СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Заявляемая полезная модель относится к области добычи нефти и может быть использована в системах поддержания пластового давления (ППД) при разработке нефтяных месторождений, особенно на поздних стадиях разработки, когда продукция нефтяных скважин характеризуется большой обводненностью.
Известна широко применяемая в настоящее время система поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений, предусматривающая работу кустовой насосной станции (КНС) в постоянном режиме, определяемом давлением, необходимым для закачки воды в наименее приемистые нагнетательные скважины месторождения, при этом распределение потоков по другим скважинам осуществляют путем дросселирования на входе потоков в нагнетательные скважины при их постоянной работе, а согласование характеристик сети (совокупность напорных водоводов и нагнетательных скважин) и насосов КНС в случаях, когда эти характеристики пересекаются за пределами рабочей зоны последних, осуществляют путем дросселирования потоков на выходе КНС /Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений. МНП, 1985 г./.
Недостатком известной системы является недостаточная эффективность, обусловленная следующим:
- большой объем лишних перекачек и соответственно высокие энергозатраты - добытая на разных кустах месторождения продукция скважин смешивается и поступает на установку предварительного сброса воды (УПСВ) или цех подготовки нефти (ЦПН), где осуществляется сброс части воды, затем сброшенная вода через КНС по водоводам высокого давления возвращается обратно на месторождение для закачки в пласт, причем «плечо» перекачки может составлять до 50 км и более;
- значительное время пребывания воды на поверхности (в составе продукции скважин и сброшенной воды) приводит к интенсификации коррозии и солеотложения из-за реакции с кислородом и вследствие охлаждения;
на КНС поступает вода, добытая из разных пластов, т.е. практически невозможно обеспечить закачку в пласт «родной» воды;
- потери энергии при дросселировании потоков на скважинах и на КНС;
- работа центробежных насосов на участках характеристики с пониженными значениями КПД;
- отсутствие возможности организации комплексных маневренных воздействий на пласт, и, как итог, высокий уровень потерь энергии, низкая управляемость системы и отсутствие возможности оптимизации режимов ее работы.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является система поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений, включающая, кроме нагнетательных скважин и водовода системы ППД, - скважину для сброса воды на кусте скважин - для подачи сброшенной воды в водовод системы ППД /Шаякберов В.Ф., Исмагилов P.P., Латыпов И.А. Новые технологии модернизации обустройства старых нефтяных месторождений // Научно-технический вестник ОАО «НК «Роснефть». - 2010. - №1. - С.8-11/. Система ППД по прототипу предполагает применение, непосредственно на кусте, в качестве устройства раннего сброса воды - скважины, вышедшей из эксплуатации.
Система ППД по прототипу недостаточно эффективна, так как:
- «плечо» перекачки сброшенной воды со скважины для сброса воды в водовод системы ППД может составлять значительные расстояния (зависящие от дальности расположения скважины, вышедшей из эксплуатации), что увеличивает объем перекачек, расход энергии и риски коррозии и солеотложения;
- в скважине для сброса воды (не приспособленной для полноценного сброса) сбрасывается только небольшая часть воды, а именно: только свободная вода, так как на вход скважины для сброса воды поступает продукция скважин с неразрушенной водонефтяной эмульсией;
- в системе ППД по прототипу повышение давления сброшенной воды осуществимо лишь установкой на водоводе насоса, так как количество воды, сброшенной на скважине, не приспособленной для полноценного сброса, практически не регулируется.
Решаемой задачей является повышение эффективности системы поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений за счет обеспечения полноценного раннего сброса воды на кусте скважин. Полноценный ранний сброс воды обеспечивается, в свою очередь, строительством непосредственно на кусте скважин полноценной установки сброса воды, соответствующей нормативным требованиям, например, РД 39-004-90. Полноценный ранний сброс воды на кусте скважин снижает расход энергии на перекачку воды в водовод системы ППД и риски коррозии и солеотложения, так как кустовая установка сброса воды может быть расположена на кусте с обеспечением минимального «плеча» перекачки сброшенной воды в водовод системы ППД и, кроме того, обеспечивает более полноценное - качественное - обезвоживание продукции скважин, что снижает, соответственно, риски коррозии и соле-отложения. Параметры работы установки сброса воды, например, кустовой (установленной на кусте) - поддаются регулированию; в том числе, по количеству сбрасываемой воды, что позволяет управлять давлением сброшенной воды в заявляемой системе ППД.
