УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАЧКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ И ОТБОРА ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ИЗ НАКЛОННОЙ СКВАЖИНЫ
DEVICE FOR PUMPING HEAT CARRIER AND WITHDRAWAL OF HIGH VISCOUS OUL FROM DIRECTIONAL WELL

Изобретение относится к области добычи нефти с применением тепла, преимущественно из коллекторов с тяжелой, высоковязкой или битумной нефтью.
Известно устройство для разработки месторождения тяжелой нефти или битума с использованием двухустьевых горизонтальных скважин (патент РФ №2340768, МПК8 Е21В 43/24, опубл. в бюл. №32 от 10.12.2008 г.), включающее двухустьевые верхнюю нагнетательную и нижнюю добывающую скважины с горизонтальными участками, расположенными друг над другом, причем нагнетательная скважина на устье оборудована парогенератором, а добывающая снабжена погружным насосом, при этом обе скважины по всей длине снабжены оптико-волоконным кабелем с термодатчиками.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, большие финансовые и материальные затраты, связанные со строительством двухустьевых скважин (стоимость строительства двухустьевой скважины в три раза выше в сравнении с одноустьевой скважиной), кроме того, термодатчики на оптико-волоконном кабеле размещены по всей длине обеих стволов двухустьевых скважин;
- во-вторых, о прорыве теплоносителя в горизонтальный участок добывающей скважины судят по показаниям термодатчиков, на основе которых строят термограммы паровой камеры, производят их анализ, на основании которого изменяют направление фильтрации и/или режимов закачки теплоносителя и отбора продукции. Данный процесс не происходит автоматически и требует постоянного контроля за температурным режимом в паровой камере.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ теплового вытеснения из горизонтальной скважины» (патент RU №2067168, Е21В 43/24, опубл. в бюл. №27 от 27.09.1996), реализуемый устройством, включающим в себя зацементированную до горизонтального ствола обсадную колонну с перфорацией по кольцевым образующим в оконечной части и вначале горизонтального участка непосредственно за зацементированным затрубным пространством, технологическую колонну, размещенную внутри обсадной колонны, и пакер, герметизирующий межтрубное пространство перед кольцевой образующей перфорации в оконечной части.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, небольшие объемы отбора высоковязкой нефти в пластах с низким пластовым давлением;
- во-вторых, низкая эффективность прогревания продуктивного пласта, связанная с тем, что при одновременной закачке теплоносителя и отборе продукции из горизонтальной скважины большая часть тепловой энергии от закачиваемого теплоносителя передается в отбираемую продукцию, поднимаемую насосом на дневную поверхность.
- в-третьих, одновременная закачка теплоносителя и отбор продукции из горизонтальной скважины приводит к перегреванию работающего в скважине насоса и к скорому выходу его из строя.
Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего увеличить отбор высоковязкой нефти из пластов с низким пластовым давлением, а также повысить эффективность прогревания пласта за счет поочередной закачки теплоносителя, отбора высоковязкой нефти и увеличения площади охвата прогревом при закачке теплоносителя.
Поставленная задача решается устройством для закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из наклонной скважины, включающее спущенные в наклонную скважину обсадную колонну, зацементированную до наклонного участка и снабженную двумя группами перфорационных отверстий, первая из которых выполнена непосредственно за зацементированным участком обсадной колонны, а вторая - в оконечной ее части, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), пакер, центрирующий изолирующий затрубное пространство колонны НКТ в наклонном участке.
Новым является то, что наклонный участок скважины выполнен восходящим в пределах пласта высоковязкой нефти, при этом обсадная колонна снаружи за первой и перед второй группой перфорационных отверстий снабжена дополнительными пакерами, причем колонна НКТ в конце заглушена, а снаружи на колонне НКТ перед первой группой перфорационных отверстий обсадной колонны со стороны устья установлена самоуплотняющаяся манжета, пропускающая по затрубному пространству колонны НКТ от пласта к устью, а в колонне НКТ выше самоуплотняющейся манжеты выполнена первая группа радиальных отверстий, сообщающих внутреннее пространство НКТ с затрубным пространством выше самоуплотняющейся манжеты, при этом в колонне НКТ выше радиальных каналов установлен погружной насос, а ближе к оконечной части колонны НКТ за пакером выполнена вторая группа радиальных отверстий, сообщающая внутреннее пространство колонны НКТ с затрубным пространством колонны НКТ, причем в колонне НКТ между двумя группами радиальных отверстий установлен обратный клапан.
На чертеже изображена схема предложенного устройства для теплового вытеснения продукции из горизонтальной скважины.
Устройство для закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из горизонтальной скважины включает спущенные в наклонную скважину 1 обсадную колонну 2, зацементированную до наклонного участка 3.
Обсадная колонна 2 снабжена двумя группами перфорационных отверстий 4 и 5. Первая группа перфорационных отверстий 4 обсадной колонны 2 выполнена непосредственно за зацементированным участком обсадной колонны 2. Вторая группа перфорационных отверстий 5 обсадной колонны 2 выполнена в оконечной ее части.
