Электрогидравлический способ добычи нефти и устройство для его осуществления

Электрогидравлический способ добычи нефти и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к способам и технике по добыче нефти и других видов ионопроводящих жидкостей.

Известны фонтанный способ добычи нефти, способы искусственного фонтанирования путем применения эрлифта или газлифта, насосный способ и соответствующая им техника. Наиболее экономичным является фонтанный способ, но он служит недолго по сравнению с другими способами, так как по мере извлечения нефти из продуктивного пласта давление в нем падает, приток нефти в забой скважины уменьшается и фонтанирование прекращается. После этого переходят к добыче нефти способом газлифта или эрлифта. При этом происходит дальнейшее падение пластового давления и снижение притока нефти из пласта в забой скважины, поэтому переводят на насосный способ с помощью глубинных штанговых насосов или электропогружных центробежных насосов.

Из существующих способов добычи нефти только фонтанный является самым малозатратным, самым производительным, в общем, этот способ не имеет альтернативы. Другие способы являются металлоемкими. Как надземное, так и подземное оборудование скважин весит десятки тонн. При добыче нефти с помощью газлифта или эрлифта необходимо строить компрессорные станции, трубопроводные лини к скважинам, содержать большой обслуживающий и ремонтный персонал высококвалифицированных работников.

Отсюда вытекает задача замены эрлифтного и газлифтного способов, а также глубинно-насосного способа на другой способ добычи нефти, который был бы менее металлоемким, менее затратным.

Применяемые на нефтепромыслах меры по поддержанию начального пластового давления, а также вторичные способы добычи нефти не дают ожидаемого результата, давление пласта неизбежно постепенно снижается (Моррис Маскет. «Физические основы технологии добычи нефти». Гостоптехиздат, М., 1953 г., с.439), снижается и дебит скважины. Следует также указать, что не все новые месторождения нефти обладают достаточной энергией для фонтанирования скважин, поэтому промысловые инженеры изыскивают наиболее приемлемые способы добычи нефти для данного месторождения.

Наиболее распространенным в настоящее время по числу эксплуатационных скважин является глубинно-насосный способ, хотя он и является наиболее дорогостоящим.

Предлагается же новый способ добычи нефти, в основе которого лежит использование электрогидравлического эффекта, информация о котором опубликована в разных изданиях (Журнал «ИР» №6 1983, №6 1990), а также использованного в изобретениях: а/с СССР №647456, F04B 43/12, 1979, а/с СССР №1571289, F04B 43/12, 1990, а/с СССР №1657738, F04B 43/12, 1991, а/с СССР №1665078, F04B 43/12, 1991, а/с СССР №1657740, F04B 43/12, 1991, а/с СССР №1724933, F04B 43/12, 1992.

Поставленную задачу предлагается решить с помощью электрогидравлического эффекта.

Ближайшим аналогом заявленного способа является электрогидравлический способ добычи нефти на основе применения электрогидравлического эффекта, служащего для подъема нефти и других ионопроводящих жидкостей из скважины на дневную поверхность (см. патент РФ 2055171, Е21В 43/25, 1996).

Поставленная задача решается за счет того, что в электрогидравлическом способе добычи нефти на основе применения электрогидравлического эффекта, служащего для подъема нефти и других ионопроводящих жидкостей из скважины на дневную поверхность, согласно изобретению на колонне насосно-компрессорных труб в скважину спускают электроразрядную камеру ниже статического уровня жидкости, при подаче импульсов электрического тока высокого напряжения на кольцевые разрядные электроды между ними в жидкости возникают электрогидравлические разряды, вызывающие мгновенное повышение давления в электроразрядной камере и превращение жидкости в парогазовое облако, которое под давлением выталкивается по насосно-компрессорным трубам на устье скважины.

Ближайшим аналогом заявленного устройства является устройство для добычи нефти на основе применения электрогидравлического эффекта (см. патент РФ 2055171, Е21В 43/25, 1996).

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для добычи нефти на основе применения электрогидравлического эффекта согласно изобретению снабжено электроразрядной камерой, имеющей форму усеченного конуса с перевернутым основанием, оборудованной кольцевыми разрядными электродами и приемным и нагнетательным клапанами, спущенной в скважину на насосно-компрессорных трубах вместе с электрокабелем ниже статического уровня нефти.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что на колонне насосно-компрессорных труб в скважину спускают электрогидравлическую разрядную камеру ниже статического уровня жидкости. Камера имеет форму усеченного конуса в опрокинутом виде и оборудована кольцевыми разрядными электродами, а в основаниях усеченного конуса установлены приемный и нагнетательный клапаны. Вместе с колонной труб в скважину спускают электрический кабель. При подаче импульсов электрического тока высокого напряжения в камере в жидкости между кольцевыми электродами возникают электрогидравлические разряды, которые вызывают мгновенное повышение давления в разрядной камере и превращение находящейся в ней жидкости в газообразное облако (патент РФ №1724933, F04B 43/12, 1992, с.3, абзац последний), которое под давлением устремляется вверх через нагнетательный клапан по колонне насосно-компрессорных труб на устье скважины (патент РФ №1571289, F04B 43/12, 1990, патент РФ №1657738, F04B 43/12, 1991, патент РФ №1657740, F04B 43/12, 1991). Этому движению способствует конусообразная форма электроразрядной камеры, а более конкретно форма усеченного конуса, перевернутого вверх большим основанием. Дело в том, что конические стенки электроразрядной камеры фокусируют волну давления, которая достигает боковых стенок конуса в зоне меньшего основания усеченного конуса раньше всего и вызывает более раннее повышение давления именно в нижней части усеченного конуса, в данном случае это в зоне меньшего основания усеченного конуса. Вследствие этого в зоне меньшего основания усеченного конуса формируется направление волны давления и движения парогазообразного облака от меньшего основания усеченного конуса к большему основанию (патент РФ №1724933, F04B 43/12, 1992, с.3) и далее вверх по насосно-компрессорным трубам на устье скважины, где направляется в сепараторы для разделения облака на жидкую и газообразную фракции.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство для осуществления электрогидравлического способа добычи нефти, которое содержит:

