СИСТЕМА ЗАКАЧКИ ВОДЫ И ОЧИСТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ
SYSTEM TO PUMP WATER AND CLEAN BOTTOMHOLE FORMATION ZONE OF INJECTION WELL

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к системе закачки жидкости (воды) в пласт с целью вытеснения нефти и поддержания пластового давления.
Известна система закачки воды в нагнетательную скважину для осуществления способа закачки вытесняющего агента в скважину (см. патент РФ №2079640, Е21В 43/20. опубл. в бюл. №14 от 20.05.1997 г.), включающая шурф с погружным насосом высокого давления, водоводы от шурфа к нагнетательным скважинам, нагнетательные скважины, работающие при различных давлениях нагнетания. Эта система принята за аналог.
Известная система закачки воды в нагнетательную скважину имеет следующие недостатки:
- погружные центробежные насосы типа УЭЦН, используемые в шурфе, имеют ограниченность применения вследствие низкого коэффициента полезного действия (КПД) в сравнении с насосами объемного типа действия;
- КПД погружного центробежного насоса типа УЭЦН, используемого в шурфе, значительно уменьшается при работе в режимах, отличных от номинальных;
- для очистки призабойной зоны пласта (ПЗП) нагнетательной скважины необходимо выводить скважину в ремонт.
Известна система закачки воды и очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины, описанная в способе очистки призабойной зоны нагнетательных скважин (см. патент РФ №2306405, Е21В 37/00, 43/20. опубл. в бюл. №26 от 20.09.2007 г.), включающая устьевую арматуру, сообщенную с водоводом, который соединен с насосом, и емкостью через соответствующие запорные арматуры.
Недостатком данной системы закачки воды и очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины является то, что объем излива из нагнетательной скважины происходит исключительно за счет энергии предварительно закачанной в пласт воды.
Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение расхода и объема излива с целью более интенсивного выноса загрязнений из призабойной зоны пласта нагнетательной скважины, а также повышение надежности работы насоса в приустьевой зоне нагнетательной скважины за счет применения насоса объемного типа действия.
Техническая задача решается предлагаемой системой закачки воды и очистки ПЗП нагнетательной скважины, включающей устьевую арматуру, сообщенную с водоводом, который соединен с насосом, и емкостью через соответствующие запорные арматуры.
Новым является то, что насос выполнен объемного типа действия с регулируемым приводом и расположен на водоводе в приустьевой зоне скважины, при этом вход насоса сообщен с водоводом через дополнительную запорную арматуру, а выход - с емкостью через ее запорную арматуру и устьевой арматурой через ее запорную арматуру, кроме того водовод оснащен между устьевой арматурой и дополнительной запорной арматурой байпасной линией, охватывающей насос и оснащенной регулировочной запорной арматурой, причем запорная арматура емкости и регулировочная запорная арматура выполнены с возможностью открытия при изливе жидкости из устьевой арматуры скважины и закрытия при нагнетании воды по водоводу насосом через устьевую арматуру в скважину, при этом дополнительная запорная арматура и запорная арматура устьевой арматуры выполнены с возможностью работы в противофазе с другими запорными арматурами.
На чертеже представлена технологическая схема системы закачки воды и очистки ПЗП нагнетательной скважины, при этом: I - закачка воды в пласт, II - излив жидкости из пласта.
Система закачки воды и очистки ПЗП нагнетательной скважины содержит насос 1 объемного типа действия, установленный в приустьевой зоне нагнетательной скважины 2 с устьевой арматурой 3 на водоводе 4, при этом вход 5 насоса 1 соединен с водоводом 4 через дополнительную запорную арматуру 6, а выход 7 насоса 1 соединен через запорную арматуру 8 с устьевой арматурой 3, а с емкостью 9 - отводной линией 10 через запорную арматуру 11.
Устьевая арматура 3 сообщена с входом 5 насоса 1 байпасной линией 12, которая оснащена регулировочной запорной арматурой 13. Кроме того, отводная линия 10 оснащена пробоотборником 14 и при необходимости - съемным участком 15.
Схема работает следующим образом.
