СИСТЕМА СБОРА ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН И ЗАКАЧКИ ВОДЫ В ПЛАСТ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам добычи и сбора нефти и системам заводнения пластов для поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений.
Известна система закачки воды, полученной из добывающей нефтяной обводнившейся скважины, содержащая добывающую и нагнетательную скважину с насосным агрегатом (см. книгу: Андреев И.И. и др. Межскважинная и внутрискважинная перекачка воды в системе поддержания пластового давления - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2006. -232 с.- С.17-18, рис.2.3), позволяющая извлекать воду из обводнившейся нефтяной скважины и закачивать воду в пласт для восполнения его энергии, расходуемой при добыче нефти, в том числе на участках, удаленных от источников воды и кустовых насосных станций.
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 по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемой является система сбора продукции скважин и закачки воды в пласт, описанная там же, стр.19-20, рис.2.5, включающая добывающую (одну или более) и нагнетательную (одну или более) скважину, блок отстоя и подготовки воды, полученной из добывающей скважины.
Данная система позволяет вести закачку в нагнетательную скважину воды более высокого качества, что обеспечивает поддержание ее приемистости.
3
Недостатком системы является то, что она работоспособна лишь при условии очень высокой обводненности продукции скважин (свыше 95-96%). Но и в этом случае в условиях нестабильного объема и качества продукции, поступающей из нефтеносного пласта в добывающую скважину, происходят проскоки нефти и других загрязнений в блок очистки и подготовки воды, который не справляется с залповыми поступлениями загрязнений. В результате вода с концентрацией загрязнений свыше нормативных (обычно 50-60 мг/дм) поступает в нагнетательную скважину, загрязняет ее призабойную зону, что снижает приемистость нагнетательной скважины и сокращает ее межремонтный период, а зачастую делает невозможной или дорогостоящей (из-за прокладки протяженного водовода) организацию закачки воды в пласт с целью поддержания пластового давления на данном удаленном участке.
Технической задачей предлагаемого решения является снижение потери приемистости продуктивных пластов, увеличение времени между очистками призабойной зоны нагнетательных скважин, снижение материальных и энергетических затрат на перекачку и закачку воды в пласт и, как результат, экономия материальных затрат на поддержание пластового давления.
Техническая задача решается предлагаемой системой сбора продукции скважин и закачки воды в пласт, включающей добывающие нефтяные скважины, соединенные с блоком отстоя и подготовки воды, содержащим патрубок сброса воды, соединенный через насосный агрегат с одной или более нагнетательными скважинами и патрубок сброса нефти.
Новым является то, что блок отстоя и подготовки воды соединен с кустовыми добывающими скважинами с обводненностью продукции выше 70%, при этом на патрубке сброса воды дополнительно установлены поточный анализатор загрязнений и регулируемое гидросопротивление, функционально связанные между собой через блок аналитического контроля, причем патрубок сброса нефти соединен с коллектором системы нефтесбора.
Новым является также то, что патрубок сброса нефти блока отстоя и подготовки воды для отвода газа дополнительно соединен газопроводами с затрубными пространствами добывающих скважин.
На чертеже изображена схема предлагаемой системы сбора продукции скважин и закачки воды в пласт, при этом пунктирными линиями показана функциональная связь между отдельными элементами системы.
Система сбора продукции скважин и закачки воды в пласт содержит кустовые добывающие скважины 1 и 1' с обводненностью продукции выше 70% и 2 с меньшей обводненностью, размещенные кустом, что предполагает их близкое и компактное расположение на относительно небольшой территории; блок отстоя и подготовки воды 3 с приемным нефтепроводом 4, соединяющим его со скважинами 1 и 1', а также с патрубком сброса нефти 5, соединяющим его с коллектором системы нефтесбора 6, транспортирующего продукцию со всех остальных добывающих скважин куста (на чертеже представлена скважина 2) на установку подготовки нефти (УПН). Блок отстоя и подготовки воды 3 также снабжен патрубком сброса воды 7, с установленными на нем поточным анализатором загрязнений 8, регулируемым гидросопротивлением 9, насосным
агрегатом 10 (с возможным в качестве варианта регулируемым приводом 11), выкидная линия которого 12 соединена с нагнетательной (одной или более) скважиной 13. Кроме того, система включает блок аналитического контроля 14, функционально связывающий поточный анализатор 8 с регулируемым гидросопротивлением 9 или (в качестве варианта) с регулируемым приводом 11. Система также содержит газопроводы 15 и 15' с обратными клапанами 16 и 16', соединяющие затрубные пространства 17 и 17' добывающих скважин 1 и 1' с патрубком сброса нефти 6 блока очистки и подготовки воды 4.
