СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ ДОБЫЧИ ОСТАТОЧНОЙ НЕФТИ, СОДЕРЖАЩЕЙСЯ В ПОРАХ НЕФТЯНОГО КОЛЛЕКТОРА, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАВЛЕНИЯ, ИЗМЕНЯЕМОГО С НИЗКОЙ ЧАСТОТОЙ
METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR EXTRACTION OF RESIDUAL OIL CONTAINED IN PORES OF OIL RESERVOIR USING PRESSURE VARIED WITH LOW FREQUENCY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее раскрытие относится к области техники разработки нефтяного месторождения и, в частности, способу, устройству и системе для добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяного коллектора, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Технология заводнения с нагнетанием газа является преобладающей технологией на более позднем этапе разработки с нагнетанием воды и разработки низкопроницаемого коллектора, которая имеет преимущества, состоящие в низком сопротивлении просачиванию, быстром восстановлении давления в коллекторе и очевидного эффекта заводнения, но также имеет некоторые недостатки, которые трудно преодолеть, т.е. газ легко перетекает через коллектор по каналам высокой проницаемости, и как только языки газа попадают в коллектор и образуют канал в коллекторе и после его добычи из эксплуатационной скважины, закачанный позже газ вряд ли будет играть какую-либо роль в заводнении. Однако некоторые поры, включая каналы с поперечным потоком в коллекторе, по-прежнему являются высоконасыщенными и содержат остаточную нефть. В уровне техники известен способ закупоривания части каналов с поперечным потоком, который обычно действует только в прискважинной области, и закупоривающий агент с трудом проникает в более глубокую часть коллектора. Этот способ в основном изменяет направление просачивания нагнетаемого газа до некоторой степени и не предназначен для увеличения остаточной нефти в каналах с поперечным потоком и окружающих порах. Следовательно, в данной области техники отсутствует хороший способ добычи этой части остаточной нефти.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] В вариантах реализации настоящего раскрытия предложены способ, устройство и система для добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяного коллектора, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, которые решают техническую проблему невозможности добычи высоконасыщенной остаточной нефти, содержащейся в некоторых порах каналов с поперечным потоком.
[0004] В вариантах реализации настоящего раскрытия предложен скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления, содержащий: опорный пакер, опорный резьбовой штуцер, пакер для коллектора, вентиляционную втулку, резервуар высокого давления, электромагнитный газовый регулирующий клапан, газовую дожимную установку и полый соединительный стержень, причем опорный пакер, опорный резьбовой штуцер, пакер для коллектора, вентиляционная втулка, резервуар высокого давления, электромагнитный газовый регулирующий клапан, газовая дожимная установка и полый соединительный стержень расположены в обсадной колонне;
при этом опорный пакер используется для расширения и зажатия между внутренней стенкой обсадной колонны и опорным резьбовым штуцером для поддержки опорного резьбового штуцера;
опорный резьбовой штуцер имеет нижнюю часть, соединенную с опорным пакером, и верхнюю часть, соединенную с пакером для коллектора, при этом опорный резьбовой штуцер имеет трубчатую форму и содержит отверстия в стенке трубчатой части для пропускания газа в нижний коллектор и ввода пакера для коллектора;
пакер для коллектора используется для изоляции верхнего слоя нефти и обеспечения протекания газа в нижний коллектор и из него;
нижняя часть вентиляционной втулки снаружи соединена с пакером для коллектора, внутренняя часть вентиляционной втулки соединена с резервуаром высокого давления, а стенка вентиляционной втулки снабжена сквозным отверстием, которое является каналом для прохода газа, находящегося в пакере для коллектора, в верхнее межстенное пространство;
электромагнитный газовый регулирующий клапан соединен с вентиляционной втулкой через сквозное отверстие вентиляционной втулки для открытия и закрытия указанного сквозного отверстия, так что газ в нижнем коллекторе поступает в резервуар высокого давления и верхнее пространство;
нижний конец резервуара высокого давления соединен с внутренней частью вентиляционной втулки, верхний конец резервуара высокого давления соединен с газовой дожимной установкой, а резервуар высокого давления имеет полую цилиндрическую форму;
газовую дожимную установку используют для сжатия газа низкого давления в резервуаре высокого давления с доведением газа до высокого давления; и
нижняя часть полого соединительного стержня соединена с газовой дожимной установкой, а верхняя часть полого соединительного стержня соединена с внешним наземным устройством управления для обеспечения возможности ввода внешнего газа в скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления и вывода газа в нижний коллектор из скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления.
[0005] В вариантах реализации настоящего раскрытия дополнительно предложен способ добычи с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяного коллектора, включающий:
получение карты распределения газа в коллекторе и карты распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами при нагнетании газа;
определение местоположения размещения скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления в коллекторе на основании карты распределения газа в коллекторе и карты распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами во время нагнетания газа;
выполняемое с перерывами повышение и понижение давления с заданной частотой в местоположении размещения скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления в коллекторе для изменения состояния распределения остаточной нефти в коллекторе в местоположении размещения; и
добыча остаточной нефти в коллекторе, состояние распределения которой изменяется через газонагнетательную скважину и нефтедобывающую скважину.
