СПОСОБ КУСТОВОЙ ЗАКАЧКИ ВОДЫ В ПЛАСТ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
METHOD FOR CLUSTER PUMPING OF WATER INTO BED UNDER NEGATIVE TEMPERATURES

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтяной залежи и работе системы поддержания пластового давления при отрицательных температурах.
Известен способ кустовой закачки воды в пласт (см. Учебное пособие «Эксплуатация систем поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений», авт. Зейгман Ю.В., Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007, с.179-188), включающий закачку воды кустовой насосной станцией через блок гребенки с задвижками по водоводам, через задвижки, размещенные в приустьевой зоне нагнетательных скважин, в нагнетательные скважины при различных рабочих давлениях с остановками кустовой насосной станции.
Наиболее близким является способ кустовой закачки воды в пласт (патент РФ №2186954, МПК Е21В 43/20, опубл. 10.08.2002 г.), включающий закачку воды кустовой насосной станцией через блок гребенки с задвижками по водоводам, через задвижки, размещенные в приустьевой зоне нагнетательных скважин, в нагнетательные скважины при различных рабочих давлениях с остановками кустовой насосной станции.
Недостатками этих способов при эксплуатации в отрицательных температурах являются то, что при отключении нагнетательных скважин (аварийные, технологические, плановые остановки) при помощи задвижек блока гребенки и задвижек, размещенных в приустьевой зоне нагнетательных скважин, происходит замерзание водоводов в приустьевой зоне и устья (фонтанной елки) нагнетательных скважин, что требует их утепления и, как следствие, больших материальных затрат, а при включении нагнетательных скважин при помощи задвижек блока гребенки и задвижек, размещенных в приустьевой зоне нагнетательных скважин, возникают гидравлические удары в водоводах в приустьевой зоне и устья нагнетательных скважин вследствие образования закупорок, сформированных ледяной шугой при их прорыве, что приводит к уменьшению срока службы водоводов и устья нагнетательных скважин.
Шуга - рыхлые скопления твердой фазы агрегатного состояния вещества в его жидкой фазе состояния. В зависимости от количества льда шуга сохраняет способность течь как жидкость или теряет эту способность из-за возникновения заторов (см. Экологический энциклопедический словарь, авт. М.М. Гимадиев, А.И. Щеповских. Казань, «Природа», 2000 г., С.434).
Техническими задачами предлагаемого изобретения являются исключение замерзания водоводов в приустьевой зоне и устья нагнетательных скважин при эксплуатации при отрицательных температурах на период остановки насоса кустовой насосной станции, снижение вероятности порывов на водоводах в приустьевой зоне нагнетательных скважин и увеличение срока службы водоводов в приустьевой зоне нагнетательных скважин и устья нагнетательных скважин за счет замещения воды в водоводе приустьевой зоне нагнетательной скважины, исключения гидроударов, вызванных образованием закупорок устья скважин и водоводов шугой, и, как следствие, снижение материальных затрат на строительство, обслуживание и ремонт систем закачки воды.
Техническая задача решается способом кустовой закачки воды в пласт при отрицательных температурах, включающим закачку воды кустовой насосной станцией через блок гребенки с задвижками по водоводам, через задвижки, размещенные в приустьевой зоне нагнетательных скважин, в нагнетательные скважины при различных рабочих давлениях с остановками кустовой насосной станции.
Новым является то, что предварительно выявляют скважины-доноры, изливающие воду при остановках закачки, и скважины, принимающие воду, а на период остановки кустовой насосной станции закрывают задвижки на блоке гребенки и/или в приустьевой зоне нагнетательных скважин, периодически открывая задвижки при достижении температуры в водоводе на 1-4°С выше температуры замерзания закачиваемой воды в зависимости от типов вод (пресная, пластовая, морская и т.д.), производят замещение воды в водоводе приустьевой зоны нагнетательной скважины при перетоке воды из скважин-доноров в другие скважины в количестве от одного до трех объемов водовода за каждое открытие задвижки.
Новым является также то, что перед плановой остановкой насоса кустовой насосной станции производят закачку только в выявленные нагнетательные скважины-доноры.
На фиг.1 представлена технологическая схема системы поддержания пластового давления для осуществления способа кустовой закачки воды в пласт.
На фиг.2 представлены графики перетоков воды при остановке насоса кустовой насосной станции ОАО «Татнефть».
