Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины

Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины

Реферат

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам заводнения пластов и поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений.

Известна трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины, содержащая водовод, задвижки (см. книгу: Еронин В.А. и др. Эксплуатация системы заводнения пластов. - М.: Недра, 1964, - с.218-222). Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины позволяет производить закачку насосами подготовленной на очистных сооружениях воды в нагнетательные скважины системы поддержания пластового давления и далее до пласта для восполнения его энергии, расходуемой при добыче нефти.

Недостатком трубной обвязки устьевой арматуры нагнетательной скважины является то, что при остановке работы насосов при наличии в единой гидродинамической системе водоводов нагнетательных скважин с разной приемистостью происходит излив жидкости из скважин с низкой приемистостью в скважины с высокой приемистостью, при этом трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины не обеспечивает защиту системы водоводов и призабойной зоны пласта высокоприемистых нагнетательных скважин от загрязнения нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из низкоприемистых нагнетательных скважин, накопление которых в призабойной зоне пласта приводит к снижению приемистости.

Наиболее близкими к предлагаемой являются "Типовые схемы трубной обвязки нагнетательной арматуры" для скважин различной приемистости (см. книгу: Нефтепромысловое оборудование: Комплект каталогов / Под ред. В.Г.Креца, В.Г.Лукьянова. - Томск: Изд-во Том. Ун-та, 1999, - с.I-16 - I-17), содержащие задвижки, обратные клапаны, водоводы. Типовые схемы трубной обвязки нагнетательной арматуры позволяют производить закачку насосами подготовленной на очистных сооружениях воды в нагнетательные скважины системы поддержания пластового давления и далее до пласта для восполнения его энергии, расходуемой при добыче нефти, и автоматически перекрывать с помощью обратного клапана поток воды при остановке работы насосов, не допуская тем самым излива жидкости из низкоприемистых скважин и сохраняя энергию пласта.

Недостатком типовых схем трубной обвязки нагнетательной арматуры является то, что при прекращении закачки и закрытии обратного клапана, установленного между водоводом и устьевой арматурой нагнетательной скважины, прекращается движение закачиваемой воды и образуются застойные участки в устьевой арматуре нагнетательной скважины и водоводе в приустьевой зоне нагнетательной скважины, при этом в зимний период возникает опасность замерзания воды в надземном участке водовода и устьевой арматуры нагнетательной скважины, что приводит к нарушению целостности устьевой арматуры нагнетательной скважины и водовода в приустьевой зоне нагнетательной скважины.

Технической задачей предлагаемого изобретения является сохранение энергии пласта во время остановок работы насосов, предотвращение загрязнения водоводов нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из низкоприемистых нагнетательных скважин, замерзания воды в устьевой арматуре нагнетательной скважины и водоводе в приустьевой зоне нагнетательной скважины в зимний период, увеличение тем самым межремонтного периода работы наземного оборудования нагнетательных скважин и, как результат, экономия материальных затрат на поддержание пластового давления.

Техническая задача решается предлагаемой трубной обвязкой устьевой арматуры нагнетательной скважины, включающей водовод с обратным клапаном, пропускающим жидкость в нагнетательную скважину, насосно-компрессорные трубы, помещенные в нагнетательной скважине и гидравлически связанные с водоводом через распределительные устройства.

Новым является то, что обратный клапан водовода в приустьевой зоне нагнетательной скважины обвязан байпасной линией с обратным клапаном, пропускающим жидкость из нагнетательной скважины, и регулятором расхода жидкости, в качестве которого использован штуцер в виде пластины с калиброванными отверстиями, размер которых обеспечивает скорость движения потока жидкости из нагнетательной скважины меньше скорости выноса загрязняющих частиц из призабойной зоны пласта и подъема их на устье нагнетательной скважины, при этом участок водовода с обратным клапаном и байпасной линией покрыт утеплителем, снабжен сливными патрубками, задвижками, отсекающими с двух сторон как участок водовода, так и байпасную линию, и сливными патрубками.