[0006] В вариантах реализации настоящего раскрытия дополнительно предложена система для добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяных коллекторов, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, содержащая: скважинный аппарат, создающий изменяемое с низкой частотой давление для нефтяного коллектора, устройство для анализа данных и установку для добычи нефти;
причем указанное устройство для анализа данных используется для получения карты распределения газа в коллекторе и карты распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами во время нагнетания газа, и определения местоположения скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления в коллекторе в соответствии с картой распределения газа в коллекторе и картой распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами во время нагнетания газа;
указанный скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления, будучи размещенным в соответствующем местоположении в коллекторе, используется для выполняемого с перерывами повышения и понижения давления с заданной частотой в указанном местоположении размещения в коллекторе и изменения состояния распределения остаточной нефти в коллекторе в указанном местоположении размещения; и
установка для добычи нефти используется для добычи остаточной нефти в коллекторе, в котором состояние распределения остаточной нефти изменяется на участке коллектора от газонагнетательной скважины до нефтедобывающей скважины.
[0007] В вариантах реализации настоящего раскрытия дополнительно предложено компьютерное устройство, содержащее память, процессор и компьютерную программу, сохраненную в памяти и выполненную с возможностью исполнения процессором. При исполнении компьютерной программы процессор осуществляет способ, как описано выше.
[0008] В вариантах реализации настоящего раскрытия дополнительно предложен компьютерочитаемый носитель для хранения, хранящий компьютерную программу для осуществления способа, как описано выше.
[0009] В вариантах реализации настоящего раскрытия определено, что скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления размещен в местоположении размещения в коллекторе в соответствии с картой распределения газа в коллекторе и картой распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами во время нагнетания газа и периодически повышает и понижает давление с заданной частотой для изменения состояния распределения остаточной нефти в коллекторе в местоположении размещения. Таким образом, остаточная нефть в коллекторе, в котором состояние распределения изменено, может быть добыта на участке коллектора между газонагнетательной скважиной и добывающей скважиной, а уровень извлечения может быть улучшен.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010] Для более четкого объяснения вариантов реализации раскрытия или технического решения в уровне техники ниже будут просто представлены сопроводительные чертежи, которые необходимо использовать при описании вариантов реализации или уровня техники. Очевидно, что чертежи, представленные в следующем описании, показывают только некоторые примеры настоящего раскрытия, кроме того, специалисты в данной области техники могут без творческих усилий получить другие чертежи в соответствии с этими чертежами.
[0011] На ФИГ. 1 приведена схема распределения газа в коллекторе при нагнетании газа.
[0012] На ФИГ. 2 показан вид в разрезе распределения газа в коллекторе во время нагнетания газа, содержащий увеличенный участок.
[0013] На ФИГ. 3 приведена схема распределения остаточной нефти в увеличенном участке при нагнетании газа.
[0014] На ФИГ. 4 приведена схема распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами при нагнетании газа.
[0015] На ФИГ. 5 приведена блок-схема способа добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяного коллектора, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0016] На ФИГ. 6 приведена схема распределения давления при способе добычи с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0017] На ФИГ. 7 показана структурная схема скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0018] На ФИГ. 8 показана конструкция вентиляционной втулки согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0019] На ФИГ. 9 показана схема потока газа, протекающего через вентиляционную втулку, согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0020] На ФИГ. 10 приведена схема конструкции резервуара высокого давления согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0021] На ФИГ. 11 приведена схема объединенной конструкции части резервуара высокого давления согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0022] На ФИГ. 12 показан вид спереди электромагнитного газового регулирующего клапана согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0023] На ФИГ. 13 показан вид сверху электромагнитного газового регулирующего клапана согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0024] На ФИГ. 14 показана упрощенная схема газодожимного компрессора согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0025] На ФИГ. 15 показана абстрактная схема газодожимного компрессора согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0026] На ФИГ. 16 показана собой схема газовой дожимной установкой в параллельном соединении согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
[0027] На фиг. 17 показана схема конструкции полого соединительного стержня согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0028] Далее техническое решение в вариантах реализации настоящего раскрытия будет описано ясно и полностью в сочетании с сопроводительными чертежами в вариантах реализации настоящего раскрытия, и, разумеется, описанные варианты реализации представляют собой только некоторые из вариантов реализации, а не все варианты реализации. Все другие варианты реализации, полученные специалистами в данной области техники на основании вариантов реализации настоящего раскрытия без приложения творческих усилий, попадают в объем охраны настоящего раскрытия.