Схема содержит насос 1 (см. фиг.1) кустовой насосной станции 2, выкидной водовод 3 насоса 1 кустовой насосной станции 2, блок гребенки 4 с задвижками 5, 6, 7, водоводы 8, 9, 10, задвижки 11, 12, 13, 14, размещенные в приустьевой зоне нагнетательных скважин, нагнетательные скважины 15, 16, 17, 18.
Приустьевые зоны нагнетательных скважин включают участки водоводов 8, 9, 10 в наземной части от задвижек 11, 12, 13, 14 до устья включительно (фонтанная елка) нагнетательных скважин 15, 16, 17, 18.
Предварительно исследуют перетоки воды и строят графики (см. фиг.2), исходя из которых выявляют скважины-доноры 15, 18 (см. фиг.1), изливающие воду, и скважины 16, 17, принимающие воду при остановках закачки воды насосом 1 кустовой насосной станции 2. Значения перетоков (см. фиг.2) со знаком плюс (Q+) - закачка в нагнетательные скважины 16, 17 (см. фиг.1), принимающих воду; значения перетоков (см. фиг.2) со знаком минус (Q-) - излив из нагнетательных скважин-доноров 15, 18 (см. фиг.1).
Схема работает следующим образом. Предлагаемый способ кустовой закачки воды в пласт при отрицательных температурах в нагнетательные скважины предусматривает закачку воды насосом 1 кустовой насосной станции 2 через выкидной водовод 3 кустовой насосной станции 2, блок гребенки 4 с задвижками 5, 6, 7, водоводы высокого давления 8, 9, 10 с задвижками 11, 12, 13, 14, размещенными в приустьевой зоне нагнетательных скважин, в нагнетательные скважины 15, 16, 17, 18 при различных рабочих давлениях. На период остановки (аварийные, технологические, плановые остановки) насоса 1 кустовой насосной станции 2 закрывают задвижки 5, 6, 7 на блоке гребенки 4 и/или в приустьевой зоне нагнетательных скважин 15, 16, 17, 18, периодически открывая задвижки 5, 6, 7, 8, 11, 12, 13, 14 при достижении температуры в водоводе 8, 9, 10 на 1-4°C выше температуры замерзания закачиваемой воды, производят замещение воды в водоводе приустьевой зоны нагнетательной скважины 15, 16, 17, 18 при перетоке воды из скважин-доноров, например, 15, 18 в другие скважины, например, 16, 17 в количестве от одного до трех объемов водовода за каждое открытие задвижки 5, 6, 7, 8, 11, 12, 13, 14, ориентируясь на показания расходомеров и датчиков температуры.
Перед плановой остановкой насоса 1 кустовой насосной станции 2 отключают часть нагнетательных скважин 16 и 17 и производят закачку в выявленные нагнетательные скважины-доноры 15 и 18 в пределах рабочей зоны насоса 1 кустовой насосной станции 2. Это обеспечивает повышенный запас воды в скважинах-донорах 15 и 18, а также повышенное давление в них для осуществления перетоков воды в скважины 16 и 17. Дополнительное повышенное давление необходимо создавать в случаях, когда устьевые давления в скважинах-донорах 15 и 18 и остальных нагнетательных скважинах 16 и 17 близки и естественные перетоки будут невелики.
Расходомеры и датчики температуры устанавливаются на блоке гребенки 4 и/или в приустьевой зоне нагнетательных скважин 15, 16, 17, 18.
Пример конкретного выполнения.
3
К кустовой насосной станции в среднем подключается от 3 до 30 нагнетательных скважин. Рассмотрим пример конкретного выполнения, когда к кустовой насосной станции 2 подключены четыре нагнетательные скважины (см. фиг.1). В соответствии с заданием по закачке за определенный период времени - 23 часа - в нагнетательные скважины 15, 16, 17, 18 (см. фиг.1) необходимо закачать 500 м пресной воды насосом ГНУ 500-1500.
Предварительно исследуют перетоки воды и выявляют скважины-доноры 15 (водовод 8), 18 (водовод 10), изливающие воду, и скважины 16, 17 (водовод 9), принимающие воду при остановках закачки воды насосом 1 кустовой насосной станции 2 (см. фиг.1, 2). Значения перетоков со знаком плюс (Q+) - закачка в нагнетательные скважины 16, 17 (водовод 9), принимающих воду; значения перетоков со знаком минус (Q-) - излив из нагнетательных скважин-доноров 15 (водовод 8), 18 (водовод 10) (см. фиг.2).
