ТРУБНАЯ ОБВЯЗКА УСТЬЕВОЙ АРМАТУРЫ НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам заводнения пластов и поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений.
Известна трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины, содержащая водовод, задвижки (см. книгу: Еронин В.А. и др. Эксплуатация системы заводнения пластов. - М.: Недра, 1964, - с.218-222). Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины позволяет производить закачку насосами подготовленной на очистных сооружениях воды в нагнетательные скважины системы поддержания пластового давления и далее до пласта для восполнения его энергии, расходуемой при добыче нефти.
Недостатком трубной обвязки устьевой арматуры нагнетательной скважины является то, что при остановке работы насосов при наличии в единой гидродинамической системе водоводов нагнетательных скважин с разной приемистостью происходит излив жидкости из скважин с низкой приемистостью в скважины с высокой приемистостью, при этом трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины не обеспечивает защиту системы водоводов и призабойной зоны пласта высокоприемистых нагнетательных скважин от загрязнения нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из низкоприемистых нагнетательных скважин, накопление которых в призабойной зоне пласта приводит к снижению приемистости.
Наиболее близкими к предлагаемой являются «Типовые схемы трубной обвязки нагнетательной арматуры» для скважин различной приемистости (см. книгу: Нефтепромысловое оборудование: Комплект каталогов / Под ред. В.Г.Креца, В.Г.Лукьянова. - Томск:: Изд-во Том. Ун-та, 1999, - с.I-16 - I-17), содержащие задвижки, обратные клапаны, водоводы. Типовые схемы трубной обвязки нагнетательной арматуры позволяют производить закачку насосами подготовленной на очистных сооружениях воды в нагнетательные скважины системы поддержания пластового давления и далее до пласта для восполнения его энергии, расходуемой при добыче нефти, и автоматически перекрывать с помощью обратного клапана поток воды при остановке работы насосов, не допуская тем самым излива жидкости из низкоприемистых скважин и сохраняя энергию пласта.
Недостатком типовых схем трубной обвязки нагнетательной арматуры является то, что при прекращении закачки и закрытии обратного клапана, установленного между водоводом и устьевой арматурой нагнетательной скважины, прекращается движение закачиваемой воды и образуются застойные участки в устьевой арматуре нагнетательной скважины и водоводе в приустьевой зоне нагнетательной скважины, при этом в зимний период возникает опасность замерзания воды в надземном участке водовода и устьевой арматуры нагнетательной скважины, что приводит к нарушению целостности устьевой арматуры нагнетательной скважины и водовода в приустьевой зоне нагнетательной скважины.
Технической задачей предлагаемого изобретения является сохранение энергии пласта во время остановок работы насосов, предотвращение загрязнения водоводов нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из низкоприемистых нагнетательных скважин, замерзания воды в устьевой арматуре нагнетательной скважины и водоводе в приустьевой зоне нагнетательной скважины в зимний период, увеличение тем самым межремонтного периода работы наземного оборудования нагнетательных скважин и, как результат, экономия материальных затрат на поддержание пластового давления.
Техническая задача решается предлагаемой трубной обвязкой устьевой арматуры нагнетательной скважины, включающей водовод с обратным клапаном, содержащим седло и запорный элемент и пропускающим жидкость в нагнетательную скважину, насосно-компрессорные трубы, помещенные в нагнетательной скважине и гидравлически связанные с водоводом через распределительные устройства.
Новым является то, что обратный клапан снабжен сквозным калиброванным отверстием, связывающим гидравлически полости, перекрываемые запорным элементом обратного клапана.
Новым также является то, что сквозное калиброванное отверстие выполнено в запорном элементе обратного клапана.
Новым также является то, что сквозное калиброванное отверстие выполнено в седле обратного клапана.
На Фиг.1 изображена схема трубной обвязки устьевой арматуры нагнетательной скважины, при этом: I - закачка воды в пласт, II - излив жидкости из низкоприемистой нагнетательной скважины в водовод и далее в высокоприемистую нагнетательную скважину.
Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины содержит водовод 1, обратный клапан 2, направляющий поток воды I из водовода 1 в нагнетательную
скважину 3, насосно-компрессорные трубы 4, соединяющие гидравлически водовод 1 с продуктивным пластом 5 через призабойную зону пласта 6. В обратном клапане 2 (Фиг.2) размещен запорный элемент 7, закрепленный подвижно на оси 8 и опирающийся в закрытом состоянии на седло 9, при этом обратный клапан 2 снабжен сменной втулкой 10 со сквозным калиброванным отверстием 11, связывающим гидравлически полости, перекрываемые запорным элементом 7 обратного клапана 2.
Трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины работает следующим образом (на примере конкретного выполнения).
3
Вода, подготовленная на головных очистных сооружениях, подается насосами в водовод и закачивается в нагнетательную скважину с расходом 200 м/сут при устьевом давлении 15 МПа для поддержания пластового давления в продуктивном пласте 8. При закачке воды в нагнетательную скважину 3 поток воды I движется по водоводу 1 через открытый обратный клапан 2 в нагнетательную скважину 3, при этом под действием потока закачиваемой воды I запорный элемент 7 поворачивается на оси 8 и открывает проходной канал в седле 9 обратного клапана 2 (Фиг.1). В скважину 3 закачивается вода с низкой концентрацией нефтяных частиц и твердых взвешенных частиц (порядка 10...20 мг/л) и незначительных их размерах - порядка 2...20 мкм.
3
При остановке работы насосов происходит излив части закачанной воды в объеме до 10 м из пласта 5 через насосно-компрессорные трубы 4 нагнетательной скважины 3 в водовод 1 за счет перепада давления до 5 МПа. При интенсивном изливе жидкость может содержать значительную концентрацию загрязняющих веществ в интервале от 250 до 1200 мг/л, а в отдельных порциях доходя до 143 г/л (промысловые данные), выносимых из призабойной зоны 6. При движении потока излива II из нагнетательной скважины 3 в водовод 1 (Фиг.2) происходит закрытие обратного клапана 2 водовода 1 путем поворота на оси 8 запорного элемента 7 со сменной втулкой 10 и плотного прижатия его потоком излива жидкости II к седлу 11, в результате чего поток излива жидкости II проходит через калиброванное сквозное отверстие 11 в сменной втулке 10 запорного элемента 7, значительно снижающее скорость движения потока излива жидкости II, при этом размер и количество калиброванных отверстий 11 запорного элемента 7 подбирают путем замены втулки 10 таким образом, чтобы скорость движения потока излива жидкости II в насосно-компрессорных трубах 4 (Фиг.1) нагнетательной скважины 3 была меньше скорости выноса загрязняющих частиц из призабойной зоны пласта 6 и подъема их на устье нагнетательной скважины 3. В результате незначительной скорости и объема излива жидкости II не происходит вымывание загрязнений из призабойной зоны пласта 6, уровень загрязнения воды излива практически не превышает первоначального уровня
загрязнений, содержащихся в очищенной воде при ее закачке. И, как следствие, не происходит загрязнения водовода 1 нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из нагнетательной скважины 3.
3
При возобновлении работы насосов происходит открытие обратного клапана 2 путем поворота запорного элемента 7 на оси 8 под действием потока закачиваемой воды I и открытия проходного канала в седле 9, при этом восстанавливается первоначальная схема закачки воды I в нагнетательную скважину 3 по водоводу 1 с расходом 200 м/сут при устьевом давлении 15 МПа для поддержания пластового давления в продуктивном пласте 8.
Возможен вариант размещения сменной втулки 10 (Фиг.3) с калиброванным отверстием 12 в седле 9 обратного клапана 2. Работа трубной обвязки устьевой арматуры нагнетательной скважины аналогична приведенной выше, только излив жидкости II происходит через калиброванное отверстие 12 седла клапана.
Таким образом, трубная обвязка устьевой арматуры нагнетательной скважины позволяет вследствие ограничения скорости и объема излива жидкости из нагнетательной скважины предотвратить загрязнение водовода нефтью и твердыми взвешенными, предотвращает замерзание воды в устьевой арматуре нагнетательной скважины и водоводе в приустьевой зоне нагнетательной скважины в зимний период.
Использование данного предложения позволяет с помощью существующей системы поддержания пластового давления при небольших дополнительных капитальных затратах сохранить энергию пласта во время остановок работы насосов за счет незначительного объема излива жидкости, предотвратить загрязнение водоводов нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из низкоприемистых нагнетательных скважин, за счет ограничения скорости излива жидкости величиной, меньшей скорости выноса загрязнений потоком излива жидкости из призабойной зоны пласта и подъема их на устье нагнетательной скважины, предотвратить замерзание воды в устьевой арматуре нагнетательной скважины и водоводе в приустьевой зоне нагнетательной скважины за счет сохранения подвижности воды и исключения застойных участков, увеличить продолжительность межремонтного периода работы наземного оборудования нагнетательных скважин и, как результат, экономить материальные затраты на поддержание пластового давления.