[0029] Разработка с нагнетанием газа обычно включает нагнетание газа в нагнетательную скважину и добычу нефти из добывающей скважины. Основная функция газа, который используют в качестве вытесняющего агента для вытеснения сырой нефти, заключается в его низком сопротивлении просачиванию. Особенно в коллекторах с низкой проницаемостью, в которых нагнетание воды затруднено, нагнетание газа может привести к хорошему результату. Также именно из-за своего низкого сопротивления просачиванию явление образования языков является серьезным в процессе заводнения. После появления газа в добывающей скважине содержание газа быстро нарастает, что приводит к явлению возникновения газовых каналов. После образования газовых каналов большая часть добывающих скважин должна быть остановлена, что приводит к короткому эффективному периоду нагнетания газа и низкому коэффициенту извлечения в газонапорном режиме, и технология нагнетания газа не может найти широкого применения. На ФИГ. 1-3 показаны условия текучей среды в коллекторе во время нагнетания газа. На ФИГ. 1 представлен продольный вид в разрезе коллектора, в середине которого образован основной газовый канал, окруженный большим объемом неохваченной газом зоны, причем наибольший объем, недоступный для газа находится на дне коллектора. На ФИГ. 2 представлен вид в разрезе формы основного газового канала и неохваченной области. На ФИГ. 3 приведен увеличенный вид частичной области, представленной на ФИГ. 2, показывающий, что значительная остаточная нефть все еще удерживается даже в большей части пор основного канала. Причина заключается в том, что в основном канале после возникновения газовых каналов образуются непрерывные газовые фазы, а газовый поток имеет тенденцию к стабильности, и часть остаточной нефти не может протекать из-за влияния засорения частицами породы, межфазного натяжения и адсорбции.
[0030] На ФИГ. 4 показано распределение давлений между нагнетательной и добывающей скважинами вдоль длины при стабильном дутье-отводе газа. Нагнетательная скважина имеет самое высокое давление Pin, а самым низким является продуктное давление Pout. Воронка падения давления на дне нагнетательной скважины является очевидной, т.е. градиент падения давления велик, а затем давление имеет тенденцию к смягчению, и разность ΔP между давлениями Pin и Pout в местоположении i мала. Кривые 1 и 2 показывают распределение давления в коллекторе с высокой проницаемостью и коллекторе с низкой проницаемостью соответственно, причем разность давлений в коллекторе с низкой проницаемостью в местоположении i меньше, чем в коллекторе с высокой проницаемостью, так что в порах присутствует больше остаточной нефти. Иными словами, чем ниже проницаемость коллектора, тем сильнее влияние газового канала, тем выше остаточная нефтенасыщенность и ниже уровень извлечения.
[0031] В соответствии с распределением остаточной нефти в порах и силовыми характеристиками предложен метод использования давления, изменяемого с низкой частотой. Как показано на ФИГ. 5, способ включает:
[0032] этап 501 получения карты распределения газа в коллекторе и карты распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами во время нагнетания газа;
[0033] этап 502 определения местоположения размещения скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления в коллекторе по любому из пп. 1-11 на основании карты распределения газа в коллекторе и карты распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами во время нагнетания газа;
[0034] этап 503 выполняемого с перерывами повышения и понижения давления с заданной частотой в местоположении размещения скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления в коллекторе для изменения состояния распределения остаточной нефти в коллекторе в местоположении размещения; и
[0035] этап 504 добычи остаточной нефти в коллекторе, в котором состояние распределения остаточной нефти изменяется от газонагнетательной скважины до нефтедобывающей скважины.
[0036] Таким образом, скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления используют для выполняемого с перерывами повышения и понижения давления с заданной частотой в местоположении низкого давления (т.е. местоположении размещения), что вызывает изменение давления в определенной области вокруг указанного местоположения. Этот эффект приводит к изменению первоначально стабильного потока газа, и направление просачивания газа подвергается обратному изменению в пределах одной частоты, тем самым вызывая изменение состояния остаточной нефти в порах в пределах охваченной газом области, при этом часть остаточной нефти приходит в текучее состояние и добывается, так что уровень извлечения улучшается. При этом изменение оставшегося состояния скважины и низкочастотное нагнетание газа в нее вызывает перераспределение сопротивления просачиванию в обработанной области, вследствие чего изменяется форма и даже направление первоначально образованного основного фильтрационного канала, расширяется охваченный объем газонапорного режима и значительно улучшается уровень извлечения.
fimax
fomin
[0037] На ФИГ. 6 показано, что посредине между нагнетательной и добывающей скважинами расположена скважина с низкочастотным изменением давления, в которой давление увеличивается при нагнетании газа в нее с последующим падением давления, вызванным быстрым выпуском газа из скважины, причем давление будет тем ниже начального давления, чем выше скорость. Как видно из анализа соответствующих кривых давления (линии давления нагнетания и линия давления выпуска), на состояние просачивания в обрабатываемой зоне должно влиять изменение давления, где P - максимальное давление нагнетания, а P - минимальное давление выпуска.
[0038] В вариантах реализации настоящего раскрытия ключом для реализации принципа способа использования давления, изменяемого с низкой частотой, является конструкция скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления. Для достижения эффекта высокоскоростного потока газа и кратковременного высокого давления в области вблизи ствола скважины в настоящем изобретении предложен соответствующий скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления, показанный на ФИГ. 7.
[0039] Скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления содержит опорный пакер 1, опорный резьбовой штуцер 2, пакер 3 для коллектора, вентиляционную втулку 4, резервуар 5 высокого давления, электромагнитный газовый регулирующий клапан 6, газовую дожимную установку 7 и полый соединительный стержень 8, размещенные сверху вверх; причем опорный пакер 1, опорный резьбовой штуцер 2, пакер 3 для коллектора, вентиляционная втулка 4, резервуар 5 высокого давления, электромагнитный газовый регулирующий клапан 6, газовая дожимная установка 7 и полый соединительный стержень 8 расположены в обсадной колонне 9.
