Устройство для регулируемой закачки жидкости в пласт
DEVICE FOR CONTROLLED PUMPING OF LIQUID INTO FORMATION

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтяной залежи и работе системы поддержания пластового давления.
Известен механически регулируемый штуцер (патент на RU №2230885, E21B 34/06, E21B 43/12, F16K 47/08, опубл. 20.06.2004 в Бюл. № 17), включающий корпус, цилиндр, шток с уплотнителями, причем цилиндр выполнен перфорированным по всей длине, шток размещен в цилиндре с возможностью перекрытия части перфорационных отверстий и имеет тарельчатый клапан для закрытия входного отверстия, а корпус снабжен стопорными винтами для фиксации положения штока.
Недостатками данного механизма является узкая область применения из-за возможности работы для закачки в пласты, не изменяющие свои характеристики длительное время, сложность регулировки из-за необходимости для этого разборки всего механизма и невозможность регулировки во время закачки жидкости в пласт, при этом это энергия потока, затрачивая на преодоление сопротивление механизма никак не отбирается и не аккумулируется.
Наиболее близким по технической сущности является способ кустовой закачки воды в нагнетательные скважины (патент на RU №2387816, E21B 43/20, 27.04.2010 в Бюл. № 12), включающий регулирование объема закачки с учетом порогового значения при определенном объеме закачки за определенный период времени для закачки за этот период заданного объема закачки, отличающийся тем, что при циклическом режиме закачки воды в нагнетательные скважины подбирают пороговое значение объема закачки для каждой скважины, меньшее заданного для нее объема закачки за определенный период времени, но составляющее основной объем закачки - до 95% заданного объема, после достижения которого в течение оставшегося времени определенного периода закачку производят с меньшим объемом до достижения заданного объема - переходят на режим подкачки с регулированием давления и скорости закачки, в дальнейшем основной режим и режим подкачки чередуют, распределяют по различным скважинам и осуществляют одновременно одними насосами.
В этом способе используют устройство для регулируемой закачки воды в соответствующий пласт, включающее установленные на трубопроводе датчиками объема и давления, функционально связанные с блоком управления для изменения суммарного гидроспротивления в регулирующих механизмах, выполненных в виде регулируемой задвижки или в виде установленных параллельно регулируемой задвижки и дополнительных одного или двух регулируемых вентилей с тарированным гидросопротивлением.
Недостатком данного устройства являются невозможность точной регулировки механическими регулируемыми задвижками и/или точная регулировка возможна только ступенчато при использовании тарированных гидросопротивлений, что приводит к невозможности плавного изменения объемов закачки в реальном времени, при этом это энергия потока, затрачивая на преодоление сопротивление задвижек никак не отбирается и не аккумулируется.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание устройства для регулируемой закачки в пласт, позволяющей точно и в реальном времени поддерживать необходимые объемы закачки жидкости в соответствующий пласт с аккумуляцией энергии потока в виде электроэнергии, затрачиваемой на преодоление сопротивления генератора.
Техническая задача решается устройством для регулируемой закачки жидкости в пласт, включающее трубопровод, сообщенный с нагнетательной скважиной, с регулирующим механизмом, датчиком давления, функционально связанным с блоком управления для изменения суммарного гидроспротивления в регулирующих механизмах.
Новым является то, что регулирующий механизм выполнен в виде механического генератора, вырабатывающего электроэнергию из текущего потока жидкости, направляемую к изменяемым по объему потребителям для регулировки блоком управления гидравлического сопротивления, создаваемого генератором в трубопроводе.
На чертеже изображена схема устройства.
Устройство для регулируемой закачки жидкости в пласт включает трубопровод 1, сообщенный с нагнетательной скважиной 2, вскрывающей пласт (не показан), с регулирующим механизмом 3, датчиком давления 4 (например, электронный манометр), функционально связанным с блоком управления 5 для изменения суммарного гидросопротивления в регулирующих механизмах 3. Регулирующий механизм 5 выполнен в виде механического генератора (генератора с механическим приводом, например, осевой турбины в виде ротора и статора вокруг, установленные непосредственно в трубопровод, или тангенциальной турбины – крыльчатки, установленной в трубопроводе 1 и соединенной осевым валом с электрогенератором, или т.п. – на это авторы не претендуют), вырабатывающего электроэнергию из текущего потока жидкости, направляемую к изменяемым по объему потребителям 6 (например, к аккумуляторам или маховикам, соединяемым блоком управления 5 по необходимости последовательно или параллельно – на это авторы не претендуют) для регулировки блоком управления 5 гидравлического сопротивления, создаваемого регулирующим механизмом 3 в трубопроводе 1.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность устройства, на чертеже не показаны или показаны условно
Устройство работает следующим образом.
Исходя из гидродинамического анализа пласта определяют для каждой нагнетательной скважины 2 необходимые режимы закачки жидкости в пласт, в том числе и по оптимальному давлению, которые вносятся в блок управления. В трубопровод 1, соединяющий насосную станцию 7 со скважиной 2, встраивают регулирующий механизм 3 и датчик давления 4, который соединены соответственно с потребителем 6 электроэнергии и блоком управления 5. После чего насосную станцию 7 запускают в работу. В результате жидкость перекачивается с необходимым расходом и давлением в нагнетательную скважину 2 через регулирующий механизм 3, вырабатывающий электроэнергию, которую аккумулирует и/или использует потребитель 6. При изменении свойств пласта скважины 2 происходит рост или падение давления от оптимального в трубопроводе 1, что фиксируется датчиком давления 4 и передается в блок управления 5. Блок управления 5 подает сигнал потребителю 6 на снижение или повышение нагрузки для регулирующего механизма 3 (например, соответственным снижением или повышением объема потребления энергии в потребителе 6), что соответственно плавно, быстро и точно в реальном времени снижает или повышает сопротивление регулирующего механизма 3 и, как следствие, приводит давление в трубопроводе 1 к оптимальному значению. Благодаря чему закачка жидкости в пласт скважины 2 идет в оптимальном режиме (без скачков давления и объема закачки). Вырабатываемая энергия регулирующим механизмом 3 может быть использована потребителем 6 как для внутренних нужд (например, для питания скважинных механизмов, контрольно-измерительных приборов и автоматики), так и питания внешних источников (например, для освещения объектов).
Предлагаемое устройство для регулируемой закачки в пласт позволяет точно и в реальном времени поддерживать необходимые объемы и давление закачки жидкости в соответствующий пласт с аккумуляцией энергии потока в виде электроэнергии, затрачиваемой на преодоление сопротивления механического генератора электрической энергии.