Устройство для снижения содержания воды в добываемой жидкости в скважине

Техническое решение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений, а именно для снижения обводненности продукции нефтяных добывающих скважин, продуктивный пласт которых содержит водоносную часть.
Известен (SU, авторское свидетельство 941548, опубл. 07.07.1982) скважинный фильтр, состоящий из несущего трубчатого перфорированного каркаса и волокнистого фильтрующего покрытия, выполненного в виде отдельных пластин из проволочного нетканого материала, жестко закрепленных внахлест при помощи сварки и пайки па трубчатом каркасе фильтра против перфорационных отверстий.
Основным недостатком данной конструкции является наличие сварных зон, что со временем активизирует процессы коррозии металла. Плотное прилегание фильтрующего элемента к перфорированной трубе существенно уменьшает зону фильтрации, которая ограничена площадью отверстий в трубе. Отсутствует защита фильтрующего элемента от механических воздействий в процессе транспортировки и установки фильтра. Известная конструкция не позволяет уменьшать приток воды в скважинную жидкость.
Известны (US, патент 4771829, опубл. 20.09.1988) щелевые скважинные фильтры. Эти фильтры содержат перфорированную трубу и проволоку, намотанную по спирали с зазором между витками спирали. Проволока намотана на продольные элементы (стрингеры).
Недостатки: большой допуск на ширину щели между рядами проволоки (до 40%), что приводит к тому, что фильтр пропускает частицы на 40% крупнее заявленных. Кроме того, если при транспортировке фильтра или его спуске происходит местное увеличение зазора между рядами проволоки в несколько раз, соответственно более крупные абразивные частицы приникают с добываемым продуктом внутрь фильтра, что вызывает износ наземного оборудования: насоса и арматуры. Известная конструкция практически не позволяет уменьшать приток воды в скважинную жидкость.
Известно устройство (RU, патент 2268999, опубл. 27.01.2006) для снижения обводнения нефтяных скважин по патенту РФ. Устройство содержит в составе обсадной колонны сепаратор для отделения от нефти под действием силы тяжести диспергированной в нефти воды, включающим впускное отверстие для приема скважинного флюида из впускного участка скважины под разделительной камерой, выпускное отверстие для обогащенного нефтью компонента, открывающееся в участок скважины над разделительной камерой, и выпускное отверстие для обогащенного водой компонента, открывающееся в спускной участок скважины под разделительной камерой, причем высота разделительной камеры превышает толщину среднего слоя дисперсии нефти и воды, образующегося в ней между нижним слоем обогащенного водой компонента и верхним слоем обогащенного нефтью компонента.
Недостатками устройства являются большие габариты устройства, сложность технического обслуживания.
Известно (RU, патент 85941, опубл 20.08.2009) устройство для уменьшения обводненности добываемой продукции за счет создания эффекта «обратного конуса» на добывающих скважинах. Известное устройство содержит эксплуатационную колонну добывающей скважины с интервалом перфорации, колонну насосно-компрессорных труб и насосное оборудование. Спуск оборудования в скважину произведен последовательно единой компоновкой на расчетную глубину, а колонна насосно-компрессорных труб содержит электропогружные центробежные насосные установки, хвостовик и фильтр на конце для защиты от засорения, при этом фильтр по расчету длин насосно-компрессорных труб установлен ниже интервала перфорации, а выше интервала перфорации под электропогружными центробежными насосными установками установлен якорь с возможностью снятия осевых нагрузок на соединительные элементы электропогружных центробежных насосных установок, причем электродвигатель и прием электропогружного центробежного насоса помещены в кожух, выполненный из трубы, внутренний диаметр которой больше наружного диаметра электродвигателя, но меньше внутреннего диаметра эксплуатационной колонны добывающей скважины.
Недостатком известного устройства следует признать сложность конструкции.