[0040] Опорный пакер 1 обычно используется на нефтяном месторождении, и его функция заключается в расширении и закреплении на внутренней стенке обсадной колонны 9 с помощью механического устройства скольжения, а уплотнительный резиновый цилиндр расширяется для изоляции верхнего пространства от нижнего пространства, а также для поддержки верхней колонны труб в целом. Опорный пакер 1 имеет множество моделей. Для настоящего изобретения может быть выбрана модель, обладающая простым управлением и хорошим уплотнительным эффектом. Верхняя часть опорного пакера 1 может быть пакером типа Y445, а его нижняя часть может быть пакером типа Y221.
[0041] Опорный резьбовой штуцер 2 выполнен в виде трубы с отверстиями в боковой стенке. Нижняя часть опорного резьбового штуцера 2 соединена с опорным пакером 1, а его верхняя часть соединена с пакером 3 для коллектора. Функция отверстий заключается в обеспечении беспрепятственного прохождения газа, находящегося в нижней части коллектора, в пакер 3 для коллектора.
[0042] Пакер 3 коллектора выполняет функцию изоляции нефтяного коллектора, причем верхний нефтяной коллектор изолирован посредством уплотнительной резины, а газ входит в нижний нефтяной коллектор и выходит из нижнего нефтяного коллектора.
[0043] Вентиляционная втулка 4, резервуар 5 высокого давления, электромагнитный газовый регулирующий клапан 6, газовая дожимная установка 7 и полый соединительный стержень 8 являются базовыми конструктивными компонентами.
[0044] (1) Вентиляционная втулка 4
[0045] Нижняя часть вентиляционной втулки 4 с наружной стороны снабжена резьбовым штуцером (резьбовой штуцер является разновидностью фитинга, обычно используемого в промышленных трубных соединениях; обычно резьбовой штуцер имеет двухзаходную наружную резьбу, однозаходную наружную резьбу, плоскую наружную резьбу и тому подобное), который соединен с пакером 3 для коллектора, а внутренняя часть соединена с резервуаром 5 высокого давления посредством внутреннего резьбового конуса 41. Его конструкция показана на ФИГ. 8. Стенка 42 вентиляционной втулки 4 снабжена сквозным отверстием 43, которое является каналом для газа, содержащегося в пакере 3 для коллектора нижнего нефтяного слоя, обеспечивающим проход указанного газа в верхнее межстенное пространство. На ФИГ. 9 показана схема потока газа. Сквозное отверстие в местоположении соединения с резервуаром 5 высокого давления имеет кругленные края, а внутренняя стенка выполнена гладкой, причем указанное сквозное отверстие совмещено с резиновой стойкой электромагнитного газового регулирующего клапана 6 и выполняет функцию клапана.
[0046] (2) Резервуар 5 высокого давления
[0047] Резервуар 5 высокого давления имеет простую конструкцию, которая является полой и имеет форму трубы, причем обе концевые крышки являются встроенными, т.е. соединены с внутренней частью вентиляционной втулки 4 посредством внутреннего резьбового конуса 51, а оба конца наружного цилиндра имеют наружную резьбу 52, как показано на ФИГ. 10. Один конец резервуара 5 высокого давления соединен с внутренней частью вентиляционной втулки 4, а другой конец резервуара 5 высокого давления соединен с газовой дожимной установкой 7. На нижней концевой крышке установлен клапан 53 постоянного давления после ее соединения с вентиляционной втулкой 4, как показано на ФИГ. 11. Электромагнитный газовый регулирующий клапан 6 установлен ниже клапана 53 постоянного давления. Выпускное отверстие 54 клапана 53 постоянного давления открывается, когда давление на клапане 53 постоянного давления достигает расчетного значения, и остается открытым до тех пор, пока внутреннее и внешнее давления текучей среды не уравняются, после чего оно закрывается.
3
[0048] Поскольку внутренний диаметр обсадной колонны на забое скважины составляет всего 10 см, если объем резервуара высокого давления необходимо увеличить, что может быть сделано только путем удлинения, его максимальная длина равна глубине ствола скважины. Как правило, глубина нефтяных коллекторов в нефтяных месторождениях Китая составляет больше 1000 м, и если внутренний диаметр резервуара составляет 6 см, объем внутреннего пространства трубы такого диаметра и длинной 1000 м составляет около 3 м.
3
[0049] Следовательно, длина резервуара высокого давления определяется в соответствии с конкретными характеристиками обсадной колонны нефтяной скважины таким образом, чтобы максимизировать его длину. Обычно обсадная колонна разделена на поверхностную обсадную колонну, техническую обсадную колонну и обсадную колонну нефтяного слоя, длина которых различается в зависимости от состояния скважины. Минимальные внутренние диаметры поверхностной обсадной колонны, технической обсадной колонны и обсадной колонны нефтяного слоя составляют 21,6 см, 15,0 см и 10,0 см соответственно. Если глубина коллектора составляет 2000 м, глубина поверхностной обсадной колонны составляет 200 м, глубина технической обсадной колонны составляет 1600 м, и глубина колонны резервуара составляет 20 м, резервуар высокого давления также может быть спроектирован с возможностью постепенного утолщения снизу вверх. Для различных типов обсадных колонн внутренние диаметры резервуара высокого давления составляют 12,0 см, 9,0 см и 6,0 см соответственно, и если длина равна длине соответствующей обсадной колонны, объем пространства конусовидного резервуара высокого давления составляет примерно 15 м.
