СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНЫ ГАРИПОВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF GARIPOV'S WELL OPERATION AND DEVICE FOR ITS REALISATION (VERSIONS)

Изобретение относится к области добычи углеводородов (нефти, газа, конденсата и т.д.), в том числе и в многопластовых месторождениях, и может быть использовано при одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации нескольких пластов одной добывающей или нагнетательной скважиной.
Известен «Способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин», включающий спуск в скважину колонны труб, содержащей, по меньшей мере, один пакер, одно регулируемое устройство, закачку рабочего агента или флюида производят через регулируемое устройство, определяют технологические параметры рабочего агента или флюида для пластов и производят изменение давления путем изменения пропускного сечения регулируемого устройства (Патент №2313659, Е21В 43/14, оп. 27.12.2007 г.).
Недостатком выше указанного способа является то, что управление с поверхности скважины различными состояниями (в частности, состояниями «открытия», «закрытия» и степенью «закрытия») регулируемых устройств осуществляется путем передачи сигнала или импульса, что обеспечивает только дискретный режим работы регулирующих устройств.
Управление регулируемым устройством осуществляют путем передачи импульса давления по импульсной трубке. Поскольку в скважину через пакер возможно пропустить импульсную трубку с малым ограниченным диаметром (не более 20-25 мм), а скважины имеют значительную глубину (более 1000 м), то величина и скорость передаваемого импульса давления будет значительно снижаться, сильно поглощаясь, по мере удаления от источника ее возбуждения из-за высоких гидравлических сопротивлений.
В ряде случаев вообще невозможно создать достаточное давление для переключения на какое-либо положение управляемого устройства.
Наиболее близким техническим решением является «Способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины», содержащий селективную выработку продуктивного пласта с помощью установленных на эксплуатационной колонне против каждого пласта и управляемых с устья скважины приемных клапанов, имеющих два положения закрыто и открыто, при этом перевод их из одного положения в другое осуществляют импульсом давления посредством нагнетания рабочей среды с устья скважины (Патент №2161698, Е21В 43/14, 34/06, оп.10.01.2001 г., прототип).
Недостатком данного решения является то, что применение этого способа ограничено двумя положениями работы запорных устройств, что не позволяет регулировать давление или расход/дебит скважины в выбранном диапазоне. Кроме этого, запорные устройства расположены по центру колонны труб, а каждый пласт имеет свое определенное давление, то подачей технологической среды не всегда можно создать требуемое давление для закрытия или открытия запорных устройств. Так, например, если верхний пласт сильно поглощает жидкость, то до нижних пластов либо не доходит импульс давления, либо его величина становится недостаточной для срабатывания запорных устройств, что делает невозможным переключать запорное устройство.
Известна «Скважинная установка для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины», содержащая колонну труб, пакер, приемные клапаны, установленные напротив продуктивных пластов и соединенные с продуктивной зоной пластов сквозными каналами, насос, расположенный на устье скважины (Патент №2161698, Е21В 43/14, 34/06, оп.10.01.2001 г.).
Недостатком данного решения является то, что работа клапанов осуществляется посредством передачи импульса давления достаточной силы для открытия или закрытия запорного устройства с устья скважины, при этом возникает ситуация, когда невозможно создать необходимую величину импульса давления из-за технических возможностей скважинного оборудования, чтобы не привести к его порче и разрыву. Кроме того, расположение клапанов по центру НКТ ограничивает применение канатного инструмента и геофизических приборов для скважинных исследований.
Наиболее близким техническим решением является «Скважинная установка для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины», содержащая колонну труб, по меньшей мере, один пакер, по меньшей мере, одно регулирующее устройство, по меньшей мере, одну скважинную камеру (Патент №2313659, Е21В 43/14, оп. 27.12.2007 г., прототип).
Недостатком данного решения является то, что невозможно создать и передать достаточное гидравлическое давление для переключения регулируемого устройства на нужный режим, так как из-за высоких гидравлических сопротивлений необходим мощный импульс давления. При передаче импульса высокого гидравлического давления возникает гидравлический удар, который разрушает импульсную трубку, скважинное оборудование. Кроме того, приведенная скважинная установка не может охватить весь диапазон регулирования регулируемого устройства, так как импульсный характер воздействия предполагает дискретный характер переключения положений регулирующего устройства, число которых из-за его малых размеров не превышает 8-10 положений.
Предлагаемый Способ эксплуатации скважин Гарипова и устройство для его осуществления (Варианты) позволит устранить вышеуказанные недостатки и создать заданное гидравлическое давление для управления работой скважинным гидравлическим оборудованием и/или оборудованием гидравлической системы и регулирования режимом работы скважины, расширить диапазон регулирования работы каждого продуктивного пласта в отдельности и скважины в целом, повысить эффективность и надежность скважинной установки при эксплуатации скважины предлагаемым способом, в том числе обеспечить безопасность проведения технологических работ.
Поставленная цель достигается тем, что Способ эксплуатации скважины заключается в выработке, по меньшей мере, одного продуктивного пласта и включает спуск в скважину колонны труб со скважинным оборудованием, создание в скважине, по меньшей мере, одной гидравлической системы путем пропускания гидравлического канала, соединяющего, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, по меньшей мере, с одним гидравлически регулируемым устройством, управление работой скважинного гидравлического оборудования и/или оборудования гидравлической системы и регулирование режимом работы скважины осуществляют посредством напорного устройства высокого давления путем плавного изменения и/или удержания гидравлического давления в гидравлической системе, при этом плавное изменение гидравлического давления в гидравлическом канале и в гидравлически регулируемом устройстве ведут периодически или эпизодически, при этом плавное изменение гидравлического давления в гидравлическом канале влечет за собой плавное непрерывное или дискретное изменение сечения пропускного отверстия в гидравлически регулируемом устройстве, изменение гидравлического давления в гидравлической системе производят соответственно с изменением гидравлического давления в напорном устройстве высокого давления, изменение гидравлического давления в гидравлической системе осуществляют в моменты запуска нагнетательного насоса или за счет изменения гидравлического давления в напорной линии высокого давления, удерживание заданного гидравлического давления в гидравлически регулируемом устройстве производят в течение заданного времени с помощью нагнетательного насоса в ходе кратковременных подкачек или откачек или за счет удержания гидравлического давления в напорной линии высокого давления, регулирование параметрами режима работы скважины осуществляют путем перераспределения гидравлического давления в гидравлической системе, причем перераспределение гидравлического давления в гидравлической системе с разветвленным гидравлическим каналом осуществляют по разветвлениям и/или по гидравлически регулируемым устройствам, а с неразветвленным гидравлическим каналом осуществляют по гидравлически регулируемым устройствам, кроме этого осуществляют селективную закачку или выработку каждого продуктивного пласта как одновременно раздельно, так и поочередно раздельно и регулирование селективной закачки или выработки осуществляют в режиме реального времени, спуск, по меньшей мере, одного гидравлического канала осуществляют одновременно со скважинным оборудованием или раздельно от него, управление работой скважинным гидравлическим оборудованием и/или оборудованием гидравлической системы осуществляют с поверхности посредством телеметрической системы и/или дистанционно с пульта станции управления.
Скважинная установка (ВАРИАНТ 1) включает, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, которое представляет собой нагнетательный насос и/или напорную линию высокого давления в виде напорного трубопровода со средой высокого давления, колонну труб, по меньшей мере, один пакер, один посадочный узел и одно гидравлически регулируемое устройство, установленное в посадочном узле, по меньшей мере, один гидравлический канал, представляющий собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения, проходящий через скважинную установку и соединяющий, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство с напорным устройством высокого давления, установленным в скважине и/или на поверхности, при этом она дополнительно снабжена контрольно-измерительными приборами, расположенными в скважине и/или на поверхности, перепускным устройством гидравлического действия и станцией управления, в качестве посадочного узла используют посадочное устройство или устройство с посадочным элементом, в качестве посадочного устройства используют скважинную камеру, а в качестве устройства с посадочным элементом используют пакер с посадочным элементом, разъединитель колонн с посадочным элементом, в качестве гидравлически регулируемого устройства используют гидравлический регулятор, гидравлически регулируемый штуцер, гидравлически регулируемый клапан, гидравлический канал выполнен разветвленным или не разветвленным, цельным или составным с соединительным узлом и снабжен незамерзающей и несжимаемой жидкостью.