Наклонный участок 3 скважины 1 выполнен восходящим вверх в пределах пласта 6 высоковязкой нефти.
Обсадная колонна 2 снаружи за первой 4 и перед второй 5 группой перфорационных отверстий снабжена дополнительными пакерами 7 и 8 соответственно. В обсадную колонну 2 спущена колонна насосно-компрессорных труб (НКТ) 9, заглушенная в конце.
Снаружи на колонне НКТ 9 перед первой группой перфорационных отверстий 4 со стороны устья (на чертеже не показано) установлена самоуплотняющаяся манжета 10, пропускающая по затрубному пространству 11 колонны НКТ 9 от пласта 6 к устью.
Пакер 12 центрирует и изолирует затрубное пространство 11 колонны НКТ 9 в горизонтальном участке 3. В колонне НКТ 9 выше самоуплотняющейся манжеты 10 выполнена первая группа радиальных отверстий 13, сообщающих внутреннее пространство 14 колонны НКТ 9 с затрубным пространством 11 выше самоуплотняющейся манжеты 10.
В колонне НКТ 9 выше радиальных каналов установлен погружной насос 15.
Ближе к оконечной части колонны НКТ 9 за пакером 12 выполнена вторая группа радиальных отверстий 16, сообщающая внутреннее пространство колонны НКТ 14 с затрубным пространством 11 колонны НКТ 9.
В колонне НКТ 9 между двумя группами радиальных отверстий 13 и 16 установлен обратный клапан 17.
Устройство работает следующим образом.
Перед эксплуатацией устройства, как показано на чертеже, производят монтаж устройства в наклонной скважине 1. Далее начинают закачку теплоносителя, при этом насос 15 любой известной конструкции (например, винтовой) не работает.
Закачку теплоносителя (например, пара) от парогенераторной установки (ПГУ) (на чертеже не показано) в наклонную скважину 1 осуществляют по затрубному пространству 11 колонны НКТ 9. Достигнув первой группы радиальных отверстий 13, поток пара благодаря самоуплотняющейся манжете 10, которая прижимается к внутренним стенкам обсадной колонны 2 под давлением потока пара и не пропускает поток пара дальше по затрубному пространству 11 колонны НКТ 9, через первую группу радиальных отверстий 13 колонны НКТ 9 попадает в ее внутреннее пространство 14 и через обратный клапан 17, открывающийся по действием давления потока пара (например, при давлении 9 МПа), поступает в оконечную часть колонны НКТ 9, где через вторую группу радиальных отверстий 13 колонны НКТ 9, затрубное пространство 11 за пакером 12 и вторую группу перфорационных отверстий 5 обсадной колонны 2 поток пара поступает в пласт 6 высоковязкой нефти с низким пластовым давлением. Поток пара прогревает пласт 6 сверху вниз, разогревая высоковязкую нефть и вытесняя ее через вторую группу перфорационных отверстий 5 обсадной колонны 2 в затрубное пространство 11 колонны НКТ между самоуплотняющейся манжетой 10 и пакером 12.
По прошествии расчетного времени закачки закачку теплоносителя прекращают. Поток пара благодаря обратному клапану 17 не возвращается обратно во внутреннее пространство 14 колонны НКТ 9. Включают в работу насос 15. Разогретая высоковязкая нефть перетекает по затрубному пространству 11 колонны НКТ 9 через самоуплотняющуюся манжету 10 сверху вниз к началу наклонного участка 3, откуда через первую группу радиальных отверстий 13 колонны НКТ 9 поступает во внутреннее пространство 14 на прием насоса 15, при этом обратный клапан 17 предохраняет перетекание разогретой вязкой нефти по внутреннему пространству 14 колонны НКТ 9 за обратный клапан 17, так как последний открывается только при достижении давления 9,0 МПа. Разогретая высоковязкая нефть насосом 15 перекачивается по внутреннему пространству 14 колонны НКТ 9 на дневную поверхность. При снижении объемов отбора разогретой высоковязкой нефти насос 15 останавливают и начинают закачку теплоносителя, как описано выше. Таким образом, чередуют закачку теплоносителя и отбор разогретой высоковязкой нефти.
В предложенном устройстве для поочередной закачки теплоносителя и отбора высоковязкой нефти из наклонной скважины наклонный участок скважины выполнен восходящим в пределах пласта высоковязкой нефти, поэтому теплоноситель прогревает пласт высоковязкой нефти сверху вниз, а это позволяет увеличить отбор высоковязкой нефти из пластов с низким пластовым давлением.
Благодаря поочередной закачке теплоносителя и отбору высоковязкой нефти повышается эффективность прогревания пласта за счет исключения контакта закачиваемого теплоносителя с отбираемой по колонне НКТ высоковязкой нефтью. Кроме того, за счет исключения контакта закачиваемого теплоносителя с работающим насосом увеличивается срок службы последнего.