[0050] В связи с требованием установления в два раза более высокого давления в межстенном пространстве резервуара высокого давления существующая обсадная колонна не может использоваться в качестве резервуара в способе с использованием давления, изменяемого с низкой частотой. Толщина стенки обсадной колонны находится в диапазоне от 5 мм до 10 мм, и сопротивление давлению является небольшим. Резервуар, спроектированный таким способом, изготовлен из стали марки 316 с толщиной стенки в диапазоне от 10 мм до 20 мм и максимальным сопротивлением давлению, составляющим 70 МПа.
[0051] Из-за условий эксплуатации на месте добычи длина одного резервуара высокого давления составляет 10 м, а два конца указанного резервуара соединены уплотнительными манжетами и постепенно соединяются последовательно. В секции с переменным диаметром уплотнительная манжета может изменять указанный диаметр. Эта технология является известной и не будет описана в данном документе.
[0052] (3) Электромагнитный газовый регулирующий клапан 6
[0053] Электромагнитный газовый регулирующий клапан 6 содержит множество конических заглушек 61 поршневого типа, как показано на ФИГ. 12. Коническая заглушка 61 поршневого типа имеет L-образную форму, и множество конических заглушек 61 поршневого типа соединены многоходовым вентиляционным соединением 62. Коническая заглушка 61 поршневого типа содержит коническую заглушку 611, соединительный стержень 612, поршень 613 с магнитным притяжением, электромагнитный блок 614 и Г-образную раму; при этом коническая заглушка 611, соединительный стержень 612 и поршень 613 с магнитным притяжением соединены последовательно, причем соединительный стержень 612, поршень 613 с магнитным притяжением и электромагнитный блок 614 расположены внутри Г-образной рамы.
[0054] Электромагнитный газовый регулирующий клапан 6 использует часть энергии, генерируемой при выпуске газа высокого давления, для толкания поршневой конической заглушки для перемещения вверх. Коническая заглушка 611 заблокирована в положении сквозного отверстия 43 вентиляционной муфты 43, так что газ не может входить в верхнее пространство через вентиляционную муфту 4, но может входить только в коллектор. Когда газ высокого давления высвобождается, и давление газа на выходе уравновешивается с давлением окружающей среды, под воздействием электромагнитного притяжения электромагнитного блока 614 поршень 613 с магнитным притяжением приводит в движение коническую заглушку 611, перемещая ее вниз посредством соединительного стержня 612. Когда коническая заглушка поршневого типа возвращается в исходное положение под действием собственного веса, электромагнитный газовый регулирующий клапан 6 открывается, и газ низкого давления, выпускаемый из нефтяного коллектора, поступает в верхнее пространство. Количество заглушек электромагнитного газового регулирующего клапана 6 используется совместно с количеством отверстий вентиляционной втулки 4, как показано на виде спереди на ФИГ. 12 и на виде сверху на ФИГ. 13.
[0055] (4) Газовая дожимная установка 7
[0056] Газовая дожимная установка 7 образована множеством газодожимных компрессоров, соединенных параллельно. Газодожимные компрессоры представляют собой обычное устройство для сжатия газа низкого давления с получением газа высокого давления при условии, что воздушный компрессор обеспечивает питание. Конструкция и основные компоненты показаны на ФИГ. 14, на котором видно, что каждый из газодожимных компрессоров имеет выпускное отверстие 71 рабочего газа и впускное отверстие 72 рабочего газа, расположенные в верхней части газодожимного компрессора, причем каждый из газодожимных компрессоров имеет выпускное отверстие 73 газа высокого давления, расположенное в нижней части газодожимного компрессора, и каждый из газодожимных компрессоров имеет впускное отверстие 74 газа низкого давления, расположенное в нижней части наружной стенки, при этом выпускное отверстие 73 газа высокого давления, выпускное отверстие 71 рабочего газа и впускное отверстие 72 рабочего газа отдельных газодожимных компрессоров, которые соединены параллельно, обеспечены сборными трубами, позволяющими газовой дожимной установке работать синхронно. Газ поступает в пространство 75 рабочего газа через впускное отверстие 72 рабочего газа, при этом под пространством 75 рабочего газа находится конец 76 поршня низкого давления, а под концом 77 поршня высокого давления находится пространство 78 высокого давления. Пространство 78 высокого давления содержит два отверстия, т.е. выпускное отверстие 73 для газа высокого давления и впускное отверстие 74 для газа низкого давления. Между впускным отверстием 74 для газа низкого давления и пространством 78 для газа высокого давления расположен клапан 79 управления направлением потока, причем канал 80 для газа втягивания поршня соединен с пространством под концом 76 поршня для газа низкого давления, а между выпускным отверстием 71 для рабочего газа и впускным отверстием 72 для рабочего газа имеется канал 81 для преобразования рабочего газа. Принцип процесса нагнетания давления широко применяется, и, таким образом, в данном документе не будет описан повторно.
[0057] Вследствие конкретной применимости настоящего раскрытия характеристики формы и компонентов газодожимного компрессора должны соответствовать условиям ствола скважины, см. ФИГ. 15.