Скважинная установка (ВАРИАНТ 2) включает, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, которое представляет собой нагнетательный насос и/или напорную линию высокого давления в виде напорного трубопровода со средой высокого давления, добывающий насос, колонну труб, по меньшей мере, один пакер, один посадочный узел и одно гидравлически регулируемое устройство, установленное в посадочном узле, по меньшей мере, один гидравлический канал, представляющий собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения, проходящий через скважинную установку и соединяющий, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство с напорным устройством высокого давления, установленным в скважине и/или на поверхности, а добывающий насос расположен в скважине, она дополнительно снабжена контрольно-измерительными приборами, расположенными в скважине и/или на поверхности скважины, станцией управления и перепускным устройством гидравлического действия, расположенным в пакере, в качестве посадочного узла используют посадочное устройство или устройство с посадочным элементом, в качестве посадочного устройства используют скважинную камеру, а в качестве устройства с посадочным элементом используют пакер с посадочным элементом, разъединитель колонн с посадочным элементом, в качестве гидравлически регулируемого устройства используют гидравлически регулируемый штуцер, гидравлический регулятор, гидравлически регулируемый клапан, гидравлический канал выполнен разветвленным или не разветвленным, цельным или составным с соединительным узлом и снабжен незамерзающей и несжимаемой жидкостью.
Скважинная установка (ВАРИАНТ 3) включает, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, которое представляет собой нагнетательный насос и/или напорную линию высокого давления в виде напорного трубопровода со средой высокого давления, колонну труб, по меньшей мере, один посадочный узел и, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, установленное в посадочном узле, по меньшей мере, один гидравлический канал, представляющий собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения, проходящий через скважинную установку и соединяющий, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство с напорным устройством высокого давления, установленным на поверхности и/или в скважине, она дополнительно снабжена контрольно-измерительными приборами, расположенными в скважине и/или на поверхности, и станцией управления, в качестве посадочного узла используют посадочное устройство или устройство с посадочным элементом, в качестве посадочного устройства используют скважинную камеру, а в качестве устройства с посадочным элементом используют разъединитель колонн с посадочным элементом, в качестве гидравлически регулируемого устройства используют гидравлически регулируемый штуцер, гидравлический регулятор, гидравлически регулируемый клапан, гидравлический канал выполнен разветвленным или не разветвленным, цельным или составным с соединительным узлом в виде муфты и снабжен незамерзающей и несжимаемой жидкостью.
На фиг.1 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с одним продуктивным пластом (Вариант 1), на фиг.2 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с одним продуктивным пластом (Вариант 1) и с дистанционным управлением, на фиг.3 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с двумя продуктивными пластами (Вариант 1) для закачки рабочего агента в них с разветвленным гидравлическим каналом, на фиг.4 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с двумя продуктивными пластами (Вариант 2), на фиг.5 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с одним продуктивным пластом (Вариант 1), на фиг.6 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с одним продуктивным пластом (Вариант 2), на фиг.7 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с двумя продуктивными пластами (Вариант 2), на фиг.8 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с двумя продуктивными пластами (Вариант 1 и 2) с двумя гидравлическими системами, на фиг.9 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с двумя продуктивными пластами (Вариант 1) с двумя гидравлическими системами, одна из которых с разветвленным гидравлическим каналом, на фиг.10 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с двумя продуктивными пластами (Вариант 1 и 2) с двумя гидравлическими системами, одна из которых с разветвленным гидравлическим каналом, и с дистанционным управлением, на фиг.11 изображена скважинная установка для эксплуатации скважин с двумя продуктивными пластами (Вариант 3) с тремя гидравлическими системами.
Скважинная установка содержит (ВАРИАНТ 1).
Скважинная установка включает колонну труб 1, по меньшей мере, один пакер 2, по меньшей мере, один гидравлический канал 3, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, например съемный клапан 4, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, которое представляет собой нагнетательный насос 5 и/или напорную линию высокого давления 6 в виде напорного трубопровода со средой высокого давления, дополнительно снабженного запорно-регулируемым устройством 7, и, по меньшей мере, один посадочный узел 8.
Колонна труб 1 представляет собой, например, НКТ, с постоянным или переменным диаметром и с открытым нижним концом или нижним концом, в который установлена заглушка 9.
Гидравлический канал 3 проходит через гидравлическое оборудование скважинной установки и соединяет гидравлически регулируемое скважинное оборудование и/или гидравлически регулируемое устройство 4 и напорное устройство высокого давления между собой.
К скважинному оборудованию, в том числе и гидравлически регулируемому, относятся:
гидравлический или механический пакер 2, гидравлический или механический разъединитель колонн, насос с гидравлическим, пневматическим, электрическим, автомобильным, автоматическим и ручным приводом, в том числе нагнетательный, посадочный узел 8, гидравлический канал 3, а также любые гидравлически и/или механически регулируемые сужающие устройства, например гидравлически регулируемые устройства, перепускные устройства гидравлического действия, запорно-регулируемые устройства 7.
Напорное устройство высокого давления в виде нагнетательного насоса 5 и/или напорной линии высокого давления 6 установлено в скважине и/или на поверхности и соединяет, по меньшей мере, один гидравлический канал 3 и, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, образуя гидравлическую систему.
Гидравлический канал 3 представляет собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения, например трубопровод, шлангокабель, при этом он может быть неразветвленным или разветвленным, когда один гидравлический канал 3 подходит к нескольким гидравлически регулируемым устройствам гидравлической системы и/или к гидравлически регулируемому оборудованию скважинной установки, например к пакеру 2, к разъединителю колонн. Гидравлический канал 3 выполнен цельным или составным с соединительным узлом 10, например, в виде муфты, переходника, переводника и т.п. Гидравлический канал 3 снабжен незамерзающей и несжимаемой жидкостью, такой как трансформаторное масло, дегазированная жидкость.
Гидравлически регулируемые устройства представляют собой гидравлически регулируемые клапана 4, гидравлически регулируемые штуцера 11, гидравлические регуляторы, управляемые при помощи напорного устройства высокого давления. Зарядку гидравлически регулируемых устройств, например клапанов 4, на заданное гидравлическое давление производят при помощи нагнетательного насоса 5, расположенного на поверхности.
Гидравлически регулируемое устройство, например съемный клапан 4, устанавливают в посадочный узел 8.
Посадочный узел 8 представляет собой посадочное устройство, например, в виде скважинной камеры, или устройство с посадочным элементом, например пакер 2 с посадочным элементом, разъединитель колонн с посадочным элементом, муфту с посадочным элементом, насос с посадочным элементом, НКТ с посадочным элементом в виде сужения и т.п., где устанавливают гидравлически регулируемое устройство.
Нагнетательный насос 5 применяют для создания высокого гидравлического давления, он выполнен в съемном или несъемном, стационарном или подвижном исполнении, расположен на поверхности и/или в скважине.
Гидравлическая система включает, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, по меньшей мере, один гидравлический канал 3, и, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, а для аварийного снижения гидравлического давления она дополнительно снабжена перепускным устройством гидравлического действия 12, например, в виде обратного клапана, расположенного в пакере 2.
Кроме этого, для проведения глубинных исследований и получения информации о параметрах работы скважины как в целом по скважине, так и по объектам (продуктивным пластам, оборудованию) скважинная установка дополнительно снабжена контрольно-измерительными приборами (далее по тексту - КИП) 13 и/или станцией управления 14 для дистанционного управления работой скважинного оборудования в автоматическом режиме или в ручном режиме, расположенные на поверхности и/или в скважине и соединенные со Скважинной установкой.
КИП 13 применяются как проводные, то есть при помощи кабеля связи, так и безпроводные, имеют автономное питание, например аккумуляторные батареи, или по кабелю. Станция управления 14 включает в себя пульт управления, модем и др. оборудование.
В скважину устанавливают как одну гидравлическую систему, так и несколько гидравлических систем. Гидравлическая система регулирует режим работы одновременно или поочередно не только гидравлически регулируемых устройств 4, но и режим работы всего гидравлического оборудования скважинной установки, например гидравлических разъединителей колонн и/или гидравлических пакеров 2 с заданными параметрами работы по гидравлическому давлению с непостоянным -переменным пропускным сечением, соответствующим параметрам размещенного в скважине гидравлического скважинного оборудования.
Скважинная установка содержит (ВАРИАНТ 2).
Скважинная установка включает колонну труб 1, по меньшей мере, один пакер 2, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, которое представляет собой нагнетательный насос 5 и/или напорную линию высокого давления 6 в виде напорного трубопровода со средой высокого давления, дополнительно снабженного запорно-регулируемым устройством 7, добывающий насос 15, по меньшей мере, один посадочный узел 8, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, например съемный клапан 4, и, по меньшей мере, один гидравлический канал 3.
Колонна труб 1 представляет собой, например, НКТ с постоянным или переменным диаметром и с открытым нижним концом или нижним концом, в который установлена заглушка 9.
Гидравлический канал 3 проходит через гидравлическое оборудование скважинной установки и соединяет гидравлически регулируемое скважинное оборудование и/или гидравлически регулируемое устройство и напорное устройство высокого давления между собой.