Поставленная задача решается тем, что в системе поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений, включающей куст скважин и устройство сброса воды на кусте скважин, связанное водоводом системы ППД с нагнетательной скважиной, - в качестве устройства сброса воды на кусте скважин применена кустовая установка сброса воды с регулируемым количеством сбрасываемой воды, система поддержания пластового давления выполнена с возможностью повышения давления сброшенной воды регулированием количества сбрасываемой воды и/или установленным на водоводе насосом. Система поддержания пластового давления выполнена с возможностью направления сброшенной воды в одну или более нагнетательных скважин. Система поддержания пластового давления выполнена с возможностью направления сброшенной воды в ту нагнетательную скважину, которая обеспечит ее закачку в тот пласт, из которого она была добыта. Система поддержания пластового давления выполнена с возможностью обеспечения количества воды, сбрасываемой на кустовой установке сброса воды, не превышающего приемистости нагнетательной скважины, в которую она закачивается. Система поддержания пластового давления выполнена с возможностью направления сброшенной воды в нагнетательную скважину, ближайшую к кустовой установке сброса воды. Кустовая установка сброса воды выполнена с возможностью организации оптимального сброса воды, например, в зависимости от количества добытой нефти и затрат на ее добычу и перекачку. Режим работы кустовой установки сброса воды установлен в зависимости от суммарного дебита куста скважин, контролируемого приборами поскважинного учета дебита нефти, воды и газа. Производительность кустовой установки сброса воды не меньше максимального суммарного дебита куста скважин, на котором она расположена.
Установки сброса воды из продукции нефтяных скважин (так называемые УПСВ - установки предварительного сброса воды) хорошо известны; например, из /Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. Муравьев И.М. и другие. Издание 3-е, переработанное и дополненное. - М.: издательство «Недра», 1970. - С.345/ и предполагают сбор продукции скважин на узле распределения, разделение водонефтегазовой смеси на нефтяной газ, нефть и воду в нефтепромысловом водоотделителе и последующий отвод нефтяного газа, нефти и воды (сброс воды). Установки сброса воды должны соответствовать, например, РД 39-004-90 /Руководство по проектированию и эксплуатации сепарационных узлов нефтяных месторождений, выбору и компоновке сепарационного оборудования, - Уфа, ВНИИСПТнефть, 1990. - С.31-44/.
Производство на каждом кусте нефтяных скважин, обычном или укрупненном, сброса части воды из продукции скважин посредством кустовой установки сброса воды, причем сброшенная вода направляется в одну или более нагнетательных скважин, позволяет повысить эффективность за счет сокращения объемов перекачек; соответственно снижаются расход энергии на перекачку воды в водовод системы ППД и риски коррозии и солеотложения. Параметры работы кустовой установки сброса воды поддаются регулированию; в том числе, по количеству сбрасываемой воды, что позволяет управлять давлением сброшенной воды в заявляемой системе ППД.
Производство при необходимости повышения давления сброшенной воды до уровня, обеспечивающего закачку воды в пласт, позволяет создать условия, необходимые для ее закачки, что обеспечивает повышение эффективности системы ППД. Осуществление управления давлением сброшенной воды путем регулирования количества сбрасываемой на кустовой установке сброса воды и/или давления воды на входе в нагнетательную скважину - позволяет производить дифференцированную закачку в зависимости от геологических условий месторождения, что обеспечивает повышение эффективности системы ППД. Направление сброшенной на кустовой установке сброса воды для закачки в ту нагнетательную скважину, которая обеспечит ее закачку в тот пласт, из которого она была добыта, позволяет повысить эффективность системы ППД за счет того, что в пласт закачивается «родная» (поднятая из него же) вода. Когда количество сбрасываемой на кустовой установке сброса воды не превышает приемистости нагнетательной скважины, повышение эффективности системы ППД обеспечивается благодаря отсутствию проблемы утилизации «лишней» воды. Направление сброшенной на кустовой установке сброса воды в ближайшую к ней нагнетательную скважину приводит к уменьшению длины водоводов, что способствует повышению эффективности системы ППД. Определение для каждой кустовой установки сброса воды количества воды, которое на ней оптимально сбросить, например, в зависимости от количества добытой нефти и затрат на ее добычу и перекачку, - позволяет оптимизировать работу кустовой установки сброса воды и повысить эффективность системы ППД. Производство достоверного поскважинного учета дебита по количеству добываемых нефти, воды и газа, а также установка режима работы кустовой установки сброса воды в зависимости от суммарного дебита куста скважин - позволяют оптимизировать работу кустовой установки сброса воды и повысить эффективность системы ППД. Выбор производительности по жидкости кустовой установки сброса воды не меньше максимального суммарного дебита куста скважин позволяет обеспечить сброс части воды из всей добываемой на кусте скважин сырой нефти, что обеспечивает повышение эффективности работы куста и системы ППД.