[0058] В настоящем изобретении соединительный защитный кожух 82 выполнен с возможностью закрытия и защиты основного корпуса газодожимного компрессора и осуществления функции соединения с верхним и нижним устройствами.
[0059] Впускное отверстие 74 для газа низкого давления выполнено с возможностью его расположения на наружной стенке соединительного защитного кожуха 82 для облегчения входа газа.
[0060] Выпускное отверстие 73 для газа высокого давления расположено непосредственно под соединительным защитным кожухом 82 для облегчения соединения с резервуаром высокого давления.
[0061] Впускное отверстие 72 для рабочего газа и выпускное отверстие 71 для рабочего газа расположены в верхней части соединительного защитного кожуха 82 для облегчения соединения с верхними компонентами (другим газодожимным компрессором или полым соединительным стержнем 8).
[0062] Множество газодожимных компрессоров также соединены друг с другом посредством соответствующей газосборной трубы 83 высокого давления, выпускной газосборной трубы 84 для рабочего газа и впускной газосборной трубы 85 для рабочего газа. Самый верхний газодожимной компрессор снабжен резьбовым штуцером 86, через который указанный газодожимной компрессор соединен с полым соединительным стержнем.
3
3
[0063] В процессе применения настоящего раскрытия кумулятивный сжатый газ находится в диапазоне от 10000 нм до 20000 нм на частоту, а смещение расчетного одиночного дожимного компрессора является очень небольшим и составляет меньше чем 20 нл/мин. Следовательно, для образования дожимной установки для увеличения смещения множество бустеров должно быть соединено параллельно. Одиночный компрессор согласно настоящему изобретению имеет необходимую конструкцию для параллельного соединения, и такое сочетание показано на ФИГ. 16. Выпускное отверстие для газа высокого давления, выпускное отверстие для рабочего газа и впускное отверстие для рабочего газа отдельных компрессоров, которые соединены параллельно, снабжены сборными трубами, которые обеспечивают синхронную работу установки.
[0064] (5) Полый соединительный стержень 8
[0065] Полый соединительный стержень 8 имеет простую конструкцию, как показано на ФИГ. 17. Два конца представляют собой согласованные соединения, причем один конец представляет собой охватывающее трубное коническое резьбовое соединение 87, а другой представляет собой охватываемое трубное коническое резьбовое соединение 88, которые соединяются поочередно. Полый соединительный стержень 8 служит для поддержки веса нижней части, а его полая проходная труба 89 также является каналом для сборной трубы выпускного отверстия для рабочего газа и сборной трубы впускного отверстия для рабочего газа. Полый соединительный стержень 8 соединен внизу с газовой дожимной установкой 7, а вверху с внешним наземным устройством управления (устьевым устройством).
[0066] В данном варианте реализации настоящего раскрытия процесс эксплуатации скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления выглядит следующим образом (т.е. этап 503 в частности включает):
[0067] в качестве примера взят способ нагнетания газа в низкопроницаемый коллектор с использованием давления, изменяемого с низкой частотой. Низкопроницаемый коллектор имеет сложную поровую структуру, что приводит к высокому давлению нагнетания воды, трудностям при нагнетании воды и обычному явлению отказа нагнетания. В коллекторе этого типа нагнетание газа обычно выполняется в небольшом объеме, чтобы предотвратить явление образования языков.
3
3
[0068] Если принять глубину коллектора 2000 м, при условии забойного давления флюида 10 МПа суточный объем нагнетания газа составляет 3000 нм. В соответствии с целевым нагнетанием 10000 нм газа (при давлении в коллекторе 10 МПа) с одной частотой и при работе на одной частоте каждые 7 дней выполняют высоконапорное радиальное нагнетание в коллектор.
[0069] Размер сердечника скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления следующий.
3
[0070] Внутренний диаметр резервуара высокого давления составляет 6 см, общая продольная длина составляет 1000 м, а общий объем составляет 3 м.
[0071] Газовая дожимная установка состоит из десяти газодожимных компрессоров. Отдельный газодожимной компрессор имеет максимальное рабочее давление 60 МПа, расход выпуска 200 л/мин, соотношение рабочего времени и времени перерыва составляет 2:1. Текучая среда в резервуаре высокого давления может быть сжата до 50 МПа в течение 6 дней.
[0072] Наружный диаметр полого соединительного стержня составляет 3 см, а общая продольная длина составляет примерно 1000 м.
[0073] Рабочий газ обеспечивается обычным воздушным насосом, который, будучи установленным на земле, может быть подключен параллельно для удовлетворения требований к объему вытеснения, если выходное давление должно быть выше 0,8 МПа.
[0074] Параметры расчета следующие:
3
[0075] Плотность газа при атмосферном давлении составляет около одной тысячной плотности воды; например, плотность азота составляет 1,25 г/л. При 50°С плотность азота при давлениях 10 МПа и 50 МПа составляет 0,1 г/мл и 0,38 г/мл соответственно. Таким образом, в резервуаре высокого давления длиной 1000 м, когда нижнее давление составляет 50 МПа, верхнее давление составляет всего 46 МПа, а в амортизированном пересчете на 10 МПа объем составляет 14,0 м.