К скважинному оборудованию, в том числе и гидравлически регулируемому, относятся:
гидравлический или механический пакер, гидравлический или механический разъединитель колонн, насос с гидравлическим, пневматическим, электрическим, автомобильным, автоматическим и ручным приводом, в том числе нагнетательный и добывающий, посадочный узел, гидравлический канал, а также любые гидравлически и/или механически регулируемые сужающие устройства, например гидравлически регулируемые устройства, перепускные устройства гидравлического действия, запорно-регулируемые устройства 7.
Напорное устройство высокого давления в виде нагнетательного насоса 5 и/или напорной линии высокого давления 6 установлено в скважине и/или на поверхности и соединяет, по меньшей мере, один гидравлический канал 3 и, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, образуя гидравлическую систему.
Гидравлический канал 3 представляет собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения, например трубопровод, шлангокабель, при этом он может быть неразветвленным или разветвленным, когда один гидравлический канал 3 подходит к нескольким гидравлически регулируемым устройствам гидравлической системы и/или к гидравлически регулируемому оборудованию скважинной установки, например к пакеру, к разъединителю колонн.
Гидравлический канал 3 выполнен цельным или составным с соединительным узлом 10, например, в виде муфты, переходника, переводника и т.п. Кроме этого, гидравлический канал 3 снабжен незамерзающей и несжимаемой жидкостью, такой как трансформаторное масло, дегазированная жидкость.
Гидравлически регулируемые устройства представляют собой гидравлически регулируемые клапана 4, гидравлически регулируемые штуцера 11, гидравлические регуляторы, управляемые при помощи напорного устройства высокого давления. Зарядку гидравлически регулируемых устройств на заданное гидравлическое давление производят при помощи нагнетательного насоса 5, расположенного на поверхности.
Гидравлически регулируемое устройство 4 или 11 устанавливают в посадочный узел 8.
Посадочный узел 8 представляет собой посадочное устройство, например, в виде скважинной камеры, или устройство с посадочным элементом, например пакер 2 с посадочным элементом, разъединитель колонн с посадочным элементом, муфту с посадочным элементом, насос с посадочным элементом, НКТ с посадочным элементом в виде сужения и т.п., куда устанавливают гидравлически регулируемое устройство 4 или 11.
Нагнетательный насос 5, используемый для создания высокого гидравлического давления, выполнен в съемном или несъемном, стационарном или подвижном исполнении, расположен на поверхности и/или в скважине.
Гидравлическая система включает, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, по меньшей мере, один гидравлический канал 3, и, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, а для аварийного снижения гидравлического давления она дополнительно снабжена перепускным устройством гидравлического действия 12, например, в виде обратного клапана, расположенного в пакере 2.
Добывающий насос 15 расположен в скважине и снабжен приводом, например электроприводом 16.
Для проведения глубинных исследований и получения информации о параметрах работы скважины скважинная установка дополнительно снабжена контрольно-измерительными приборами 13 и/или станцией управления 14 для дистанционного управления в автоматическом режиме или в ручном режиме, расположенными на поверхности и/или в скважине и соединенными со Скважинной установкой.
КИП 13 применяются как проводные, то есть при помощи кабеля связи, так и безпроводные, имеют автономное питание, например аккумуляторные батареи, или по кабелю.
Станция управления 14 включает в себя пульт управления, модем и др. оборудование.
В скважину устанавливают как одну гидравлическую систему, так и несколько гидравлических систем.
Гидравлическая система регулирует работу одновременно или поочередно не только гидравлически регулируемых устройств, но и работу гидравлического оборудования скважинной установки, например, гидравлических разъединителей колонн и/или гидравлических пакеров с заданными параметрами работы по гидравлическому давлению с непостоянным - переменным пропускным сечением, соответствующим параметрам размещенному в скважине гидравлическому скважинному оборудованию.
В случае недостаточного притока флюида из продуктивного пласта и необходимости поддержки непрерывной работы глубинного добывающего насоса 15 осуществляют регулирование работы гидравлически регулируемого перепускного устройства, например обратного клапана 12, необходимого объема скважинной жидкости, накапливаемой выше пакера 2. В этом случае эксплуатацию скважины осуществляют с применением глубинных добывающих насосов 15, работавших ранее в периодическом режиме, и перепуск незначительного объема жидкости сверху через гидравлически регулируемое устройство, расположенного в пакере 2, позволяет отрегулировать объем поступления жидкости на прием глубинного добывающего насоса 15, чтобы не происходило его отключение из-за недостаточности притока флюида.
Применение предлагаемой Скважинной установки значительно продлит срок службы глубинного добывающего насоса 15, а за счет непрерывности его работы увеличит объем добываемой нефти.
Скважинная установка содержит (ВАРИАНТ 3).
В случае эксплуатации газлифтных скважин скважинная установка включает колонну труб 1, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, которое представляет собой нагнетательный насос 5 и/или напорную линию высокого давления в виде напорного трубопровода со средой высокого давления 6, дополнительно снабженного запорно-регулируемым устройством 7, по меньшей мере, один посадочный узел 8, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, например клапан 4, и, по меньшей мере, один гидравлический канал 3.
Колонна труб 1 представляет собой, например, НКТ с постоянным или переменным диаметром и с открытым нижним концом или нижним концом, в который установлена заглушка 9.
Гидравлический канал 3 проходит через гидравлическое оборудование скважинной установки и соединяет гидравлически регулируемое скважинное оборудование и/или гидравлически регулируемое устройство и напорное устройство высокого давления между собой.
К скважинному оборудованию, в том числе и гидравлически регулируемому, относятся:
гидравлический или механический разъединитель колонн, насос с гидравлическим, пневматическим, электрическим, автомобильным, автоматическим и ручным приводом, в том числе нагнетательный, посадочный узел, гидравлический канал, а также любые гидравлически и/или механически регулируемые сужающие устройства, например гидравлически регулируемые устройства, перепускные устройства гидравлического действия, запорно-регулируемые устройства 7.
Гидравлический канал 3 снабжен незамерзающей и несжимаемой жидкостью, такой как трансформаторное масло, дегазированная жидкость.
Гидравлический канал 3 представляет собой трубчатый элемент постоянного или переменного сечения, например трубопровод, шлангокабель, при этом он может быть неразветвленным или разветвленным, когда один гидравлический канал 3 подходит к нескольким гидравлически регулируемым устройствам гидравлической системы и/или к гидравлически регулируемому оборудованию скважинной установки, например к разъединителю колонн. Гидравлический канал 3 выполнен цельным или составным с соединительным узлом 10, например, в виде муфты, переходника, переводника и т.п.
Напорное устройство высокого давления в виде нагнетательного насоса 5 и/или напорной линии высокого давления 6 установлено в скважине и/или на поверхности и соединяет, по меньшей мере, один гидравлический канал 3 и, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, образуя гидравлическую систему.
Гидравлически регулируемые устройства представляют собой гидравлически регулируемые клапана 4, гидравлически регулируемые штуцера 11, гидравлические регуляторы, управляемые при помощи напорного устройства высокого давления. Зарядку гидравлически регулируемых устройств, например клапанов 4, на заданное гидравлическое давление производят при помощи нагнетательного насоса 5, расположенного на поверхности или в скважине, или из напорной линии высокого давления 6.
Гидравлически регулируемые устройства, например съемный клапан 4, устанавливают в посадочный узел 8 для создания газлифта путем перепуска газа.
Посадочный узел 8 представляет собой посадочное устройство, например, в виде скважинной камеры, или устройство с посадочным элементом, например разъединитель колонн с посадочным элементом и т.п., в который устанавливают гидравлически регулируемое устройство.
Нагнетательный насос 5 для создания высокого гидравлического давления выполнен в съемном или несъемном, стационарном или подвижном исполнении, он расположен на поверхности и/или в скважине и работает от привода, например электропривода 16, гидропривода 17 и др.
Гидравлическая система включает, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, по меньшей мере, один гидравлический канал 3 и, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство.
Для проведения глубинных исследований и получения информации о параметрах работы скважины скважинная установка дополнительно снабжена контрольно-измерительными приборами 13 и/или станцией управления 14 для дистанционного управления в автоматическом режиме или в ручном режиме, которые расположены на поверхности и/или в скважине и соединены с ней. Станция управления 14 включает в себя пульт управления, модем и др. оборудование. КИП 13 применяются как проводные, то есть при помощи кабеля связи, так и безпроводные, имеют автономное питание, например аккумуляторные батареи, или по кабелю.
В скважину устанавливают как одну гидравлическую систему, так и несколько гидравлических систем.
Гидравлическая система регулирует работу одновременно или поочередно не только гидравлически регулируемых устройств, но и работу гидравлического оборудования скважинной установки, например гидравлических разъединителей колонн, с заданными параметрами работы по гидравлическому давлению с непостоянным - переменным пропускным сечением, соответствующим параметрам размещенного в скважине гидравлического скважинного оборудования.