Известно (RU, патент 150455, опубл. 20.02.2015) устройство для уменьшения притока воды в скважину, представляющее собой элемент заканчивания скважины, размещаемый в интервале контакта с пластом-коллектором и выполненный в виде слоя пористого материала, вся поверхность которого имеет угол смачивания больше 90°. Пористый материал помещен под кожух либо под фильтровальный элемент, либо представляет собой дополнительный фильтровальный элемент, обеспечивающий прохождение жидкой фазы вначале через пространство, заполненное пористым материалом, а затем в добывающую трубу.
Недостатком известной конструкции следует признать то, что прохождение добываемой из пласта-коллектора жидкости осуществлено непосредственно через слой пористого материала без буферной зоны между поступающей в устройство жидкости и пористым материалом, позволяющей направлять поток поступающей жидкости перпендикулярно пористому материалу, что значительно уменьшает риск засорения системы механическими примесями, присутствующими в добываемой жидкости, а так же уменьшает износ устройства и его подверженность внешним механическим воздействиям, в особенности при спуске устройства в скважину.
Указанный источник информации принят в качестве ближайшего аналога.
Техническая задача, решаемая посредством разработки данного технического решения, состоит в уменьшении содержания воды в добываемой жидкости при добыче углеводородов.
Технический результат, достигаемый при реализации разработанного устройства, состоит в конструктивном упрощении устройства.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство, создающее дополнительное гидравлическое сопротивление жидкости с большим содержанием воды. Устройство для снижения содержания воды в добываемой жидкости в скважине, содержащее корпус со средствами входа и выхода для прохода потока жидкости, причем между указанными средствами входа и выхода перпендикулярно направлению движения скважинной жидкости внутри корпуса размещен, по меньшей мере, один фильтровальный элемент с гидрофобным покрытием, выполненный с возможностью очищать скважинную жидкость от механических примесей и создающий гидравлическое сопротивление скважинной жидкости, проходящей через него, причем величина гидравлического сопротивления зависит от содержания воды в скважинной жидкости.
В некоторых вариантах реализации устройства между средствами входа и выхода внутри корпуса могут быть размещены, помимо фильтроэлемента с гидрофобным покрытием, дополнительные гидравлические сопротивления, а также клапана, перекрывающие выход в добывающую трубу, причем гидравлические сопротивления и клапана установлены последовательно или параллельно друг другу. Также вне корпуса дополнительно устройство может содержать механический фильтр, установленный перед фильтроэлементом с гидрофобным покрытием.
В качестве гидрофобного покрытия могут быть использованы Disom-Hidrofugo и Disom-Yesair, испанской компании SODITE, S.A.; Антиплювиоль Mapei, Италия; Асолин-ВС, Асолин-ЦА, немецкой компании SHOM-BURG; MaksKLIR, MaksKLIR-D, испанской компании Drizoro; или т.п. что значительно улучшает отделение нефти от воды.
Работа разработанного устройства в скважине в базовом варианте реализации происходит следующим образом. Устройство размещают в скважинном фильтре, входящем в состав компоновки заканчивания скважины. При малом содержании воды жидкость проходит через фильтроэлемент с гидрофобным покрытием, испытывая при этом небольшое гидравлическое сопротивление. С ростом содержания воды жидкость, проходящая через фильтроэлемент, испытывает большее гидравлическое сопротивление, что приводит к общему снижению расхода жидкости через фильтроэлемент и, соответственно, устройство.
Фильтроэлемент, допускающий нанесение гидрофобного покрытия, может изготавливаться из проволочного проницаемого материала, обеспечивающего эффективную очистку жидкости от механических примесей.
Использование разработанного устройства позволит контролировать профиль притока жидкости к скважине в процессе добычи в зависимости от содержания воды, что предотвращает такие распространенные проблемы (в особенности для горизонтальных скважин) как прорывы воды в нефтедобывающие скважины. При прорыве воды по одному из интервалов между пакерами, разобщающими эти интервалы, расход жидкости через фильтры этого интервала уменьшается на 25-50%, что снижает общую обводненность добываемой жидкости.