Система сбора продукции скважин и закачки воды в пласт работает следующим образом.
Продукция скважин 1 и 1' с обводненностью выше 70% по нефтепроводу 4 поступает в блок отстоя и подготовки воды 3, при этом продукция скважин 2 с обводненностью ниже 70% направляется напрямую в коллектор нефтесбора 6. Благодаря высокой (свыше 70%) обводненности продукции скважин 1 и 1' в нефтепроводе 4 и в блоке отстоя и подготовки воды 3, как показывают исследования и промысловый опыт, происходит быстрое разделение нефти и воды, (что особенно эффективно происходит при подаче в продукцию добывающих скважин деэмульгатора). Отбор газа по газопроводам 15 из затрубного пространства 17 и 17' добывающих скважин 1 и 1' обеспечивает снижение в них давления газа, соответственно, частичную сепарацию газа от нефти в самой скважине 1 (1') и препятствует поступлению газа на прием глубинного насоса добывающей скважины 1 и 1' (на чертеже не показано), в результате чего в нефтепровод 4 и далее в блок отстоя и подготовки воды 3 поступает жидкость с пониженным содержанием газа. Одновременно газ из затрубных пространств 17 (17') поступает на патрубок сброса нефти 5, минуя блок отстоя и подготовки воды 3 для исключения попадания газа в блок отстоя и подготовки воды 3. Обратные клапаны 16 и 16' исключают попадание жидкости в затрубные пространства 17 (17') из патрубка сброса нефти 5. Таким образом, на блок отстоя и подготовки воды 3 поступает продукция скважин с минимально возможным содержанием газа, что благоприятно сказывается на разделении нефти и воды и предотвращает их повторное диспергирование. В результате нефть сбрасывается по патрубку сброса нефти 5 в коллектор системы нефтесбора 6 (далее с продукцией других добывающих скважин 2 она направляется на установку подготовки нефти), а очищенная вода поступает по патрубку сброса 7 воды на насосный агрегат 10, которым нагнетается под высоким давлением по выкидной линии 12 в нагнетательную скважину (скважины) 13 и далее в пласт. Качество воды (концентрация нефти),
3
3
транспортируемой по патрубку сброса воды 7, контролируется поточным анализатором загрязнений 8, данные с которого обрабатываются блоком аналитического контроля 14, который анализирует текущую концентрацию загрязнений с заданной уставкой (уставку задают в пределах 5-15% ниже нормативных требований, определяемых для пласта, вскрытого нагнетательной скважиной 13; например, если норматив концентрации нефти в закачиваемой воде для многих пластов Ромашкинского месторождения составляет величину 60 мг/дм, то уставку задают на уровне 52 мг/дм). В процессе работы описываемой системы в промысловых условиях происходят колебания объемов продукции скважин, ее обводненности, давления в системе нефтесбора, возможны поступления газа в блок 3, что сказывается на качестве очистки и подготовки воды. Если концентрация нефти в воде превышает заданную уставку, то блок аналитического контроля 14 подает сигнал на регулируемое гидросопротивление 9 (обычно, прикрытие задвижки), ограничивающее расход воды, сбрасываемой из блока 3. В результате ограничения отбора воды из блока 3 в нем создаются более благоприятные условия для разделения и очистки воды - избыточные количества нефти и газа сбрасываются из блока 3 по патрубку 5 в систему нефтесбора и процесс очистки восстанавливается. При достижении величины уставки, соответствующей нормативным требованиям, блок аналитического контроля подает сигнал на регулируемое гидросопротивление 9 для восстановления прежних параметров его работы.
При оснащении насосного агрегата 10 регулируемым приводом 11 блок аналитического контроля 14 в зависимости от качества воды в патрубке сброса воды 7 подает сигнал на регулирумый привод для снижения (или восстановления) оборотов и, в конечном счете, для ограничения (или восстановления) отбора воды из блока подготовки и очистки воды 3, по тому же принципу, как это происходило при использовании регулируемого гидросопротивления 9 для ограничения или восстановления отбора воды.