Способ эксплуатации скважины осуществляют следующим образом.
Для выработки, по меньшей мере, одного продуктивного пласта в скважину спускают колонну труб 1, например НКТ, с постоянным или переменным диаметром с открытым или заглушенным нижним концом, при необходимости осуществляют посадку пакера 2.
После этого пропускают через скважинную установку, по меньшей мере, один гидравлический канал 3, соединяющий, по меньшей мере, одно гидравлически регулируемое устройство, например съемный клапан 4 и, по меньшей мере, одно напорное устройство высокого давления, которое представляет собой нагнетательный насос 5 и/или напорную линию высокого давления в виде трубопровода со средой высокого давления 6, который может быть снабжен запорно-регулируемым устройством 7.
Спуск, по меньшей мере, одного гидравлического канала 3 осуществляют одновременно со скважинным оборудованием или раздельно от него.
Гидравлически регулируемый съемный клапан 4 устанавливают в посадочный узел 8 и располагают напротив каждого продуктивного пласта.
После посадки пакера 2 производят опрессовку и проверку работоспособности созданной гидравлической системы.
Спуск, по меньшей мере, одного гидравлического канала 3 осуществляют одновременно со скважинным оборудованием, например пакером 2, или раздельно от него.
Управление работой скважинного гидравлического оборудования и/или оборудования гидравлической системы осуществляют посредством напорного устройства высокого давления, которым начинают плавно изменять гидравлическое давление в гидравлическом канале 3, что влечет за собой плавное непрерывное или дискретное изменение сечения пропускного отверстия (степень его открытия или закрытия) в гидравлически регулируемом устройстве, например съемном клапане 4.
При этом гидравлически регулируемое устройство, например съемный клапан 4, настроен, например, на дискретный диапазон равномерного переключения положений через 1 мм, 2 мм и т.д., либо на дискретный диапазон неравномерного изменения диаметра пропускного сечения, например, 3 мм; 3,015 мм; 1,02 мм; 3,005 мм; 1,04 мм и т.д. с любым постоянным и/или переменным шагом дискретного изменения диапазона регулирования диаметра пропускного сечения гидравлически регулируемого устройства.
Регулирование параметрами режима работы скважины осуществляют путем перераспределения гидравлического давления, что приводит к перераспределению расхода закачиваемого рабочего агента или дебита добываемого флюида между продуктивными пластами.
Перераспределение гидравлического давления осуществляют в разветвленном гидравлическом канале 3 по разветвлениям и/или по гидравлически регулируемым устройствам, что приводит к перепуску газа или флюида через перепускные устройства гидравлического действия из подпакерной зоны в колонну труб и/или в надпакерную зону или из надпакерной зоны в колонну труб и/или в подпакерную зону.
Перераспределение гидравлического давления осуществляют в неразветвленном гидравлическом канале 3 по гидравлически регулируемым устройствам, что приводит к перепуску газа или флюида через перепускные устройства гидравлического действия из подпакерной зоны в колонну труб и/или в надпакерную зону или из надпакерной зоны в колонну труб и/или в подпакерную зону.
Перераспределение расхода закачиваемого рабочего агента или дебита добываемого флюида между продуктивными пластами обеспечивается плавным непрерывным или дискретным изменением диаметра пропускного сечения в гидравлически регулируемом устройстве, иными словами регулирование параметрами режима работы скважины, то есть режимом работы оборудования, спущенного в скважину, и/или режимом работы продуктивного пласта, осуществляют путем плавного изменения и/или удержания гидравлического давления в гидравлической системе, а именно в гидравлическом канале 3 и соответственно в гидравлически регулируемом клапане 4, посредством нагнетательного насоса 5 или напорного трубопровода со средой высокого давления 6 и/или запорно-регулируемым устройством 7, расположенных на поверхности и/или в скважине.
При этом напорный трубопровод со средой высокого давления 6 запитывается, например, от напорного пласта скважины, от емкости или от резервуара со средой, обеспечивающей поступление среды высокого давления в напорный трубопровод со средой высокого давления 6.
В процессе регулирования параметрами режима работы гидравлически регулируемым клапаном 4 определяют параметры закачки или притока флюида из определенного продуктивного пласта и выявляют оптимальный режим работы скважины путем плавного изменения гидравлического давления в гидравлическом канале 3 и соответственно путем плавного непрерывного или дискретного изменения диаметра пропускного сечения в гидравлически регулируемом клапане 4. После чего скважину оставляют в работе.
В случае эксплуатации скважины с несколькими продуктивными пластами регулирование параметрами режима работы скважины осуществляют путем плавного непрерывного или дискретного изменения размера диаметра пропускного сечения гидравлически регулируемого устройства, которое зависит от плавного изменения гидравлического давления в гидравлическом канале 3 постоянного или переменного сечения и в гидравлически регулируемых устройствах раздельно по продуктивным пластам, а плавное непрерывное или дискретное изменение размера диаметра пропускного сечения ведет к плавному изменению расхода закачиваемого рабочего агента или дебита добываемого флюида.
Такое регулирование параметрами режима работы скважины осуществляют путем перераспределения гидравлического давления по разветвлениям гидравлического канала 3 и/или по гидравлически регулируемым устройствам, что приводит к перераспределению расхода закачиваемого рабочего агента или дебита добываемого флюида между продуктивными пластами, которое обеспечивается плавным непрерывным или дискретным изменением размера диаметра пропускного сечения в гидравлически регулируемом устройстве, иными словами в разветвленном гидравлическом канале 3 регулирование параметрами режима работы скважины осуществляют путем перераспределения гидравлического давления в гидравлической системе с разветвленным гидравлическим каналом 3 по разветвлениям и/или по гидравлически регулируемым устройствам, а с неразветвленным гидравлическим каналом 3 регулирование параметрами режима работы скважины осуществляют по гидравлически регулируемым устройствам за счет плавного непрерывного или дискретного изменения размера диаметра пропускного сечения гидравлически регулируемого устройства.
Перераспределение гидравлического давления в скважине, а именно перераспределение гидравлического давления в гидравлической системе, приводит к перепуску газа и/или флюида через перепускные устройства гидравлического действия из подпакерной зоны в колонну труб 1 и/или в надпакерную зону или из надпакерной зоны в колонну труб 1 и/или в подпакерную зону.
Плавное изменение гидравлического давления в гидравлической системе, а именно в гидравлическом канале 3, и соответственно в гидравлически регулируемом клапане 4 осуществляют периодически или эпизодически.
Изменение гидравлического давления в гидравлической системе осуществляют соответственно с изменением гидравлического давления в напорном устройстве высокого давления в моменты запуска нагнетательного насоса 5 или за счет изменения гидравлического давления в напорной линии высокого давления 6, а удерживание заданного гидравлического давления в гидравлически регулируемом устройстве 4 производят в течение заданного времени с помощью нагнетательного насоса 5 в ходе кратковременных подкачек или откачек или за счет удержания гидравлического давления в напорной линии высокого давления 6, при наличии запорных устройств 7 за счет перекрытия.
В процессе управления работой скважинным гидравлическим оборудованием и/или оборудованием гидравлической системы и регулирования режимом работы скважины выявляют оптимальный режим работы скважины, после чего продолжают удерживать заданное гидравлическое давление.
В случае эксплуатации скважины с несколькими продуктивными пластами их закачку или выработку можно осуществлять путем селективной закачки рабочего агента или выработки флюида из каждого продуктивного пласта как одновременно раздельно, так и поочередно раздельно и регулировать это в режиме реального времени.
Управление работой скважинного гидравлического оборудования и/или оборудования гидравлической системы осуществляют напорным устройством высокого давления и/или приборами управления в автоматическом или в ручном режиме путем воздействия на гидравлическую систему, плавно изменяя в ней гидравлическое давление.
Управление работой скважинным оборудованием, включающим оборудование гидравлической системы, осуществляют с поверхности посредством телеметрической системы, контроллеров и т.п., регулирующих гидравлическое давление в гидравлическом канале.
Например, скважинную установку, представленную на фиг.1, эксплуатируют в целях ППД или можно использовать для фонтанной добычи флюида из продуктивного пласта. Для этого в скважине устанавливают колонну труб 1 с заглушкой 9 и пакером 2, через которые пропущен гидравлический канал 3 до гидравлически регулируемого устройства, например съемного клапана 4.
Гидравлически регулируемый съемный клапан 4 посредством гидравлического канала 3 соединяют с напорным устройством высокого давления в виде нагнетательного насоса 5 и напорной линией высокого давления 6, представленной напорным трубопроводом со средой высокого давления посредством соединительного запорно-регулируемого устройства 7 в виде задвижки. Гидравлически регулируемый клапан 4 устанавливают в скважинной камере 8.
