СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам заводнения пластов и поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений, позволяющим производить очистку водоводов, насосно-компрессорных труб и призабойной зоны нефтяного пласта в нагнетательных скважинах при эксплуатации низкопроницаемых пластов или ухудшивших свои эксплуатационные показатели вследствие загрязнения прискважинной зоны.
Известна система поддержания пластового давления, содержащая водоводы, насосы, разводящие водоводы, нагнетательные скважины (см. книгу: Еронин В.А. и др. Эксплуатация системы заводнения пластов. - М.: Недра, 1964, с.142-146).
Система позволяет транспортировать воду на каждый из нагнетательных рядов и далее до пласта для восполнения его энергии, расходуемой при добыче нефти.
Недостатком системы является то, что система не обеспечивает защиту призабойной зоны пласта от загрязнения нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в закачиваемой воде, накопление которых в призабойной зоне пласта приводит к снижению приемистости.
Наиболее близкой к предлагаемой является «Система поддержания пластового давления (ППД)» в пластах различной проницаемостью (Патент РФ №38195 Е 21 В 43/20. Опубл. 27.05.2004 г. БИ №15), содержащая насосы, водоводы, нагнетательные скважины, очистные устройства, размещенные на водоводах скважин с пластами различной проницаемости.
Система позволяет транспортировать необходимое количество воды до различных нагнетательных скважин (одновременно или последовательно) для закачки в пласт, при этом имеется возможность подключать дополнительные скважины к разводящему водоводу с помощью ответвлений и производить дополнительную очистку воды излива при прекращении закачки и перераспределении воды между низко- и высокоприемистыми скважинами.
Недостатком системы является то, что очистные устройства, выполненные в виде трубной вставки расширенного диаметра и расположенные горизонтально в приустьевой зоне нагнетательных скважин, улавливают загрязнения воды излива в виде частиц нефти и твердого осадка, но при возобновлении закачки в скважины значительная часть уловленных
загрязнений выносится из них интенсивным в начальный момент потоком закачиваемой воды и повторно кольматирует поровое пространство продуктивного пласта. Кроме того, размещение очистных устройств подобного типа нецелесообразно в приустьевой зоне высокоприемистых нагнетательных скважин, поскольку излив из них происходит с очень незначительным расходом, что не позволяет достигать потоку излива скоростей, способных вынести на дневную поверхность кольматирующиий материал.
Технической задачей предлагаемого устройства (системы) является снижение потери приемистости пластов, увеличение времени между очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и, как результат, экономия материальных затрат на поддержание пластового давления за счет исключения захвата шлама в момент возобновления закачки из очистного устройства.
Поставленная техническая задача решается описываемой системой поддержания пластового давления в пластах различной проницаемости, включающей насосы, водоводы, нагнетательные скважины, очистные устройства в виде трубной вставки расширенного диаметра с отводящими патрубками, размещенные на водоводах скважин с низкопроницаемыми пластами при выходе из устья.
Новым является то, что трубная вставка выполнена нисходящей от устья скважины с наклоном 10°-15° относительно горизонтали, а отводящие патрубки выполнены внизу и вверху соответственно для шлама и нефти.
На Фиг.1 изображена схема предлагаемой системы поддержания пластового давления.
На Фиг.2 изображена увеличенная схема предлагаемой системы поддержания пластового давления в непосредственной близи от нагнетательной скважины.
При этом на Фиг.1 и 2: I - закачка воды в пласт, II - излив воды из низкопроницаемого в высокопроницаемый пласт;
При этом на Фиг.2: III - удаляемые промывкой загрязнения.
Система поддержания пластового давления содержит головные очистные сооружения 1 (Фиг.1), насосы 2 в составе кустовой насосной станции, водовод 3, нагнетательные скважины 4, вскрывшие пласты высокой проницаемости, нагнетательные скважины 5, вскрывшие пласты низкой проницаемости, очистные устройства 6, каждое из которых выполнено в виде нисходящего с наклоном 10°-15° относительно горизонтали трубного элемента расширенного диаметра и снабжено отводящими патрубками 7 и 8 (Фиг.2), насосно-компрессорные трубы 9, помещенные в скважинах и гидравлически связанные с очистными устройствами 6. При этом очистные устройства 6 установлены на водоводах 3
низкоприемистых нагнетательных скважин 5 при выходе из устья и смонтированы на опорах 10.
Система работает следующим образом.
Вода, подготовленная на головных очистных сооружениях 1 (Фиг.1), подается насосами 2 в водовод 3 и закачивается в нагнетательную скважину 3 для поддержания пластового давления в продуктивном пласте 11 (Фиг.2). При закачке воды в нагнетательную скважину очистное устройство 6 практически не изменяет качества закачиваемой воды I по причине низкой концентрации нефтяных частиц и твердых взвешенных частиц (порядка 10...20 мг/л) и незначительности их размеров - порядка 2...20 мкм.