3
3
[0076] Если давление потока на дне скважины поддерживается стабильным на уровне 10 МПа, резервуар высокого давления по-прежнему поддерживает давление 10 МПа на дне и 9 МПа наверху после нагнетания в коллектор, а оставшийся объем газа в резервуаре составляет 3 м, т.е. 11,0 м газа закачано в коллектор.
3
[0077] С учетом влияния градиента температуры и давления, а также влияния нестабильного потока газа на забое ствола скважины фактический объем закачанного газа немного превышает 10 м.
[0078] (1) Настройка скважинного аппарата перед установкой в скважину
[0079] Рабочее давление газодожимного компрессора устанавливают на 50 МПа, а давление клапана постоянного давления резервуара высокого давления устанавливают на 50 МПа.
[0080] Открывают и закрывают наземный управляемый электромагнитный газовый регулирующий клапан.
[0081] (2) Системная установка всего аппарата
[0082] В соответствии со структурой, показанной на ФИГ. 7 выполняют скважинные операции и монтаж.
[0083] (3) Осуществление работы с использованием давления, изменяемого с низкой частотой
[0084] На поздней стадии нагнетания газа, когда в добывающей скважине появляется большое количество газа, и происходит возникновение газовых каналов, газонагнетательная скважина и добывающая скважина могут быть временно закрыты и процесс нагнетания может быть остановлен. При отсутствии возникновения газовых каналов или небольшом объеме добычи газа осуществление работы с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, обеспечивает более высокую добычу нефти.
[0085] Приведенная выше схема осуществляется следующим образом.
[0086] Во-первых, при открытии наземного электромагнитного газового регулирующего клапана газ, находящийся в коллекторе, быстро поступает в резервуар высокого давления под действием существующего давления в коллекторе и поступает в верхнее межстенное пространство через вентиляционную втулку. Обычно в течение короткого периода времени (1 час) газ заполняет вышеуказанное пространство, давление стабильно распределяется, а забойное давление поддерживает давление флюида в коллекторе на уровне 10 МПа.
[0087] Во-вторых, внешнее наземное устройство управления управляет нагнетанием рабочего газа и поддерживает выпускное отверстие для рабочего газа открытым в атмосферу. В это время начинает работать газовая дожимная установка, которая работает в течение длительного времени общей продолжительностью 6 дней, а наземная программа управляет нерабочим периодом установки. Во время рабочего процесса газ в верхнем межстенном пространстве поступает в резервуар высокого давления, и внутреннее давление газа непрерывно увеличивается. При этом газ в коллекторе поступает в верхнее межстенное пространство, и давление газа незначительно снижается, так что поскольку количество нагнетаемого газа в коллекторе намного больше внутреннего объема межстенного пространства, изменение давления является небольшим. Этот процесс представляет собой процесс выпуска газа из коллектора, и изменение давления можно увидеть в линии давления выпуска.
[0088] В-третьих, когда давление в резервуаре высокого давления, управляемое внешним наземным устройством управления, достигает 47 МПа, электромагнитный газовый регулирующий клапан закрывается внешним наземным устройством управления, и теперь газ в верхнем пространстве изолирован от газа, находящегося рядом с нижней частью коллектора. Газовая дожимная установка высокого давления продолжает работать до тех пор, пока давление в резервуаре высокого давления не достигнет 50 МПа, после чего клапан постоянного давления в резервуаре высокого давления откроется, и газ высокого давления начнет поступать в коллектор с высокой скоростью, что вызывает повышение давления в области вблизи ствола скважины и изменение сформированного ранее состояния распределения остаточной нефти. При этом наземная автоматическая система управления останавливает нагнетание рабочего газа, и дожимная установка прекращает работу.
[0089] Наконец, когда давление газа в резервуаре высокого давления становится равным давлению флюида (в течение примерно 1 часа) на забое, клапан постоянного давления резервуара высокого давления закрывают, и процесс закачки и нагнетания завершают.
[0090] Описанные выше операции составляют завершение процесса изменения давления с одной частотой. Описанные выше этапы могут быть повторены, если есть необходимость в повторном осуществлении указанного процесса.
[0091] (4) Продолжение процесса нагнетания газа
[0092] При условии, что скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления прекращает работу, исходная газонагнетательная скважина и добывающая скважина продолжают работать, при этом на определенном этапе добывающая скважина увеличивает добычу нефти до определенной степени, а газонефтяное соотношение значительно уменьшается. Этот процесс также является ключевым этапом повышения нефтеотдачи коллекторов.
[0093] На основании той же изобретательской концепции в одном варианте реализации настоящего изобретения дополнительно предложена система для добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяных коллекторов, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, как описано в следующих вариантах реализации. Поскольку указанная система для добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяных коллекторов, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, решает проблему по принципу, на котором основан способ добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяных коллекторов, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, осуществление указанной системы для добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяных коллекторов, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, может быть представлено со ссылкой на вариант реализации указанного способа добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяных коллекторов, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, и потому подробное описание осуществления указанной системы не будет приведено повторно.