Гидравлическую систему заполняют незамерзающей и несжимаемой жидкостью, например маслом. Регулирование процессом закачки рабочего агента или добычи флюида осуществляют посредством плавного изменения и удержания давления жидкости в гидравлическом канале 3 и соответственно в гидравлически регулируемом клапане 4 с помощью напорного нагнетательного насоса 5 или напорного трубопровода со средой высокого давления 6. Гидравлически регулируемый клапан 4 плавно непрерывно изменяет размер своего диаметра пропускного сечения в зависимости от изменения гидравлического давления в гидравлической системе, включающей гидравлический канал 3 и напорное устройство высокого давления. В целях длительного удержания гидравлического давления жидкости в гидравлическом канале 3 и в гидравлически регулируемом клапане 4 задвижкой 7, расположенной на выходе гидравлического канала 3 из скважины, перекрывают гидравлический канал 3. После чего скважину оставляют в работе на выбранном режиме эксплуатации (закачки или добычи).
Если требуется сменить режим работы скважины, то есть режим работы оборудования, спущенного в скважину, и/или режим работы продуктивного пласта, то открывают задвижку 7 и полностью или частично стравливают из него жидкость, либо нагнетают жидкость с помощью напорной линии высокого давления 6 или нагнетательного насоса 5. Изменяя плавно гидравлическое давление в гидравлической системе, подбирают оптимальный размер диаметра пропускного сечения гидравлически регулируемого клапана 4 и соответственно подбирают эффективный режим эксплуатации данной скважины.
На фиг.2 изображена скважинная установка, работающая в режиме фонтанной добычи и реализующая предлагаемый способ.
В скважину спускают НКТ 1 с нижним концом, в котором расположена заглушка 9, гидравлический пакер 2, посадочный узел 8 в виде скважинной камеры, гидравлический канал 3, представляющий собой шланго-кабель, и гидравлически регулируемое с поверхности устройство в виде съемного клапана 4, установленного в скважинную камеру 8. На поверхности гидравлический канал 3 подключают к нагнетательному насосу 5 с гидравлическим приводом 17, пропускают его через гидравлическое оборудование скважинной установки и соединяют со съемным гидравлически регулируемым клапаном 4, тем самым создавая гидравлическую систему.
После посадки гидравлического пакера 2 проверяют посредством опрессовки качество его посадки и работоспособность всей гидравлической системы.
Далее дистанционно со станции управления с передающим модемом 14 осуществляют управление нагнетательным насосом 5 с гидравлическим приводом 17, путем подкачек или откачек, начинают плавно изменять гидравлическое давление в гидравлическом канале 3 и удерживать в нем заданное гидравлическое давление, а посредством данных, полученных с контрольно-измерительных приборов 13, регулировать режим работы съемного гидравлически регулируемого клапана 4, определяя параметры притока флюида из продуктивного пласта 18, выявляют оптимальный режим работы скважины, после чего ее оставляют в работе.
На фиг.3 представлена скважинная установка для закачки воды в пласты 18 и 19 для целей ППД. Для этого в скважине выбирают продуктивные пласты: верхний 18 и нижний 19.
Затем спускают на НКТ 1 с нижним концом, в котором расположена заглушка 9, скважинное оборудование на требуемую глубину и соответственно устанавливают против каждого продуктивного пласта 18 и 19 гидравлически регулируемое устройство в виде гидравлически регулируемого штуцера 11 в несъемном исполнении.
Скважинная установка содержит два пакера 2, два посадочных узла 8 в виде скважинных камер по одной на каждый продуктивный пласт 18 и 19, один гидравлический канал 3 и напорный трубопровод со средой высокого давления 6 с задвижкой 7.
Гидравлический канал 3, исходящий от задвижки 7 на напорном трубопроводе со средой высокого давления 6, расположенного на поверхности, и проходящий через оба пакера 2 до каждого гидравлически регулируемого штуцера 11, соединяя скважинное гидравлическое оборудование и оборудование гидравлической системы.
В скважинных камерах 8, установленных напротив каждого продуктивного пласта 18 и 19, размещены несъемные гидравлически регулируемые штуцера 11, работающие как в режиме «открыть или закрыть» при дискретном или импульсном изменении гидравлического давления в гидравлическом канале 3, так и в режиме плавного медленного открывания или закрывания при плавном изменении гидравлического давления в гидравлическом канале 3 и удержания заданного гидравлического давления в гидравлическом канале 3.
Положение «закрыть» гидравлически регулируемого штуцера 11 верхнего продуктивного пласта 18 будет отвечать положению «открыть» гидравлически регулируемого штуцера 11 нижнего продуктивного пласта 19. Каждый гидравлически регулируемый штуцер 11 имеет свой порог срабатывания и диапазон регулирования степени открытости или закрытости сечения пропускного отверстия, который устанавливается путем плавного изменения гидравлического давления в гидравлическом канале 3 и удержания в нем заданного гидравлического давления с помощью напорного трубопровода со средой высокого давления 6.
Управление работой скважинного гидравлического оборудования и/или оборудования гидравлической системы и регулирование параметрами работы скважины для каждого эксплуатационного объекта - продуктивного пласта 18 и/или 19 осуществляют с поверхности посредством напорного трубопровода со средой высокого давления 6 в режиме реального времени раздельно путем плавного изменения гидравлического давления в гидравлическом канале 3 и удержания в нем заданного гидравлического давления, используя либо заданные пороги срабатывания гидравлически регулируемых штуцеров 11, либо заданные параметры изменения степени открытости или закрытости регулируемых сечений пропускных отверстий гидравлически регулируемого штуцера 11 величиной гидравлического давления в гидравлическом канале 3.
При гидравлическом давлении в гидравлической системе «0» атм. нижний продуктивный пласт 19 полностью открыт, а верхний продуктивный пласт 18 - закрыт. В работу включается только нижний продуктивный пласт 19.
Закачку рабочего агента в пласты 18 и 19 осуществляют через гидравлически регулируемые штуцера 11. При этом давление в гидравлической системе регулируют задвижкой 7, стравливая или нагнетая жидкость из напорного трубопровода со средой высокого давления 6. Гидравлически регулируемые штуцера 11 настроены на заданный перепад гидравлического давления между давлением нагнетания жидкости и гидравлическим давлением в гидравлическом канале 3, что позволяет настраивать режим закачки одновременно - раздельно для каждого эксплуатируемого продуктивного пласта 18 и 19.
Предлагаемый Способ обычно применяют для скважин, имеющих негерметичный верхний интервал или обводнившейся нижний продуктивный пласт 18, или высоконапорный верхний водоносный горизонт с одной стороны, или низкодебитный нижний нефтяной пласт 19 (фиг.4).
Скважинная установка, изображенная на фиг.4, предназначена для эксплуатации нижнего продуктивного пласта скважины с помощью добывающего насоса 15 и нагнетательного насоса 5, с одной гидравлической системой и с одним пакером, она позволяет обеспечить непрерывность работы глубинного добывающего насоса 15, то есть исключить отключение добывающего насоса 15 по срыву подачи из-за недостаточности притока из нижнего продуктивного пласта 19, либо предотвратить неконтролируемый переток жидкости на прием добывающего насоса 15 из вышележащего интервала верхнего продуктивного пласта 18 и осуществит регулирование объема перепускаемой жидкости с помощью гидравлического действия перепускного обратного клапана 12, установленного в пакере 2. При этом режим регулирования работы гидравлического перепускного обратного клапана 12 осуществляют посредством нагнетания и стравливания гидравлического давления в гидравлическом канале 3 нагнетательным насосом 5, расположенным на поверхности.
Скважинная установка по фиг.5 реализует способ и содержит пакер 2, напорную линию высокого давления 6, снабженную запорно-регулируемым устройством в виде задвижки 7, и посадочное устройство 8 в виде разъединителя колонны с посадочным элементом, в который установлено гидравлически регулируемое механическое перепускное устройство в виде обратного клапана 12. Изменяя плавно давление в гидравлической системе соответственно в гидравлически регулируемом механическом перепускном устройстве 12 получаем либо плавное изменение размера диаметра пропускного сечения в разъединителе колонны с возможностью полного его перекрытия, либо разъединение разъединителя колонны. Данной скважинной установкой можно регулировать режим периодического фонтанирования скважины или выводить скважину во временную консервацию.
На фиг.6 показана эксплуатация скважины с использованием струйного гидравлического добывающего насоса 15. При этом в добывающем насосе 15 установлено гидравлически регулируемое устройство в виде штуцера 11, которое под действием плавного изменения давления жидкости в гидравлическом канале 3 и соответственно в гидравлически регулируемом штуцере 11 от нагнетательного насоса 5 приводит к плавному непрерывному изменению размера диаметра пропускного сечения сопла или диффузора, или диаметров входных и выходных отверстий (не показано), или объема камеры смешения струйного добывающего насоса 15. С помощью плавного изменения и удержания гидравлического давления в гидравлической системе можно дистанционно регулировать работу струйного добывающего насоса 15 и оптимизировать его режим работы. Добывающий насос 15 работает от закачки жидкости, нагнетаемой в него через НКТ 1, а добываемая жидкость из продуктивного пласта 19 выносится на поверхность по межтрубью.
