Способ освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа и монтажа установки для его реализации
METHOD OF DEVELOPMENT AND OPERATION OF WELLS WITH USE OF DISSOLVED GAS AND INSTALLATION OF INSTALLATION FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при освоении и эксплуатации добывающих скважин (насосных, фонтанных, скважин газоконденсатных и нефтяных месторождений с высоким газовым фактором, с очень легкими газонасыщенными нефтями с высоким давлением насыщения) с использованием растворенного газа и с применением воздействия на газированный флюид в нефтяной скважине.
Известен Способ интенсификации добычи нефти, включающий дегазацию газированного флюида посредством воздействия на газированный флюид полем, создаваемым, по меньшей мере, одним излучателем, соединенным с генератором (Патент РФ №2 605 571, Е21В 43/16, оп. 20.12. 2016 г.).
Недостатком известного технического решения является то, что применить данное техническое решение невозможно для скважин газоконденсатных и нефтяных месторождений с высоким газовым фактором, с очень легкими газонасыщенными нефтями с высоким давлением насыщения, в которых невозможна насосная эксплуатация, также нужен глубинный насос, выше которого устанавливается акустический излучатель, и невозможно управлять дегазацией, невозможно регулировать поступление выделенного излучателем газа в НКТ для подъема флюида в режиме газлифта.
Известен Способ одновременно раздельной эксплуатации нескольких продуктивных горизонтов, включающий накопление газа, выделяемого из газированного флюида, по меньшей мере, под одним пакером до перепускного давления, превышающего давление внутри НКТ, и перепуск накопленного газа через перепускное устройство или устройства из-под пакера вовнутрь НКТ (Патент РФ №2334867, Е21В 43/14, оп. 27.09. 2008 г., прототип).
Недостатком известного технического решения является то, что основным механизмом выделения газа является гравитационное разделение и расслоение флюида с выделением растворенного газа, поэтому требуется много времени для создания газовой шапки под пакером с достижением заданных параметров, чтобы произошел перепуск газа с заданной энергией во внутрь НКТ, невозможно интенсифицировать выделение растворенного газа из флюида.
Известен Монтаж установки для интенсификации добычи нефти, включающий сборку и установку на НКТ, по меньшей мере, одного пакера и, по меньшей мере, одного излучателя, который располагают и закрепляют под пакером, спуск и установку в скважине на заданном расстоянии от продуктивного пласта НКТ, по меньшей мере, с одним пакером и, по меньшей мере, с одним излучателем, соединенным с помощью кабеля с генератором, представляющий собой глубинный или устьевой генератор, при этом излучатель или излучатели размещают в скважине с возможностью воздействия на газированный флюид, после чего пакер или пакеры герметизируют на заданной глубине (Патент РФ №2 605 571, Е21В 43/16, оп. 20.12. 2016 г.).
Недостатком известного технического решения является то, что нужен глубинный насос, выше которого устанавливается акустический излучатель, также невозможно управлять дегазацией и регулировать накопление выделенного излучателем газа до заданной энергии и можем создать ими достаточную энергию и достаточный объем, выделенного газа, для обеспечения фонтанирования скважины, а пакеры функционально задействованы лишь для отсечения и разобщения интервалов в скважине, а не для накопления газа до заданной энергии с перепуском во внутрь НКТ, необходимой для подъема флюида в режиме газлифта.
Известен Монтаж установки для одновременно раздельной эксплуатации нескольких продуктивных горизонтов, включающий сборку и установку на НКТ, по меньшей мере, одного пакера и, по меньшей мере, одного перепускного устройства, которое располагают и закрепляют под пакером с возможностью перепуска из-под пакера накопленного газа вовнутрь НКТ, спуск и установку в скважине на заданном расстоянии от продуктивного пласта НКТ, по меньшей мере, с одним пакером и, по меньшей мере, с одним перепускным устройством, после чего пакер или пакеры герметизируют на заданной глубине (Патент РФ №2334867, Е21В 43/14, оп. 27.09. 2008 г., прототип).
Недостатком известного технического решения является то, что требуется много времени для создания «газовой шапки» под пакером, не всегда достигается заданное перепускное давление для срабатывания перепускного устройства и, соответственно, не происходит перепуск газа вовнутрь НКТ с заданной энергией для подъема флюида, кроме этого невозможно интенсифицировать и принудительно выделить растворенный газ из флюида.