На чертеже изображена схема трубной обвязки устьевой арматуры нагнетательной скважины, при этом: I - закачка воды в пласт, II - излив жидкости из низкоприемистой нагнетательной скважины в водовод и далее в высокоприемистую нагнетательную скважину.

Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины содержит водовод 1, обратный клапан 2, направляющий поток воды I из водовода 1 в нагнетательную скважину 3, байпасную линию 4, на которой установлены обратный клапан 5, направляющий поток излива жидкости II из нагнетательной скважины 3 в водовод 1, и регулятор расхода жидкости 6 (например, штуцер в виде быстросъемной пластины с калиброванными отверстиями), насосно-компрессорные трубы 7, соединяющие гидравлически водовод 1 с продуктивным пластом 8 через призабойную зону пласта 9. Дополнительно участок 10 водовода 1 с обратным клапаном 2, ограниченный длиной байпасной линии 4, и байпасная линия 4 нагнетательной скважины могут иметь утеплитель 11 из теплоизолирующего материала (стекловата, пенополиуретан и т.п.). Кроме того, участок 10 водовода 1 дополнительно может быть оснащен задвижками 12 и 13, отсекающими участок 10 водовода 1 с обратным клапаном 2, и сливным патрубком 14 для опорожнения отсекаемого задвижками 12 и 13 участка 10 водовода 1, при этом байпасную линию 4 аналогично оснащают задвижками 15 и 16, отсекающими обратный клапан 6 и регулятор расхода жидкости 5, и сливным патрубком 17 для опорожнения байпасной линии 4.

Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины работает следующим образом (на примере конкретного выполнения).

Вода, подготовленная на головных очистных сооружениях, подается насосами в водовод и закачивается в нагнетательную скважину с расходом 200 м³/сут при устьевом давлении 15 МПа для поддержания пластового давления в продуктивном пласте 8. При закачке воды в нагнетательную скважину 3 поток воды I движется по водоводу 1 через открытый обратный клапан 2, пропускающий поток воды только из водовода 1 в нагнетательную скважину 3, при этом обратный клапан 6, пропускающий воду только из нагнетательной скважины 3 в водовод 1, закрывает байпасную линию 4. В скважину 3 закачивается вода с низкой концентрацией нефтяных частиц и твердых взвешенных частиц (порядка 10...20 мг/л) и незначительных их размерах - порядка 2...20 мкм.

При остановке работы насосов происходит излив части закачанной воды в объеме до 10 м³ из пласта 8 через нагнетательную скважину 3 в водовод 1 за счет перепада давления до 5 МПа. При интенсивном изливе жидкость может содержать значительную концентрацию загрязняющих веществ в интервале от 250 до 1200 мг/л, а в отдельных порциях доходя до 143 г/л (промысловые данные), выносимых из призабойной зоны 9. При движении потока излива II из нагнетательной скважины 3 в водовод 1 происходит закрытие обратного клапана 2 водовода и открытие обратного клапана 6 на байпасной линии 4, в результате чего поток излива жидкости II проходит через регулятор расхода жидкости 5 (штуцер), значительно снижающий скорость движения потока излива жидкости II, при этом размер калиброванных отверстий штуцера подбирают таким образом, чтобы скорость движения потока излива жидкости II в насосно-компрессорных трубах 7 нагнетательной скважины 3 была меньше скорости выноса загрязняющих частиц из призабойной зоны пласта 9 и подъема их на устье нагнетательной скважины 3. В результате незначительной скорости излива жидкости не происходит вымывание загрязнений из призабойной зоны пласта 9, уровень загрязнения воды излива практически не превышает первоначального уровня загрязнений, содержащихся в очищенной воде при ее закачке. И, как следствие, не происходит загрязнения водовода 1 нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из нагнетательной скважины 3.

При возобновлении работы насосов происходит открытие обратного клапана 2, закрытие обратного клапана 6 на байпасной линии 4, при этом восстанавливается первоначальная схема закачки воды I в нагнетательную скважину 3 по водоводу 1 с расходом 200 м³/сут при устьевом давлении 15 МПа для поддержания пластового давления в продуктивном пласте 8.