На фиг.7 показана реализация способа эксплуатации скважины с использованием струйного гидравлического добывающего насоса 15, в котором установлен гидравлически регулируемый штуцер 11, который под действием плавного изменения давления жидкости в гидравлическом канале 3 и соответственно в нем от напорной линии высокого давления 6 плавно изменяет размер диаметра пропускного сечения сопла или диффузора, или диаметров входных и выходных отверстий (не показано), или насадки или объема камеры смешения струйного добывающего насоса 15. С помощью изменения и удержания гидравлического давления в гидравлической системе регулируют работу струйного добывающего насоса 5 (можно и дистанционно), что позволяет оптимизировать его режим работы.
На данной скважинной установке в качестве нагнетаемой жидкости используется флюид, поступаемый в струйный добывающий насос 15 из напорного вышележащего пласта 18. Объем поступления и прохождения жидкости через добывающий струйный насос 15 регулируют гидравлически регулируемым штуцером 11 путем плавного изменения и удержания в нем давления жидкости, нагнетаемой через гидравлический канал 3 от напорного трубопровода со средой высокого давления 6, снабженного запорно-регулируемым устройством в виде задвижки 7.
На фиг.8 показана реализация способа эксплуатации насосной скважины. В скважине выбирают продуктивные пласты 18 и 19, спускают скважинное оборудование, через которое пропускают два гидравлических канала 3, образуя две гидравлические системы:
одна гидравлическая система состоит из одного глубинного нагнетательного насоса 5, расположенного в скважине и снабженного гидроприводом 17, гидравлического канала 3 и гидравлически регулируемого клапана 4, а вторая - из нагнетательного насоса 5 с ручным механическим приводом 20, расположенного на поверхности, гидравлического канала 3 и гидравлического пакера 2 с гидравлически регулируемым устройством (не показано).
Первая гидравлическая система направлена на перепуск флюида из трубной области в затрубную, а газа, скопившегося под пакером 2, из затруба в трубную область НКТ 1.
Вторая гидравлическая система позволяет периодически или эпизодически распакеровывать и/или пакеровать верхний гидравлический пакер 2.
После спуска и установки оборудования в скважину производят запуск добывающего насоса 15, например ЭЦН. По мере отработки раствора глушения и притока флюида из нижнего продуктивного пласта 19 происходит накопление газа в подпакерной зоне с образованием газовой шапки.
Чтобы не допустить попадание газа из газовой шапки на прием добывающего насоса 15 устанавливают в нижнем пакере 2 обратный перепускной клапан гидравлического действия 12, который может быть автономным или соединенным с отдельной гидравлической системой, для перепуска газа вверх в межпакерное пространство. После заполнения газом межпакерной области производят периодическое открытие или закрытие гидравлически регулирующего клапана 4 для заполнения межпакерной области скважинным флюидом и для последующего вытеснения газа из межпакерного (шлюзового) пространства во внутритрубное пространство НКТ 1. После выравнивания трубного и межтрубного давлений перекрывают пропускное отверстие в гидравлически регулируемом клапане 4 под действием увеличения гидравлического давления в гидравлической системе, то есть отсекают трубную область НКТ 1 от межпакерного пространства. Далее при срабатывании автономного перепускного клапана 12 происходит стекание флюида на прием добывающего насоса 15 с замещением последнего газом, накопившимся за это время в подпакерной области. Управление процессом перепуска газа из подпакерной области во внутритрубное пространство позволит глубинному добывающему насосу 15 (ЭЦН) эффективно работать.
То есть в процессе работы глубинного добывающего насоса 15 (УЭЦН) и появления депрессии происходит выделение газа из добываемой жидкости, поступающей из высокогазонасыщенного нефтяного пласта. Выделившийся газ скапливается под нижним пакером 2, имеющим перепускной клапан 12, который его перепускает через себя в межпакерную зону. После запуска нагнетательного насоса 5 с гидроприводом 17 в режиме периодического нагнетания и стравливания гидравлического давления в гидравлической системе происходит периодическое плавное изменение и удержание гидравлического давления в гидравлически регулируемом клапане 4, приводящее к периодическому плавному его открытию или закрытию.
При достижении в гидравлическом канале 3 гидравлического давления, превышающего гидравлическое давление внутри НКТ 1, происходит плавное открытие гидравлически регулируемого клапана 4. После чего жидкость из НКТ 1 через скважинную камеру 8 поступает в межпакерное пространство. При этом перепускной обратный клапан гидравлического действия 12 имеет размер пропускного сечения значительно меньше, чем размер пропускного сечения отверстия в гидравлически регулируемом клапане 4, что ведет к быстрому заполнению межпакерного пространства. После сравнивания межпакерного и трубного давлений газ из межпакерного пространства вытесняется в трубную полость НКТ 1 и увлекается вместе с добываемой жидкостью.
Плавное уменьшение гидравлического давления в гидравлическом канале 3 приводит к плавному закрытию диаметра сечения пропускного отверстия в гидравлически регулируемом клапане 4. При этом жидкость из межпакерной полости постепенно полностью стекает через гидравлический перепускной обратный клапан 12 на прием глубинного добывающего насоса 15, а газ заполняет межпакерное пространство.
В качестве перепускного обратного клапана гидравлического действия 12 можно использовать гидравлически регулируемое устройство, с выставленным режимом противофазной работы с гидравлически регулируемым клапаном 4.
В скважинной установке предусмотрен еще второй гидравлический канал 3 с нагнетательным насосом 5, работающим от ручного механического привода 20 для возможности эпизодического стравливания или нагнетания гидравлического давления в гидравлическом верхнем пакере 2, приводящего ко временной эпизодической его распакеровки, для форсированного стравливания газа из подпакерных зон.
Периодическое плавное изменение и удержание гидравлического давления в гидравлическом канале 3, соответственно периодически плавно закрывая или открывая и удерживая в определенном положении размер диаметра сечения пропускного отверстия в гидравлически регулируемом клапане 4, создает, с одной стороны, условия для отвода газа из подпакерной зоны, а с другой, дает возможность его селективной выработки, отсекая нижний продуктивный пласт 19 от вышележащих интервалов негерметичности или интервалов перфорации.
На фиг.9 изображена скважинная установка для одновременно-раздельной закачки воды в два пласта 18 и 19 для целей ППД через гидравлически регулируемые устройства. В отличие от фиг.3 в приведенной скважинной установке на каждый продуктивный пласт 18 и 19 установлена отдельная гидравлическая система.
При этом регулирование режимом работы нижнего пласта 19 осуществляют гидравлическим давлением, используя запорное устройство в виде задвижки 7, стравливая или нагнетая жидкость из напорного трубопровода со средой высокого давления 6, а для регулирования режима работы верхнего продуктивного пласта 18 используют нагнетательный насос 5 для создания гидравлического давления во второй гидравлической системе, расположенный на поверхности, гидравлически регулируемые устройства в виде клапана 4 и штуцеров 11, настроенных на заданный перепад гидравлического давления между давлением нагнетания жидкости и давлением в гидравлическом канале 3, что позволяет настраивать режим закачки одновременно-раздельно для каждого эксплуатируемого пласта 18 и 19.
Для многопластовой скважины выбирают продуктивные пласты 18 и 19 для закачки рабочего агента и осуществляют спуск на НКТ 1 с заглушенным концом 9 скважинного оборудования, включающего пакера 2, скважинные камеры 8 и др. В каждой скважинной камере 8 устанавливают гидравлически регулируемые устройства в виде клапана 4 в съемном и штуцера 11 в несъемном исполнениях. При этом к гидравлически регулируемым устройствам 4 и 11 раздельно подведены два гидравлических канала 3, каждый из которых соединен с напорным устройством высокого давления 6 или 5.
После посадки и проверки пакеров 2 на герметичность напорным устройством высокого давления 6 или 5 осуществляют управление работой скважинного оборудования и/или оборудования гидравлической системы и регулирование режимом работы скважины путем плавного изменения гидравлического давления и удержания его в каждом гидравлическом канале 3 и соответственно в каждом гидравлически регулируемом клапане 4 и/или штуцере 11.
Так как каждый гидравлически регулируемый клапан 4 и штуцер 11 имеет свой порог срабатывания и диапазон регулирования степени открытости или закрытости сечений пропускных отверстий, то производят плавное изменение гидравлического давления в каждом гидравлическом канале 3 с помощью напорного устройства высокого давления 6 или 5, соединенного с одним гидравлическим каналом 3 и расположенного на поверхности.
