорода.

Регенерация отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода, например бишофита, может осуществляться двумя вариантами:

– на поверхности в наземных установках, для чего находящуюся в каверне 3 жидкость извлекают на поверхность;

– непосредственно в каверне 3, с извлечением из каверны в последующем продуктов регенерации.

Извлечение отработанного поглотителя/нейтрализатора из каверны на поверхность. При перекрытых клапаном 15 отверстий 9 в нижней части колонны труб 5 и открытых задвижках 20 и 21 (фиг.2) через задвижку 20 подают в пространство между обсадной колонной 8 и колонной труб 4 вытесняющую среду 25 с плотностью, меньшей, чем плотность находящегося в каверне 3 отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода, который через радиальные насадки со струйно-диспергирующими каналами 12 поступает в полость колонны труб 4 и далее через задвижку 21 – на регенерацию в предназначенных для этого устройствах.

2320399. Подаваемый для регенерации окислитель 27 через задвижку 21 поступает в колонну труб 4 и далее – через радиальные насадки со струйно-диспергирующими каналами 12 в нижнюю часть каверны 3, барботирует там, перемешивается с находящимся в каверне 3 отработанным жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, в результате чего последний приобретает первоначальные свойства. Газы, выходящие в процессе регенерации поглотителя/нейтрализатора сероводорода из каверны 3 по кольцевому пространству между обсадными трубами 8 и колонной труб 4 поступают на устье скважины 1 и через задвижку 20 направляются на переработку или утилизацию.

Таким образом, процесс закачки в проницаемый пласт углеводородной продукции совмещается с ее очисткой: основной – в стволе скважины и/или в каверне, заполненной жидким поглотителем/нейтрализатором, и дополнительной – в проницаемом пласте, осуществляется циклически, с перерывами на регенерацию жидкого поглотителя/нейтрализатора. При наличии двух скважин они могут функционировать в циклическом режиме: в периоды, когда в одной скважине осуществляется очистка и закачка продукции в проницаемый пласт, во второй скважине осуществляется регенерация отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора или его извлечение на поверхность.

Использование предложенного способа дает следующие преимущества:

– сокращается объем и металлоемкость поверхностных сооружений для подготовки сероводородсодержащей продукции, закачиваемой в пласт;

– снижаются энергетические затраты;

– снижаются затраты, связанные с ремонтом и интенсификацией приемистости скважины;

– повышается техническая и экологическая безопасность процесса.

Формула изобретения

1. Способ закачки углеводородов в проницаемый пласт, включающий бурение скважины, вскрытие проницаемого пласта, сооружение каверны выше проницаемого пласта и сообщение ее со стволом скважины, заполнение каверны жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, закачку в скважину подлежащей хранению продукции или ее смеси с окислителем или жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, отличающийся тем, что плотность заполняющего каверну жидкого поглотителя/нейтрализатора устанавливают выше плотности закачиваемой в скважину сероводородсодержащей продукции или ее смеси с окислителем, в скважину спускают компоновку из двух концентрически расположенных колонн труб, башмак наружной колонны труб располагают между дном каверны и кровлей вскрытого скважиной проницаемого пласта, а кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной в интервале ниже дна каверны разобщают пакером, выше которого в стенках наружной колонны труб имеются расположенные радиально вставки со струйно-диспергирующими каналами, сообщающими внутреннюю полость наружной колонны труб с каверной, а в интервале выше каверны располагают патрубки, сообщающие кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной с полостью внутренней колонны труб, в интервале ниже радиальных вставок со струйно-диспергирующими каналами кольцевое пространство между наружной и внутренней колоннами труб разобщают пакером, а в нижней части внутренней колонны труб располагают циркуляционный клапан, с помощью которого устанавливают режимы закачки продукции в проницаемый пласт, извлечения из каверны или регенерации в каверне отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерацию отработанного поглотителя/нейтрализатора сероводорода осуществляют путем подачи с поверхности в каверну через расположенные в стенках наружной трубы радиальные вставки со струйно-диспергирующими каналами окислителя с плотностью, ниже плотности находящейся в каверне жидкости.

РИСУНКИ