При эксплуатации нагнетательных скважин в зимний период при отрицательной температуре воздуха на протяжении длительного времени (например, умеренные непродолжительные морозы с температурой воздуха до минус 20°С) примененяют дополнительно утеплитель 11 из теплоизолирующего материала, позволяющий предотвращать замерзание воды в небольших по протяженности застойных участках в байпасной линии 4, образующихся при закачке воды I в нагнетательную скважину 3, или в участке 10 водовода 1 при остановке работы насосов и изливе жидкости II через байпасную линию 4.

При эксплуатации нагнетательных скважин в районах, где зимний период характеризуется продолжительными сильными морозами (например, с температурой воздуха от минус 30°С и ниже), участок 10 водовода 1 дополнительно оснащают задвижками 12 и 13 и сливным патрубком 14, а байпасную линию 4 - задвижками 15 и 16 и сливным патрубком 17. При этом на время сильного понижения температуры воздуха при закачке воды (поток I) в нагнетательную скважину 3 закрывают задвижки 15 и 16 на байпасной линии 4 и опорожняют через патрубок 17 отсеченный участок для предотвращения замерзания воды в байпасной линии 4 и возможного повреждения обратного клапана 5 и регулятора расхода жидкости 6. При остановке работы насоса, например, в соответствии с графиком периодической (циклической) закачки, открывают задвижки 15 и 16, заполняют водой байпасную линию 4, закрывают задвижки 12 и 13 и опорожняют через сливной патрубок 14 отсеченный участок для предотвращения замерзания воды в участке 10 водовода 1 и возможного повреждения обратного клапана 2. Работа обратных клапанов 2 и 5 при закачке воды в нагнетательную скважину 3 и при остановке насосов аналогична приведенной выше.

Таким образом, трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины позволяет вследствие ограничения скорости излива жидкости из нагнетательной скважины предотвратить загрязнение водовода нефтью и твердыми взвешенными, предотвращает замерзание воды в устьевой арматуре нагнетательной скважины и водоводе в приустьевой зоне нагнетательной скважины в зимний период.

Использование данного предложения позволяет с помощью существующей системы поддержания пластового давления при небольших дополнительных капитальных затратах сохранить энергию пласта во время остановок работы насосов за счет незначительного объема излива жидкости, предотвратить загрязнение водоводов нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из низкоприемистых нагнетательных скважин, за счет ограничения скорости излива жидкости величиной, меньшей скорости выноса загрязнений потоком излива жидкости из призабойной зоны пласта и подъема их на устье нагнетательной скважины, предотвратить замерзание воды в устьевой арматуре нагнетательной скважины и водоводе в приустьевой зоне нагнетательной скважины за счет сохранения подвижности воды и исключения протяженных застойных участков, увеличить продолжительность межремонтного периода работы наземного оборудования нагнетательных скважин и, как результат, экономить материальные затраты на поддержание пластового давления.

Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины, включающая водовод с обратным клапаном, пропускающим жидкость в нагнетательную скважину, насосно-компрессорные трубы, помещенные в нагнетательную скважину и гидравлически связанные с водоводом через распределительные устройства, отличающаяся тем, что обратный клапан водовода в приустьевой зоне нагнетательной скважины обвязан байпасной линией с обратным клапаном, пропускающим жидкость из нагнетательной скважины, и регулятором расхода жидкости, в качестве которого использован штуцер в виде пластины с калиброванными отверстиями, размер которых обеспечивает скорость движения потока жидкости из нагнетательной скважины меньше скорости выноса загрязняющих частиц из призабойной зоны пласта и подъема их на устье нагнетательной скважины, при этом участок водовода с обратным клапаном и байпасной линией покрыт утеплителем, снабжен сливными патрубками, задвижками, отсекающими с двух сторон как участок водовода, так и байпасную линию, и сливными патрубками.