Таким образом, благодаря выбору скважин, находящихся в кусте, обеспечивается небольшая протяженность коммуникаций (подводящих и отводящих трубопроводов нефти, газа и воды), при этом также упрощается обслуживание системы. Подбор скважин с обводненностью 70% и выше, а также отвод газа из затрубного пространства, минуя блок отстоя и подготовки, позволяет достичь приемлемого качества воды при использовании малогабаритного оборудования (емкости). Причем при минимальных капитальных затратах предлагаемая система сбора продукции скважин и закачки воды в пласт обеспечивает требуемое качество воды, закачиваемой в пласт, что делает возможным организацию закачки воды в пласт на удаленных участках добычи, куда прокладка водовода нерентабельна.
Пример конкретного выполнения.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Из пяти добывающих скважин, размещенных кустом на площадке размером 22×16 м, одна скважина имеет обводненность продукции 33% и четыре скважины, соответственно, 79, 78, 80, 80%. Продукцию скважины с обводненностью 33%, то есть ниже 70% (на чертеже эта скважина отображена позицией 2), направляют в коллектор системы нефтесбора 6. Продукцию остальных четырех скважин (на чертеже представленных позициями 1 и 1') с суммарным дебитом 64 м/сут и общей обводненностью 79% подают по приемному нефтепроводу 4 в блок отстоя и подготовки воды 3, из которых 50,5 м/сут составляет вода и 13,5 м/сут - нефть. В затрубном пространстве 17 (17') четырех скважин 1 (1') давление равно 0,81 МПа, что достаточно для подачи газа из затрубного пространства в патрубок сброса нефти 5 и коллектор нефтесбора 6, в котором давление установилось 0,8 МПа. В блоке отстоя и подготовки воды 3, представляющем емкость объемом 2 м (которая может содержать различные перегородки, полки, распределители, коалесценторы и другие общеизвестные интенсифицирующие устройства), происходит разделение продукции на нефть и воду, отстой и очистка последней, при этом по патрубку сброса воды 7 для закачки в нагнетательную скважину 13 отбирают воду нормативного качества (с концентрацией нефти не более 60 мг/дм) в количестве 30 м/сут. Заданный отбор качественной воды настраивают регулируемым гидросопротивлением 9 или (во втором варианте) задают с помощью регулируемого привода 11 соответствующим числом оборотов двигателя насосного агрегата 10. Для управления в процессе последующей работы системы регулируемым гидросопротивлением 9 или регулируемым приводом 11 в блоке аналитического контроля 14 задают уставку 55 мг/дм. При стабильном количестве и качестве продукции скважин 1 (1') блок аналитического контроля 14 на основе данных поточного анализатора 8 фиксирует концентрацию 52 мг/дм, что соответствует нормативному для данной нагнетательной скважины 13 качеству воды и не превышает уставку блока аналитического контроля 14. При изменении работы системы, а именно, при проскоке пробок нефти из продуктивного пласта в одну или несколько добывающих скважин 1 (1') происходит кратковременное снижение обводненности потока продукции с 79% до 73%, поступающей в блок отстоя и подготовки 3. В результате качество воды ухудшается - концентрация нефти в воде повышается до 57 мг/дм, в результате превышения уставки на 2 мг/дм блок аналитического контроля 14 подает сигнал на прикрытие задвижки (регулирумое гидросопротивление) 9 и отбор воды снижают с 30 м/сут до 24,5 м/сут. Далее продолжают осуществлять контроль качества воды поточным анализатором 8 и при восстановлении качества (55 мг/дм и ниже) блок аналитического контроля 14 подает сигнал на восстановление исходных параметров регулируемого гидросопротивления 9. При наличии регулируемого привода 11 блок аналитического контроля 14, при колебаниях поступающей продукции добывающих скважин 1 (1') подает соответстствующие сигналы на него для изменения производительности насосного агрегата 10 с 30 до 24,5 м/сут и обратно до исходной.
Таким образом, благодаря выбору скважин, находящихся в кусте, обеспечивается небольшая протяженность коммуникаций в пределах десятка метров (подводящих и отводящих трубопроводов нефти, газа и воды), подбор скважин с 70% обводненностью и выше, а также отвод газа из затрубного пространства добывающих скважин позволяет использовать для отстоя и подготовки воды малогабаритное оборудование (емкости) объемом несколько кубометров. Причем при минимальных капитальных затратах предлагаемая система сбора продукции скважин и закачки воды обеспечивает требуемое качество воды, закачиваемой в пласт, что делает возможным организацию закачки воды в пласт с целью поддержания пластового давления на участках добычи, удаленных от источников воды, а также уменьшить затраты на промысловую перекачку воды.