Система поддержания пластового давления работает следующим образом.
1. Выделяется куст (группа) нефтяных скважин.
2. Определяется дебит скважин куста (по количеству добываемых из недр сырой нефти и газа), а также обводненности нефти.
3. Определяются рабочие параметры продукции куста скважин на поверхности, например, рабочие давление и температура продукции.
4. Подбираются реагенты-деэмульгаторы для разрушения эмульсии, а также концентрации их.
5. Задаются требования к сброшенной воде по содержанию остаточных нефтепродуктов и механических примесей согласно геологическим условиям пласта, в который планируется закачка.
6. Рассчитывается в зависимости от количеств нефти и газа, а также их температуры и давления минимальный диаметр трубопровода, при котором предотвращается дополнительное диспергирование эмульсии (при предельно допустимой скорости смеси нефти и газа).
7. Выбирается нагнетательная скважина для куста скважин, предназначенная для закачки сброшенной на нем воды
8. Определяется приемистость нагнетательной скважины в зависимости от давления нагнетания воды.
9. Строится кустовая установка сброса воды, связанная водоводом с нагнетательной скважиной.
10. Производится сбор продукции скважин куста.
11. В сырую нефть подается выбранный реагент-деэмульгатор с концентрацией, обеспечивающей разрушение сырой нефти на нефть и воду.
12. Начинается подача продукции куста скважин в кустовую установку сброса воды, в которой происходит ее разделение на частично обезвоженную нефть, газ и сбрасываемую воду.
13. Частично обезвоженная нефть и газ отводятся из кустовой установки сброса воды по одному или разным трубопроводам.
14. Производится замер количества частично обезвоженной нефти и ее обводненности на выходе из кустовой установки сброса воды.
15. Производится замер количества газа на выходе из кустовой установки сброса воды.
16. Сброшенная в кустовой установке сброса вода поступает в водовод, соединяющий кустовую установку сброса с нагнетательной скважиной.
17. Производится замер концентрации остаточных нефтепродуктов и механических примесей в сброшенной воде.
18. Производится сравнение концентрации остаточных нефтепродуктов и механических примесей в сброшенной воде с заданными по геологическим условиям пласта.
19. Если сброшенная вода не удовлетворяет по качеству геологическим условиям пласта, то уменьшается количество сбрасываемой на кустовой установке сброса воды и повторяются работы по п.п.12-18.
20. Если качество сброшенной воды по концентрации остаточных нефтепродуктов и механических примесей удовлетворяет геологическим условиям пласта, то сброшенная вода направляется в водовод и через него - в нагнетательную скважину.
21. Замеряется расход сброшенной воды в водоводе.
22. Осуществляется повышение давления воды в водоводе, например, насосом, до величины, обеспечивающей ее закачку в пласт.
23. Поступающая по водоводу вода закачивается в нагнетательную скважину.
Дополнительно могут также производиться одна или несколько следующих операций.
24. В качестве нагнетательной скважины выбирается та, которая обеспечивает закачку сброшенной воды в тот пласт, из которого она была добыта.
25. Количество сбрасываемой на кустовой установке сброса воды сравнивается с приемистостью нагнетательной скважины и сброс воды производится в количестве, не превышающем приемистости нагнетательной скважины.
26. Сброшенная на кустовой установке сброса вода направляется по водоводу в ближайшую к ней нагнетательную скважину.
27. Для кустовой установки сброса воды определяется количество воды, которое на ней оптимально сбросить, например, в зависимости от количества добытой нефти и затрат на ее добычу и перекачку.
28. Производится достоверный поскважинный учет дебита по количеству добываемых нефти, воды и газа, а режим работы кустовой установки сброса воды устанавливается в зависимости от суммарного дебита куста скважин.
29. Производительность по жидкости кустовой установки сброса воды выбирается не меньше максимального суммарного дебита куста скважин.
Таким образом, полноценный - с помощью кустовой установки сброса воды - ранний сброс воды на кусте скважин снижает расход энергии на перекачку воды в водовод системы ППД и риски коррозии и солеотложения и позволяет управлять давлением сброшенной воды в системе ППД.