УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ ТЯЖЕЛОЙ ВЯЗКОЙ НЕФТИ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти.
Известен способ добычи вязкой нефти или битума из пласта (авторское свидетельство №834339, Е 21 В 43/24, опубл. БИ №20 от 30.05.1981 г.), осуществляемый устройством, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями напротив продуктивного пласта.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, закачку теплоносителя производят непосредственно в продуктивный пласт, который распространяется глубоко в пласт, разогревая последний, а по мере последующей добычи пласт остывает, кольматируя поры и трещины отдаленных зон продуктивного пласта;
- во-вторых, область применения устройства ограничена и осуществима только в скважинах с высоким пластовым давлением, поскольку добыча осуществляется без применения насоса.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (патент RU №2098615 Е 21 В 43/24, опубл. БИ №34 от 10.12.1997 г.), содержащее нагнетательные и эксплуатационные колонны с рабочими отверстиями на нижних концах, при этом нагнетательные и эксплуатационные колонны охвачены жестко соединенными с ним трубопроводами, каждый из которых выполнен с возможностью прокачки по нему теплоносителя с обеспечением циркуляции последнего с поверхности земли - нефтяной пласт - на поверхность земли.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
- во-первых, требуется как минимум две скважины (нагнетательная и эксплуатационная), и в случае отсутствия на кусте нагнетательной скважины невозможна работа устройства, а при отдаленном нахождении нагнетательной скважины от эксплуатационной возрастает длина трубопровода, связывающего их, в связи с чем увеличивается металлоемкость конструкции;
- во-вторых, теплоноситель (горячий водяной пар) закачивается непосредственно в пласт, при этом максимальный прогрев приходится на нагнетательную скважину, где затрачивается большая часть тепла;
в-третьих, продукция отбирается только за счет пластового давления в продуктивном пласте, поддерживаемого усилием нагнетания теплоносителя, что увеличивает затраты на его подготовку.
Технической задачей полезной модели является исключение контакта теплоносителя с продуктами скважины, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя.
Указанная задача решается устройством для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащее эксплуатационную колонны с рабочими отверстиями и трубопровод.
Новым является то, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен всасывающим клапаном и расположенным выше входным каналом, оснащенным обводным каналом с нагнетательным подпружиненным клапаном, а рабочие отверстия состоят из двух групп - верхней и нижней, которые расположены соответственно напротив водоносного и продуктивного пластов, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше пластов соответственно верхним и нижним пакерами, причем внутренняя полость трубопровода сообщается с нефтеносным пластом через нижний ряд рабочих отверстий посредством всасывающего клапана, а с водоносным пластом - через верхний ряд рабочих отверстий и канал входа посредством обводного канала с нагнетательным подпружиненным клапаном, выполненным с возможностью герметизировать внутреннюю полость трубопровода при давлении, превышающем давление столба жидкости в трубопроводе, причем трубопровод между всасывающим клапаном и каналом входа оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной фиксации цилиндра плунжерного насоса.
На фигуре схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процессе работы.
Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (см. фигуру) состоит из эксплуатационной колонны 1 с двумя рядами рабочих отверстий - верхним 2 и нижним 3, которые расположены соответственно напротив водоносного 4 и нефтеносного 5 пластов, соответственно, а также трубопровода 6, представляющего собой колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), расположенного внутри эксплуатационной колонны 1.
Трубопровод 6 оснащен всасывающим клапаном 7, выше которого установлено седло 8. Выше седла 8 в трубопроводе 6 выполнен входной канал 9, оснащенным обводным каналом 10 с нагнетательным подпружиненным клапаном 11 на конце.
Пространство между эксплуатационной колонной 1 и трубопроводом 6 разобщено выше водоносного 4 и нефтеносного 5 пластов, соответственно верхним 12 и нижним 13 пакерами.
Внутренняя полость трубопровода 6 сообщается с нефтеносным пластом 5 через нижний ряд рабочих отверстий 3 посредством всасывающего клапана 7, а с водоносным пластом 4 - через верхний ряд рабочих отверстий 2 посредством входного 9 и обводного 10 каналов с нагнетательным подпружиненным клапаном 11, способным герметизировать внутреннюю полость трубопровода 6 при давлении (расчетном), превышающем давление столба разогретой тяжелой вязкой нефти в нем.
Седло 8 выполнено с возможностью герметичной фиксации цилиндра 14 плунжерного насоса 15, спущенного в эксплуатационную колонну 1 посредством колонны насосных штанг 16 и его извлечения после преодоления усилия фиксации. Трубопровод 6 под нижним пакером 13 оснащен радиальными отверстиями 17 и опирается на забой 18.
Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти работает следующим образом.
Перед началом добычи тяжелой вязкой нефти из нефтеносного пласта 5 (см. фигуру) с устья скважины (на фиг. не показано) по трубопроводу 6 через входной 9 и обводной 10 каналы, нагнетательный подпружиненный клапан 11, достигнув расчетного давления его открытия и верхний ряд рабочих отверстий 2 нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в водоносный пласт 4, при этом водоносный пласт 4 разогревается и передает тепло вниз сначала на кровлю нефтеносного пласта 5, и далее прогревает вниз весь нефтеносный пласт 5 по его высоте (мощности), причем основная зона прогрева приходится на приствольную зону эксплуатационной колонны 1, то есть районы расположения верхних 2 и нижних 3 рядов рабочих отверстий эксплуатационной колонны 1.
Нагнетание теплоносителя продолжают определенное времени, которое задается опытным путем и зависит от таких показателей, как глубина расположения нефтеносного пласта, расстояния между нефтеносным и водоносным пластами, степени вязкости нефти и т.п. Контакт теплоносителя с нефтеносным пластом 5 исключается с помощью пакеров 12 и 13, установленных соответственно выше водоносного 4 и нефтеносного 5 пластов.
По прошествии времени на нагнетание теплоносителя посредством привода (на фиг. не показано), расположенного на устье скважины запускают плунжерный насос 15 в работу, который своим цилиндром 14 герметично зафиксирован в седле 8 внутри трубопровода 6. При этом разогретая тяжелая вязкая нефть из продуктивного пласта 5 через радиальные отверстия 17 трубопровода 6 и всасывающий клапан 7 поступает на прием плунжерного насоса 15, который перекачивает разогретую тяжелую вязкую нефть на дневную поверхность.
В процессе перекачки на дневную поверхность разогретой тяжелой вязкой нефти исключается попадание последней в водоносный пласт 4, поскольку нагнетательный подпружиненный клапан 11, выполнен с возможностью герметизировать внутреннюю полость
трубопровода 6 при давлении, превышающем давление столба тяжелой вязкой нети в нем.
По мере извлечения разогретой тяжелой вязкой нефти она остывает, и в определенный момент прекращается ее подъем на поверхность, на что реагирует датчик (на фигуре не показано), установленный на устье скважины, который отключает привод плунжерного насоса 15. Далее необходимо закачивать теплоноситель и весь вышеописанный цикл повторяется.
Предлагаемое устройство исключает контакт теплоносителя с продуктами нефтеносного пласта, поскольку закачка теплоносителя производится в водоносный пласт, передающего тепло ниже в нефтеносный пласт, при этом отбор путем продукции производится посредством штангового насоса. Кроме того, повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине, связано с прогревом продуктов нефтеносного пласта в основном в приствольной зоне эксплуатационной колонны. Все выше отмеченные факторы повышают технико-экономические показатели и сокращают затраты на подготовку теплоносителя.