- колонну насосно-компрессорных труб - 1

- корпус электроразрядной камеры - 2

- полость электроразрядной камеры - 3

- верхний кольцевой разрядный электрод - 4

- нижний кольцевой разрядный электрод - 5

- электроразрядную жидкость (нефть) - 6

- приемный клапан - 7

- нагнетательный клапан - 8

- парогазовое облако - 9

- обсадную колонну - 10

- продуктивный пласт - 11

- статический уровень жидкости - 12

- муфту - 13

- устьевое оборудование - 14

- фундамент - 15

- фланец - 16

Сборка предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. В обсадную колонну 10 на колонне насосно-компрессорных труб 1 спускают в скважину разрядную камеру 2, в которой установлены верхний и нижний кольцевые разрядные электроды 4 и 5, приемный клапан 7 и нагнетательный клапан 8. Корпус разрядной камеры 2 соединяется с первой трубой колонны 1 с помощью муфты 13. Затем спускают и остальные трубы, соединяя их между собой муфтами 13. Вместе с колонной труб 1 в скважину спускают электрический кабель (не показан). Колонна труб 1 опирается на фланец 16 и фундамент 15. Разрядную камеру 2 устанавливают в скважине ниже статического уровня 12 нефти на расчетную глубину в зависимости от предполагаемого дебита скважины. На устье подготавливают трубопроводы 14, сепараторы, электрооборудование, приборы контроля и управления (не показаны).

Предлагаемое электрогидравлическое устройство работает следующим образом. При подаче импульса электрогидравлического тока высокого напряжения по кабелю (не показан) на кольцевые разрядные электроды 4, 5 в разрядной камере 3 происходит электрогидравлический удар, т.е. резкое повышение давления. При этом разрядная жидкость (нефть) 2 мгновенно превращается в парогазовое облако 9. В этот момент приемный клапан 7 закрывается, а нагнетательный клапан 8 открывается, и газообразное облако 9 под давлением устремляется вверх по насосно-компрессорным трубам 1 до устья скважины. При этом давление в разрядной камере 3 падает и приемный клапан 7 открывается под воздействием столба жидкости, находящейся в межтрубном (кольцевом) пространстве, а нагнетательный клапан 8 закрывается. Разрядная камера 3 заполняется жидкостью, подается новый импульс электрического тока высокого напряжения и процесс повторяется. Парогазовое облако 9, достигнув устья скважины, направляется в сепараторы, где происходит разделение «облака» на жидкую и газообразную фракции.

С началом отбора нефти из скважины начинается и поступление нефти из продуктивного пласта 11, а в межтрубном пространстве устанавливается динамический уровень нефти (не показан).

Экономичность предлагаемого способа добычи нефти заключается в замене дорогостоящих способов добычи нефти - газлифта и эрлифта, а также глубинно-насосного способа, который обходится еще дороже, чем способы газлифт и эрлифт.

Конкретно: не нужно строить капитальную компрессорную станцию, прокладывать широкую сеть газовоздухопроводов от компрессорной станции до каждой скважины, отпадает необходимость в содержании большого штата обслуживающего персонала, отпадает необходимость в металлоемком надземном оборудовании (станки-качалки, ремонтных служб для глубинных насосов, особенно для электропогружных центробежных насосов и т.д.), изготовление устройства несложное, кроме двух компонентов в устройстве нет изнашивающихся частей, их легко заменить и в полевых условиях.

1. Электрогидравлический способ добычи нефти на основе применения электрогидравлического эффекта, служащего для подъема нефти и других ионопроводящих жидкостей из скважины на дневную поверхность, отличающийся тем, что на колонне насосно-компрессорных труб в скважину спускают электроразрядную камеру ниже статического уровня жидкости, при подаче импульсов электрического тока высокого напряжения на кольцевые разрядные электроды между ними в жидкости возникают электрогидравлические разряды, вызывающие мгновенное повышение давления в электроразрядной камере и превращение жидкости в парогазовое облако, которое под давлением выталкивается по насосно-компрессорным трубам на устье скважины.

2. Устройство для добычи нефти на основе применения электрогидравлического эффекта, отличающееся тем, что оно снабжено электроразрядной камерой, имеющей форму усеченного конуса с перевернутым основанием, оборудованной кольцевыми разрядными электродами и приемным и нагнетательным клапанами, спущенной в скважину на насосно-компрессорных трубах вместе с электрокабелем ниже статического уровня нефти.