При остановке (плановая остановка) насоса 1 кустовой насосной станции 2 продолжительностью 1 час при высоких пиковых нагрузках системы энергоснабжения системы ППД (выполнение программы энергосбережения) закрывают задвижки 5, 6, 7 на блоке гребенки 4 и в приустьевой зоне нагнетательных скважин 15, 16, 17, 18, периодически открывая задвижки 5, 6, 7, 8, 11, 12, 13, 14 при достижении температуры в водоводе 8, 9, 10 4°C (выше температуры замерзания закачиваемой пресной воды, равное 0°C) производят замещение воды в водоводе приустьевой зоны нагнетательной скважины 15, 16, 17,18 при перетоке воды из скважин-доноров 15 (водовод 8), 18 (водовод 10), в скважины 16, 17 (водовод 9) в количестве от одного до трех объемов водовода за каждое открытие задвижки 5, 6, 7, 8,11, 12, 13, 14, ориентируясь на показания расходомеров и датчиков температуры.
3
3
3
Расходомеры и датчики температуры установлены на блоке гребенки 4 и в приустьевой зоне нагнетательных скважин 15, 16, 17, 18. Объем регулируемых перетоков составляет 0,52 м: суммарно излито воды 0,52 м из скважин-доноров 15 (водовод 8), 18 (водовод 10) и суммарно закачано воды 0,52 м в скважины 16, 17 (водовод 9) (см. фиг.2).
3
Перед плановой остановкой насоса 1 кустовой насосной станции 2 отключают нагнетательные скважины 16 и 17 (водовод 9) и производят закачку в выявленные нагнетательные скважины-доноры 15 (водовод 8) и 18 (водовод 10) в пределах рабочей зоны насоса 1 кустовой насосной станции 2 для обеспечения запаса воды в скважинах-донорах 15, 18 не менее 0,52 м.
В таблице представлены сравнительные показатели известного (наиболее близкого аналога) и предлагаемого способа закачки воды в пласт.
Таблица
Показатель
Значения показателей при известном (наиболее близкий аналог) и предлагаемом способе
известный
предлагаемый
Закачка воды, тыс. м<sup>3</sup>/год
182,5
182,5
Стоимость используемого оборудования и материалов, тыс. руб.:
- насосный агрегат, ГНУ 500-1500
2600,0
2600,0
- блок гребенки с задвижками
1500,0
1500,0
- система водоводов L=3500 м, D=114×9 мм
8100,0
8100,0
- задвижка в приустьевой зоне, 4 шт.
200,0
200,0
- теплоизоляция устья и водовод в приустьевой зоне нагнетательных скважин, 4 комплекта
120,0
-
Удельная частота порывов на водоводах, шт./км
0,031
0,013
Затраты на ликвидацию порывов, тыс. руб./год
320,0
134,5
Затраты на закачку воды, тыс. руб./год
2007,5
2007,5
Суммарные затраты на перекачку воды, тыс. руб./год
14847,5
14542,0
Из таблицы видно, что предлагаемый способ экономически эффективнее в сравнении с известным способом закачки воды в пласт с годовым эффектом порядка 300 тыс. руб.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа закачки воды в пласт при отрицательных температурах системы поддержания пластового давления нефтяного месторождения достигается за счет осуществления регулирования перетоков воды из скважин-доноров, изливающих воду, в скважины, принимающих воду при остановке насоса кустовой насосной станции.
3
Использование данного изобретения в нефтяной промышленности позволяет снизить затраты на единицу (1 м) закачиваемой технологической воды за счет:
- исключения затрат на утепление водоводов в приустьевой зоне и устья нагнетательных скважин в зимний период;
- увеличения срока службы и снижения вероятностей порывов на водоводах высокого давления.
Таким образом, использование данного изобретения позволит исключить замерзание водоводов в приустьевой зоне и устья нагнетательных скважин при отрицательных температурах, увеличить срок службы и снизить вероятности порывов на водоводах за счет осуществления регулирования перетоков воды из скважин-доноров, изливающих воду, в скважины, принимающих воду, для осуществления замещения воды в водоводе приустьевой зоны нагнетательной скважины в количестве от одного до трех его объемов при остановке насоса кустовой насосной станции и в результате снизить материальные затраты на строительство, обслуживание и ремонт систем закачки воды.