Регулирование параметров работы скважины для каждого эксплуатационного объекта - продуктивные пласты 18 и 19 осуществляют с поверхности в режиме реального времени путем плавного изменения гидравлического давления в каждом гидравлическом канале 3 и раздельно в каждом из эксплуатационных объектов - продуктивных пластов 18 и 19, используя либо заданные пороги срабатывания гидравлически регулируемых клапана 4 и штуцера 11, либо заданные параметры изменения степени открытости или закрытости регулируемых сечений гидравлически регулируемого клапана 4 и штуцера 11 от величины давления в каждом гидравлическом канале 3 посредством напорного устройства высокого давления 6 или 5.
3
3
3
По проекту эксплуатируемая скважина должна принимать, например, 600±12 м/сут, при этом на каждый эксплуатационный объект - продуктивный пласт 18 или 19 установлена своя отдельная гидравлическая система с отдельным гидравлическим каналом 3 и напорным устройством высокого давления 6 или 5. При этом необходимо вывести скважину на режим закачки с погрешностью в 2%, так чтобы нижний продуктивный пласт 19 принимал 200 м/сут, а верхний продуктивный пласт 18-400 м/сут.
3
Гидравлическая система для верхнего высокоприемистого пласта 18, который принимает свыше 2000 м/сут и включает отдельный гидравлический канал 3 в виде шланго-кабеля, один гидравлически регулируемый клапан 4, установленный в одной скважинной камере, и нагнетательный насос 5.
3
Гидравлическая система для нижнего низкоприемистого (не более 300 м/сут) пласта 19 включает отдельный гидравлический канал 3 в виде шланго-кабеля, два гидравлически регулируемых штуцера 11, каждый из которых установлен в скважинной камере 8, и напорную линию высокого давления 6 с задвижкой 7.
Гидравлически регулируемые штуцера 11 настроены на режим плавного изменения диаметра сечения пропускных отверстий в зависимости от плавного изменения гидравлического давления, например, в сильфонной или поршневой камерах (не показано) гидравлически регулируемых устройств. Так, чем больше гидравлическое давление в гидравлическом канале 3 и соответственно в сильфонной или поршневой камерах, тем сильнее уменьшается (прикрывается) диаметр пропускного сечения в гидравлически регулируемом штуцере 11.
Отсутствие гидравлического давления в гидравлической системе соответствует максимальному размеру диаметра сечения пропускного отверстия в гидравлически регулируемых штуцерах 11, что соответствует положению «открыто».
Регулирование, а именно изменение и настройку режима работы нагнетательной скважины осуществляют, например, наиболее простым способом - это методом подбора параметров гидравлического давления сначала в гидравлическом канале 3, соединяющим гидравлически регулируемый клапан 4, установленный напротив высокоприемистого верхнего объекта эксплуатации - продуктивного пласта 18, а потом в гидравлическом канале 3, соединяющим гидравлически регулируемые штуцера 11, установленные напротив нижнего продуктивного пласта 19. Для регистрирования данных приемистости по продуктивным пластам 18 и 19 будем использовать контрольно-измерительные приборы (КИП) 13, спущенные в скважину на кабеле с использованием канатной техники (не показано).
3
Перед началом плавного изменения в обеих гидравлических системах давление равно «0» атм, т.е. гидравлически регулируемые штуцеры 11 находятся в положении «открыто». Приемистость нижнего 19 и верхнего 18 продуктивных пластов соответственно составляет 280 и 2000 м/сут.
Регулировку режима работы скважины начинают с уменьшения приемистости верхнего продуктивного пласта 18. Для этого нагнетательным насосом 5 плавно поднимают давление в гидравлической системе с одним гидравлически регулируемым клапаном 4 для регулирования приемистости верхнего продуктивного пласта 18 и одновременно в режиме реального времени регистрируют спущенным расходомером (не показано) приемистость данного продуктивного пласта 18.
3
По мере плавного увеличения гидравлического давления в гидравлическом канале 3 начинает изменяться приемистость продуктивного пласта 18 и скважины в целом. При подъеме давления в гидравлическом канале 3 до давления, равного 102 атм, приемистость верхнего продуктивного пласта 18 составила 394 м/сут.
3
Далее аналогично начинают регулировать приемистость нижнего продуктивного пласта 19 путем увеличения гидравлического давления в гидравлическом канале 3, настроенном на нижний продуктивный пласт 19. При этом расходомер (не показано) предварительно спускают напротив нижнего продуктивного пласта 19 и регистрируют изменение приемистости. При повышении гидравлического давления в гидравлическом канале 3 с помощью напорного трубопровода со средой высокого давления 6 с задвижкой 7 до 99 атм добиваются снижения приемистости по нижнему продуктивному пласту 19 эксплуатации до запланированных 196 м/сут.
3
3
После этого дополнительно для контроля прописывают расходомером приемистость обоих продуктивных пластов 18 и 19. Приемистость скважины в целом составила 611 м/сут, а нижнего продуктивного пласта 19-196 м/сут, что соответствует запланированным значениям приемистости с погрешностью не более 2%, как по продуктивным пластам 18 и 19, так и скважины в целом.
Увеличение приемистости по верхнему продуктивному пласту 18 вызвано перераспределением гидравлического давления закачки рабочего агента по продуктивным пластам 18 и 19 в ходе уменьшения приемистости по нижнему продуктивному пласту 19.
Плавное изменение гидравлического давления в гидравлическом канале 3 посредством напорного трубопровода со средой высокого давления 6 с задвижкой 7 позволяет легко изменять и удерживать гидравлическое давление в гидравлической системе в заданном режиме, что обеспечивает легкий вывод скважины на планируемый режим работы, обеспечивая управление работой скважинного гидравлического оборудования плавной настройкой и регулировкой работы гидравлически регулируемых штуцеров 11.
На фиг.10 показан Способ эксплуатации насосной скважины с КИП 13 и с кабелем 21, спущенным в ступени четырехпакерной компоновки, и двумя замкнутыми гидравлическими системами, а одна из которых имеет составной гидравлический канал, и двумя продуктивными пластами.
Одна гидравлическая система включает дистанционную систему управления 14, КИП 13 с кабелем связи 21, нагнетательный насос 5 с автоприводом 22, расположенным на поверхности, составной гидравлический канал 3 с соединительным узлом 10 в виде муфты и два гидравлически регулируемых штуцера 11 с противофазным режимом работы - «открыть или закрыть».
Данная гидравлическая система предназначена для регулирования распределения отборов флюида из продуктивных пластов 18 и 19.
Другая гидравлическая система состоит из нагнетательного насоса 5 с электроприводом 16, гидравлического канала 3 и гидравлически регулируемых устройств: клапана 4 и перепускного обратного клапана 12, настроенных на противофазный режим работы - «открыть или закрыть». Данная гидравлическая система отводит лишний газ из подпакерного пространства или перепускает жидкость из НКТ 1 на прием глубинного добывающего насоса 15 и выводит его на стабильный режим работы, исключая срыв подачи по газу или недостаточный приток флюида из продуктивного пласта 18 или 19, что необходимо для непрерывной работы глубинного добывающего насоса 15.
В целях дистанционного управления посредством станции управления 14 с возможностью определения оптимальных режимов при одновременно - раздельной и поочередной эксплуатации каждого продуктивного пласта в отдельности скважинную установку использовали КИП 13. При этом КИП 13 с кабелем связи 21 закрепляют на хвостовике 23 и подключают к преобразователю сигналов 24 для передачи данных о дистанционных исследованиях через добывающий насос 15 и силовой кабель 25 на станцию управления 14, расположенную на поверхности.
КИП 13 установлены против каждого продуктивного пласта 18 и 19 для определения параметров их работы.
При этом в скважинных камерах 8, установленных напротив продуктивных пластов 18 и 19, размещены съемные гидравлически регулируемые клапаны 4 и штуцера 11, работающие в противофазном режиме «открыть или закрыть» при плавном изменении гидравлического давления в гидравлической системе, когда положение гидравлически регулируемого штуцера 11 верхнего продуктивного пласта 18 «закрыть» будет отвечать положению «открыть» гидравлически регулируемого штуцера 11 нижнего продуктивного пласта 19.
3
3
Известно, что при раздельной эксплуатации продуктивных пластов максимальный дебит флюида нижнего продуктивного пласта 19 составляет 55 м/сут с обводненностью, равной 40%, а верхнего продуктивного пласта 18 составляет 62 м/сут с обводненностью, равной 80%.
После спуска скважинной установки производят запуск добывающего насоса 15 - УЭЦН - 50, при давлении в гидравлической системе «0» атм. на устье нижний продуктивный пласт 19 полностью открыт, а верхний продуктивный пласт 18 - закрыт. В работу включается только нижний продуктивный пласт 19, что позволяет сделать отдельный прямой замер дебита флюида данного пласта 19.