От источника водоснабжения (не показан) вода поступает по водоводу 4 через дополнительную задвижку 6 на вход 5 насоса 1 объемного типа действия и закачивается им (поток I) через выход 7, водовод 4 и устьевую арматуру 3 в нагнетательную скважину 2, при этом дополнительная запорная арматура 6 и запорная арматура 8 (например, задвижки) открыты, а регулировочная запорная арматура 13 и запорная арматура 11 закрыты. КПД насоса 1 объемного типа действия выше в среднем на 15-20% по сравнению с УЭЦН (как в аналоге), и он оснащен регулируемым приводом. При стабильном снижении приемистости нагнетательной скважины 2 и при условии, что параметры ее работы (приемистость и устьевое давление) начинают не удовлетворять требованиям технологической схемы разработки месторождения, производят очистку ПЗП нагнетательной скважины 2 путем излива закачанной воды из нагнетательной скважины 2. Для этого производят остановку насоса 1, закрывают дополнительную запорную арматуру 6 и запорную арматуру 8, присоединяют к отводной линии 10 через запорную арматуру 11 с помощью съемного участка 15 (трубопровод из труб с быстроразъемными соединениями, тампонажный шланг высокого давления и т.д.) емкость 9 (например, автоцистерна, передвижная емкость на шасси и т.д.), открывают регулировочную запорную арматуру 13 на байпасной линии 12 и запорную арматуру 11, после чего запускают в работу насос 1 и производят излив закачанной воды (поток II) из нагнетательной скважины 2 в емкость 9 по байпасной линии 12 и отводной линии 10. За счет самовсасывающей способности насоса 1 объемного типа действия происходит дополнительное снижение давления (до 0,1 МПа) на устье нагнетательной скважины 2, тем самым увеличивается перепад давления между забойным и устьевым на нагнетательной скважине 2, что способствует поддержанию расхода излива на требуемой величине и более интенсивному выносу загрязняющих веществ из ПЗП в забой нагнетательной скважины 2 и далее с потоком II излива выносится на устье нагнетательной скважины 2 и затем через устьевую арматуру 3 по водоводу 4, байпасной линии 12, через вход 5 насоса 1, выход 7 насоса 1, отводную линию 10 и съемный участок 15 отводится в емкость 9, при этом величина расхода излива определяется расчетным путем для обеспечения выносной скорости излива и регулируется с помощью насоса 1, оснащенного регулируемым приводом. Как известно (см. патент РФ №2306405, Е21В 37/00, 43/20. опубл. в бюл. №26 от 20.09.2007 г.), первоначально излив из нагнетательной скважины 2 в объеме, не превышающем суммы объема насосно-компрессорных труб (НКТ - не показаны), спущенных в нагнетательную скважину 2, и объема эксплуатационной колонны (показана условно) нагнетательной скважины 2, заключенного между башмаком НКТ и кровлей перфорированного пласта, представляет собой практически ту же самую подготовленную на головных очистных сооружениях воду, что и закачивалась в нагнетательную скважину 2. По мере увеличения объема излива в жидкости начинает значительно увеличиваться концентрация загрязняющих веществ в интервале от 250 до 1200 мг/л, а в отдельных порциях доходя до 143 г/л (промысловые данные), выносимых из ПЗП.
Продвигаясь по НКТ, нефтяные глобулы с твердыми взвешенными частицами дополнительно коалесцируют и укрупняются, достигая на устье скважины размеров 1-20 мм, а также образуя более крупные включения и струи. Концентрация выносимых изливом загрязнений контролируется путем отбора контрольных проб через пробоотборник 14. При снижении в жидкости излива концентрации выносимых загрязнений останавливают насос 1, закрывают регулирующую запорную арматуру 13 и запорную арматуру 11, отсекают от емкости 9 и демонтируют съемный участок 15 и восстанавливают первоначальную схему закачки в нагнетательную скважину 2 путем открытия дополнительной запорной арматуры 6 и запорной арматуры 8 и запуска в работу насоса 1. Отведенный в емкость 9 излив с загрязнениями транспортируют на очистные сооружения для очистки с отделением от воды нефти и утилизации шлама.
Таким образом, предлагаемая система обеспечивает закачку воды в нагнетательную скважину насосом объемного типа действия с более высоким КПД и при необходимости позволяет произвести очистку призабойной зоны пласта нагнетательной скважины от кольматирующих загрязнений с более высоким снижением давления на устье нагнетательной скважины, при этом повышается надежность работы насоса в приустьевой зоне нагнетательной скважины за счет применения насоса объемного типа действия с регулируемым приводом.