[0094] Система для добычи остаточной нефти, содержащейся в порах нефтяных коллекторов, с использованием давления, изменяемого с низкой частотой, содержит: скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления, устройство для анализа данных и установку для добычи нефти;
[0095] причем указанное устройство для анализа данных используется для получения карты распределения газа в коллекторе и карты распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами во время нагнетания газа, и определения местоположения скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления в коллекторе в соответствии с картой распределения газа в коллекторе и картой распределения давления между нагнетательной и добывающей скважинами во время нагнетания газа;
[0096] указанный скважинный аппарат для скважины с низкочастотным изменением давления, будучи размещенным в соответствующем местоположении в коллекторе, используется для выполняемого с перерывами повышения и понижения давления с заданной частотой в указанном местоположении размещения в коллекторе и изменения состояния распределения остаточной нефти в коллекторе в указанном местоположении размещения; и
[0097] установка для добычи нефти используется для добычи остаточной нефти в коллекторе, в котором состояние распределения остаточной нефти изменяется на участке коллектора от газонагнетательной скважины до нефтедобывающей скважины.
[0098] Данный вариант реализации настоящего изобретения дополнительно включает внешнее наземное устройство управления, используемое для управления скважинным аппаратом для скважины с низкочастотным изменением давления.
[0099] В данном варианте реализации настоящего изобретения дополнительно предложено компьютерное устройство, содержащее память, процессор и компьютерную программу, хранящуюся в памяти и выполненную с возможностью исполнения процессором. При исполнении указанной компьютерной программы процессор осуществляет способ, как описано выше.
[00100] В данном варианте реализации настоящего изобретения дополнительно предложен компьютерочитаемый носитель для хранения, хранящий компьютерную программу для осуществления способа, как описано выше.
[00101] В заключение: 1. В настоящем изобретении предложен способ разработки коллектора с применением давления, изменяемого с низкой частотой, который способен эффективно управлять остаточной нефтью в порах; высокая скорость потока, обеспечиваемая предложенным скважинным аппаратом для скважины с низкочастотным изменением давления, может вызывать кратковременное высокое давление в области вблизи скважины и способствует десорбции остаточной нефти и изменении направления основного фильтрационного канала.
[00102] 2. Использование скважинного аппарата для скважины с низкочастотным изменением давления обеспечивает полное использование нагнетаемого газа без повторной закачки и сброса газа и имеет значительные экономические преимущества.
[00103] 3. Не требуется ручное вмешательство в процесс сжатия газа предлагаемым скважинным аппаратом для скважины с низкочастотным изменением давления.
[00104] 4. В этом способе после перекрестного потока газонапорного режима уровень извлечения может непрерывно увеличиваться на 5% или более путем увеличения вытесняемого объема.
[00105] Специалистам в данной области техники понятно, что варианты реализации настоящего раскрытия могут быть обеспечены в качестве способа, системы или компьютерного программного продукта. Таким образом, настоящее изобретение может быть осуществлено в виде полностью аппаратного варианта реализации, полностью программного варианта реализации или совокупности программного и аппаратного вариантов реализации. Кроме того, настоящее изобретение может быть осуществлено в виде компьютерного программного продукта, который реализован на одном или более используемом с компьютером носителе данных (включая помимо прочего дисковую память, диск CD-ROM, оптическую память и т.п.), включая используемые с компьютером программные коды.
[00106] Изобретение описано со ссылкой на блок-схемы и/или структурные схемы способа, устройства (системы) и компьютерного программного продукта согласно одному варианту его реализации. Следует понимать, что каждая последовательность и/или блок в блок-схемах и/или структурных схемах, и совокупность последовательностей операций и/или блоков в блок-схемах и/или структурных схемах могут быть достигнуты командами компьютерной программы. Эти команды компьютерной программы могут быть введены в центральный процессор компьютера общего назначения, специализированного компьютера, встроенный процессор или другое программируемое устройство для обработки данных для создания машины, так что устройство для выполнения функций, обозначенных в одной или более последовательностях операций в блок-схемах и/или одном или более блоках в структурных схемах, может быть создано командой, выполняемой центральным процессором компьютера или другого программируемого устройства для обработки данных.
[00107] Эти команды компьютерной программы также могут храниться в компьютерочитаемой памяти, которая может управлять работой компьютера или другого программируемого устройства для обработки данных для работы особым образом, так что команды, хранящиеся в компьютерочитаемой памяти, создают производимый продукт, включающий в себя командное устройство, которое выполняет функции, обозначенные в одной или более последовательностях операций в блок-схемах и/или в одном или более блоках в структурных схемах.
[00108] Эти команды компьютерной программы также могут быть загружены в компьютер или другое программируемое устройство для обработки данных, на котором выполняется последовательность этапов операций для генерации обработки, выполняемой компьютером, так что команда, исполняемая компьютером или другим программируемым устройством для обработки данных, обеспечена для использования на этапах выполнения функций, обозначенных в одной или более последовательностях операций в блок-схемах и/или в одном или более блоках в структурных схемах.
[00109] Изложенное выше представляет собой только предпочтительные варианты реализации настоящего раскрытия и не предназначено для ограничения настоящего раскрытия, при этом различные изменения и вариации могут быть выполнены в варианте реализации настоящего раскрытия специалистами в данной области техники. Любые изменения, эквиваленты, улучшения и т.п., выполненные в пределах сущности и принципа настоящего изобретения, предназначены для включения в объем охраны настоящего изобретения.