3
3
Осуществляют замер дебита флюида и обводненности после отработки раствора глушения, которые соответствуют максимальному для данного пласта 19 дебиту жидкости 51 м/сут с 40% обводненностью. Затем начинают плавно увеличивать гидравлическое давление в гидравлической системе, постепенно повышая гидравлическое давление в гидравлически регулируемом штуцере 11, что приводит вначале к плавному постепенному открытию верхнего пласта 18 (когда плавно открывается диаметр сечения пропускного отверстия гидравлически регулируемого штуцера 11) и увеличению суммарного дебита скважины с незначительным плавным закрытием нижнего пласта 19 (когда плавно перекрывается сечение пропускного отверстия гидравлически регулируемого штуцера 11) до достижения определенного давления в гидравлической системе 30 атм, получают максимальный дебит флюида, равный 80 м/сут с 57% обводненностью.
3
3
Согласно замерам по КИП 13, например по расходомеру, из верхнего пласта 18 получили 60% жидкости и с нижнего пласта 19 - 40% жидкости. При достижении 45 атм нижний пласт 19 полностью закрывается, а верхней продуктивный пласт 18 полностью открывается. Производят очередной прямой замер дебита и обводненности по верхнему продуктивному пласту 18, которые соответственно составили 62 м/сут и 80%. После этого возвращают давление в гидравлическом канале 3 на 30 атм и оставляют скважину в оптимальном режиме с максимальным дебитом, равным 80 м/сут.
3
3
3
3
С учетом обводненности и данных распределения притоков при суммарной добыче в 80 м/сут рассчитывают вначале объемы жидкости, поступаемой из каждого продуктивного пласта 18 и 19 по данным расходомеров 13, соответственно равные 48 и 32 м/сут. Далее с учетом обводненности определяют объем нефти, получаемой из каждого продуктивного пласта 18 и 19, которая составила соответственно 9,6 м/сут и 25,6 м/сут.
3
3
Для проверки находят процент обводненности и сравнивают его с фактическим. В сумме общий дебит нефти по продуктивным пластам 18 и 19 составил 35,2 м/сут (в 80 м/сут по жидкости), процент обводненности составил 56%, что с учетом погрешности измерения расходомера 13 согласуется с фактически замеренной общей обводненностью, равной 57%.
3
Кроме того, совместный дебит значительно превосходит дебит по нефти каждого продуктивного пласта 18 и 19 в отдельности (12,4 и 30,6 м/сут), что свидетельствует о правильно подобранном оптимальном режиме эксплуатации данной скважины с максимальным дебитом по нефти.
При совместной эксплуатации двух и более продуктивных пластов мы с помощью прямых замеров можем получить данные об изменении обводненности во времени по каждому продуктивному пласту 18 и 19. При дистанционном изучении распределения притоков флюида с помощью КИП 13, установленных в пределах каждого продуктивного пласта 18 и 19, например, данных распределения притоков флюида по расходомеру 13, мы всегда можем получить в режиме реального времени данные о добыче нефти по каждому продуктивному пласту 18 и 19. Все это позволит решить вопрос учета добываемой нефти из каждого продуктивного пласта 18 и 19 при совместной их эксплуатации.
На фиг.11 изображена скважинная установка для газлифтной добычи из верхнего продуктивного пласта 18. При этом гидравлическое давление в гидравлической системе изменяют запорно-регулируемым устройством в виде задвижки 7, стравливая или нагнетая жидкость, нагнетаемую насосом 5. Гидравлически регулируемые клапаны 4 настраиваются на заданный перепад гидравлического давления, что позволяет настраивать газлифтный подъемник на эффективный режим.
В скважину спускают скважинное оборудования на НКТ 1: три посадочных узла 8, три гидравлически регулируемых устройства и три гидравлических канала 3. Напорное устройство высокого давления в виде нагнетательного насоса 5 расположено на поверхности.
Нагнетательный насос 5 необходим для плавного изменения и удержания гидравлического давления в гидравлической системе и соединяет три гидравлических канала 3, каждый из которых соединен с одним гидравлически регулируемым клапаном 4.
После спуска скважинного оборудования для газлифтной эксплуатации скважин производят зарядку гидравлически регулируемых клапанов 4 на заданные пусковые гидравлические давления, рассчитанные на их срабатывание закрыть или открыть, через которые начинает поступать газ в НКТ 1 для подъема пластовой жидкости.
Далее создают нагнетательным насосом 5 и удерживают с использованием запорно-регулируемых устройств 7 поочередно гидравлическое давление в каждом из трех гидравлических каналов 3, передающих гидравлическое давление зарядки на верхний гидравлически регулируемый клапан 4.
Затем гидравлическое давление в каждом гидравлическом канале 3 передается соответственно гидравлическое давление зарядки на гидравлически регулируемые клапаны 4, соединенные соответственно с конкретным гидравлическим каналом 3. После чего начинают нагнетать газ в скважину для подъема жидкости и вводят, таким образом, газлифтную скважину в эксплуатацию.
Обычно в случае эксплуатации газлифтных скважин очень сложно рассчитать и подобрать оптимальные пусковые гидравлические давления. При этом нужно иметь определенный стенд для зарядки гидравлически регулируемых клапанов на большие гидравлические давления, который находится на достаточном удалении от скважины. Кроме того, необходимо заряженные таким образом гидравлически регулируемые устройства спускать в скважину с использованием канатной техники. В предлагаемом техническом решении этого можно избежать, так как гидравлически регулируемые устройства заряжают на заданное гидравлическое давление непосредственно в скважине через гидравлические каналы с использованием устьевого нагнетательного насоса.
Предлагаемый способ эксплуатации скважин и устройство для его реализации (Варианты) позволяет использовать известные гидравлические элементы, устройства, в том числе и стандартные, такие как газлифтные гидравлически регулируемые устройства с сильфонами или с поршневыми камерами, и заряжать их заданным гидравлическим давлением через гидравлический канал непосредственно в скважине, что обеспечивает универсальность применения гидравлической системы в скважине.
Гидравлическая система позволяет создать заданное гидравлическое давление и осуществить настройку режима работы скважины путем постоянного дистанционного автоматического и/или ручного плавного изменения гидравлического давления и/или удержания гидравлического давления в гидравлическом канале, передающим это гидравлическое давление на гидравлические регулируемые устройства, регулировать режим работы каждого эксплуатационного продуктивного пласта в отдельности и скважины в целом посредством плавного изменения гидравлического давления и/или удержания гидравлического давления, передаваемого по гидравлическому каналу на гидравлически регулируемые устройства, что исключает гидравлические удары, разрыв и порчу скважинного оборудования, тем самым приводит к увеличению срока службы скважинного оборудования и обеспечивает безопасность проведения технологических работ.
В скважине может быть применено как одна, так и несколько гидравлических систем раздельно для каждого эксплуатационного объекта - продуктивного пласта, либо избирательно для отдельного вида оборудования, что позволяет осуществлять селективную выработку каждого продуктивного пласта как одновременно раздельно, так и поочередно раздельно и в режиме реального времени.
Реализация предлагаемого Способа и Скважинной установки (Варианты) позволит задавать периодический режим плавного открытия или закрытия гидравлически регулируемого устройства, через периодическое плавное увеличение и уменьшение гидравлического давления в гидравлическом канале, что приводит к периодическому плавному открытию и закрытию пропускных отверстий в гидравлически регулируемом устройстве, через которые проходит флюид, либо выпускается газ, либо перепускается надпакерная затрубная жидкость, кроме того, позволит также вести учет выработки (добычи) нефти по каждому продуктивному пласту в отдельности за счет появившейся возможности отсекания одних продуктивных пластов от других с целью проведения прямых замеров параметров добычи флюида других продуктивных пластов на поверхности, т.к. прямые замеры параметров добычи флюида более точны, чем параметры, полученные косвенно путем геофизических исследований.
Использование ручного - механического или автоматического дистанционного регулирования работой скважины с помощью гидравлической системы и КИП позволяет более эффективно эксплуатировать продуктивные пласты, выводить работу скважины на оптимальный режим или на максимальную добычу нефти из продуктивных пластов или селективно из определенного отдельного продуктивного пласта.
Использование дистанционного управления работой скважины с помощью гидравлической системы и КИП позволяет эксплуатировать поочередно или совместно несколько продуктивных пластов одной скважины, с возможностью получения прямых замеров дебита и обводненности по каждому продуктивному пласту, а также настраивать оптимальный режим работы скважины в целом с максимальным дебитом нефти при минимуме обводненности добываемого флюида, то есть осуществлять селективную выработку каждого продуктивного пласта как одновременно раздельно, так и поочередно раздельно и в режиме реального времени.