Пример конкретного выполнения
3
3
3
3
3
3
3
От источника водоснабжения вода с содержанием загрязняющих веществ, не превышающим 60 мг/л, поступает по водоводу 4 через дополнительную запорную арматуру 6 на вход 5 насоса 1 объемного типа действия (например, 2,3 ПТ с частотно-регулируемым приводом) и закачивается им (поток I) через выход 7 с запорной арматурой 8, водовод 4 и устьевую арматуру 3 в нагнетательную скважину 2 с расходом 100 м/сут и устьевым давлением 5 МПа, при этом дополнительная запорная арматура 6 и запорная арматура 8 открыты, а регулировочная запорная арматура 13 байпасной линии 12 и запорная арматура 13 на отводной линии 10 закрыты. При стабильном снижении приемистости нагнетательной скважины 2 до 70 м/сут и повышении устьевого давления до 8 МПа параметры ее работы перестают удовлетворять требованиям технологической схемы разработки месторождения, производят очистку ПЗП нагнетательной скважины 2 путем излива закачанной воды из нагнетательной скважины 2. Для этого производят остановку насоса 1, закрывают дополнительную запорную арматуру 6 и запорную арматуру 8, присоединяют к отводной линии 10 через запорную арматуру 11с помощью съемного участка 15 (трубопровод из труб с быстроразъемными соединениями, тампонажный шланг высокого давления и т.д.) емкость 9 (автоцистерну), открывают регулировочную запорную арматуру 13 и запорную арматуру 10, запускают в работу насос 1 и производят излив закачанной воды (поток II) из нагнетательной скважины 2 в емкость 9 с расходом 4-6 м /сут по водоводу 4, байпасной линии 12, через вход 5 насоса 1 и выход насоса 1, отводной линии 10 и съемному участку 15. За счет работы насоса 1 объемного типа действия перепад давления между забойным и устьевым на нагнетательной скважине 2 повышается дополнительно на 0,1 МПа, что способствует поддержанию расхода излива на требуемой величине и более интенсивному выносу загрязняющих веществ из ПЗП в забой нагнетательной скважины 2. Суммарный объем излива составляет порядка 12 м, из них 6 м - объем, представляющий сумму объемов НКТ, спущенных в нагнетательную скважину 2, и эксплуатационной колонны нагнетательной скважины 2, заключенного между башмаком НКТ и кровлей перфорированного пласта (практически ту же самую подготовленную на головных очистных сооружениях воду, что и закачивалась в нагнетательную скважину 2), 4 м - вода с высоким содержанием загрязняющих веществ (до 1200 мг/л, основная пробка загрязнений, выносимых из ПЗП) и 2 м - вода со снизившимся содержанием загрязнений (80-100 мг/л, промывка скважины). Если суммарный объем излива превышает объем емкости 9 автоцистерны, для сбора и транспортировки излива на утилизацию задействуют две и более единицы автоцистерн (с учетом времени наполнения их емкостей и времени движения на пункт слива и обратного пути). Концентрация выносимых изливом загрязнений контролируется путем периодического отбора контрольных проб через пробоотборник 14. При снижении в жидкости излива концентрации выносимых загрязнений производительность насоса 1 снижается за счет регулируемого привода до полной остановки насоса 1, после чего закрывают регулирующую запорную арматуру 13 и запорную арматуру 11, демонтируют съемный участок 15 и восстанавливают первоначальную схему закачки в нагнетательную скважину 2 путем открытия дополнительной запорной арматуры 6 и запорной арматуры 8 и запуска в работу насоса 1, при этом за счет очистки ПЗП от загрязнений приемистость нагнетательной скважины 2 восстанавливается до величины, близкой к первоначальной.
Технико-экономическая эффективность предлагаемой системы закачки воды и очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины достигается за счет использования самовсасывающей способности насоса объемного типа действия, установленного в приустьевой зоне нагнетательной скважины, применяемой для интенсификации очистки призабойной зоны пласта нагнетательной скважины путем организации контролируемого излива закачанной воды с регулируемым расходом.
Использование данного предложения позволяет при небольших дополнительных капитальных затратах с помощью существующей системы поддержания пластового давления произвести восстановление приемистости нагнетательной скважины без подземного и капитального ремонта скважин за счет регулируемого излива жидкости и утилизации выносимых из призабойной зоны пласта загрязнений, увеличить время между капитальными очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и, как результат, экономить материальные затраты на поддержание пластового давления.