При остановке работы насосов 2 (Фиг.1) происходит излив II части закачанной воды в единой гидродинамической системе из низкопроницаемых пластов через низкоприемистые нагнетательные скважины 5 в водовод 3 и из водовода 3 - в высокопроницаемые пласты, вскрытые высокоприемистыми нагнетательными скважинами 4. Изливающаяся жидкость содержит значительную концентрацию загрязнений (250...1200 мг/л, а в отдельных порциях доходя до десятков и сотен г/л), выносимых из призабойной зоны 12 пласта 11 и состоящих из крупных нефтяных глобул и твердых взвешенных частиц. Продвигаясь по насосно-компрессорным трубам 9 (Фиг.2) нефтяные глобулы с твердыми частицами дополнительно коалесцируют и укрупняются, достигая на устье скважины размеров 1...20 мм, а в ряде случаев образуя более крупные включения и струи. При прохождении загрязненного излива через установленное непосредственно у устья нагнетательной скважины очистное устройство 6, представляющего собой выполненный в виде нисходящего с наклоном 10°-15° относительно горизонтали трубный элемент расширенного по отношению к трубе водовода 3 диаметра, за счет локального снижения скорости потока происходит улавливание большей части нефтяных частиц, а также выпадение крупных твердых частиц в осадок. За счет уклона установки на 10°-15° по отношению к горизонтали происходит локализация под действием сил гравитации уловленных очистным устройством 6 нефти в верхней его части 13 и осадка из твердых частиц в нижней части 14. Уловленные загрязнения III воды в виде скоплений нефти 13 и твердого осадка (шлама) 14 по мере их накопления отводят из очистного устройства 6 по патрубкам 7 и 8 на утилизацию. После очистного устройства б очищенная вода излива поступает в водовод 3 и далее сливается в емкость либо подается через высокоприемистую скважину 4 в высокопроницаемые продуктивные пласты в единой гидродинамической системе. Таким образом, система обеспечивает очистку воды от загрязнений в период излива из низкоприемистой скважины, который имеет место при наличии гидравлической связи между скважинами, вскрывшими пласты различной проницаемости, препятствуя попаданию загрязнений излива
в водовод, в высокоприемистую скважину и повторному загрязнению призабойной зоны пласта низкоприемистых нагнетательных скважин. Излив также может быть организован принудительно путем слива воды из водовода в емкость на кустовой насосной станции.
Пример конкретного выполнения.
Имеется группа высокоприемистых нагнетательных скважин 4 с приемистостью 800 куб. метров в сутки при устьевом давлении 5 МПа и группа низкоприемистых нагнетательных скважин 5, имеющих приемистость от 50 до 200 куб. метров в сутки при устьевом давлении 10 МПа, в единой гидравлической системе.
Закачку воды I ведут насосом 2 кустовой насосной станции через водоводы 3 в высокоприемистые нагнетательные скважины 4 и низкоприемистые нагнетательные скважины 5 с расходом 1400 куб. метров в сутки и давлением на выкиде насоса 2-11 МПа (поток I).
При остановке насосов 2, например, в соответствии с графиком периодической (циклической) закачки, создается депрессия до 5 МПа в гидравлической системе. Устьевое давление на низкоприемистых нагнетательных скважинах 5 падает до 5 МПа, и из скважин 5 с низкопроницаемыми коллекторами происходит излив жидкости II в водовод 3 и из водовода в пласты с высокопроницаемыми коллекторами через высокоприемистые скважины 4 в объеме порядка 10...20 куб. метров. При движении жидкости из низкоприемистых нагнетательных скважин 5 в водовод 3 происходит вынос загрязнений из призабойной зоны пласта 12, состоящих в основном из твердых и нефтяных частиц, которые при движении по насосно-компрессорным трубам 9 укрупняются на подходе к устью скважины. Максимальные размеры мелкодисперсных загрязняющих частиц в изливе составляют 60 мкм, а крупных включений - до 20 мм. Концентрация твердых взвешенных частиц - до 200 мг/л. Концентрация нефтяных частиц изменяется в интервале от 250 до 1200 мг/л, достигая в пике величины 143000 мг/л (промысловые данные). Воду с загрязнениями, вынесенными из призабойной зоны низкопроницаемых коллекторов, очищают на очистном устройстве 6, улавливая нефть и твердые взвешенные частицы, выпадающие в осадок. За счет уклона установки на 10°-15° по отношению к горизонтали происходит локализация под действием сил гравитации уловленных очистным устройством 6 нефти в верхней его части 13 и осадка (шлама) из твердых частиц в нижней части 14. Вода, из которой удалили 70% загрязнений, с остаточными мелкодисперсными загрязнениями, поступает в водовод 3 и далее сливается в емкость либо в подается через высокоприемистую скважину 4 в высокопроницаемые продуктивные пласты в единой гидродинамической системе. Уловленные загрязнения III воды в виде скоплений нефти 13 и твердого осадка
(шлама) 14 по мере их накопления отводят из очистного устройства б по патрубкам 7 и 8 на утилизацию.
Технико-экономическая эффективность предлагаемой системы поддержания пластового давления достигается за счет сокращения дополнительных затрат на очистку нагнетательных скважин различной приемистости в единой гидродинамической системе от загрязнений, выносимых изливом из призабойной зоны пласта, сокращения затрат на промывку подводящих высоконапорных водоводов, повышения работоспособности нагнетательных скважин при прерывистом характере закачки воды.
Использование данного предложения позволяет с помощью существующей системы ППД снизить потери приемистости пластов, увеличить время между капитальными очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и, как результат, экономить материальные затраты на поддержание пластового давления.