Предлагаемые технические решения устраняют вышеперечисленные недостатки и повышают интенсивность освоения и эффективность эксплуатации добывающих скважин, в особенности газлифтных и фонтанных, за счет увеличения притока газированного флюида из пласта, и принудительного выделения растворенного газа и накопления его в подпакерной зоне, в заданном объеме и до заданной энергии, необходимой для подъема флюида с заданными характеристиками по НКТ путем регулируемого и управляемого перепуска принудительно выделенного и накопленного подпакерного газа вовнутрь НКТ, создавая газлифтный эффект при выводе скважины на режим фонтанирования, и за счет управления процессом выделения газа из газированного флюида, изменяя количество принудительно выделенного газа посредством изменения расположения и количества работающих излучателей в скважине, мощности и типа излучателей, а также путем регулирования генератором подаваемой мощности в регулируемом диапазоне частот на излучатели одного или разных типов для управления интенсивностью выделения газа из газированного флюида, обеспечивая заданный объем и заданную энергию подпакерному газу, а также повышают экономию электроэнергии для подъема флюида, в случае, когда не используют погружной насос или не закачивают дополнительно газ с устья скважины для создания газлифта.
Поставленная цель достигается тем, что Способ освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа включает в себя накопление газа, выделяемого из газированного флюида, по меньшей мере, под одним пакером до перепускного давления, превышающего давление внутри НКТ, и перепуск накопленного газа через перепускное устройство или устройства из-под пакера вовнутрь НКТ, дополнительно осуществляют, по меньшей мере, одним излучателем принудительное выделение газа из газированного флюида, по меньшей мере, под одним перепускным устройством с возможностью регулирования и управления процессом принудительного выделения газа в зависимости от подаваемой мощности сигнала от генератора, изменяя интенсивность накопления газа под пакером, включение излучателей осуществляют одновременно или последовательно, регулируя тем самым интенсивность принудительного выделения газа, осуществляют включение или выключение, по меньшей мере, одного излучателя периодически в течение заданного промежутка времени или по заданной программе, предварительно задают объем принудительно выделяемого газа путем регулирования расстоянием между пакером и продуктивным пластом, увеличивая или уменьшения его, предварительно определяют интервал глубин или заданную глубину расположения пакера с возможностью создания объема подпакерного пространства для накопления газа с заданным перепускным давлением, перепуск принудительно выделенного газа осуществляют периодически с возможностью периодического освоения скважины в процессе ее эксплуатации, в зависимости от количества растворенного газа в газированном флюиде определяют количество излучателей в установке, дополнительно в процессе освоения и эксплуатации осуществляют текущий или капитальный ремонт.
Монтаж установки для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа включает в себя сборку и установку на НКТ, по меньшей мере, одного пакера и, по меньшей мере, одного перепускного устройства, которое располагают и закрепляют под пакером с возможностью перепуска из-под пакера накопленного газа вовнутрь НКТ, спуск и установку в скважине на заданном расстоянии от продуктивного пласта НКТ, по меньшей мере, с одним пакером и, по меньшей мере, с одним перепускным устройством, после чего пакер или пакеры герметизируют на заданной глубине, дополнительно устанавливают, по меньшей мере, один генератор и дополнительно устанавливают на НКТ, по меньшей мере, один излучатель, который располагают и закрепляют, по меньшей мере, под одним перепускным устройством с возможностью воздействия на газированный флюид в подпакерном пространстве, при этом излучатель и генератор соединяют посредством кабеля с источником электроэнергии, генератор располагают и закрепляют на устье скважины или в скважине, дополнительно устанавливают и закрепляют на НКТ излучатель, который располагают в скважине в зоне или ниже зоны накопления подпакерного газа с возможностью отключения для предотвращения перегрева излучателя, дополнительно устанавливают и закрепляют внутри НКТ излучатель, который располагают над или под пакером с возможностью дополнительного извлечения газа из флюида в НКТ, дополнительно устанавливают и закрепляют внутри или снаружи НКТ излучатель, который располагают над или под перепускным устройством или устройствами с возможностью отключения излучателя при сильной загазованности для предотвращения его перегрева, дополнительно устанавливают на устье скважины автоматическую станцию управления, которую соединяют с генератором, дополнительно устанавливают и закрепляют на НКТ, по меньшей мере, один посадочный элемент с регулятором или глухой пробкой, который располагают под пакером, излучатель и перепускное устройство располагают и закрепляют в посадочном элементе, перепускное устройство собирают и устанавливают в съемном или несъемном исполнении, дополнительно устанавливают и закрепляют на НКТ устройство для отбора жидкости, которое располагают под или над излучателем, осуществляют установку перепускного устройства, предварительно настроенного на заданное перепускное давление, дополнительно устанавливают и закрепляют внутри НКТ излучатель в зоне давления насыщения флюида газом, который располагают над или под пакером с возможностью расположения его в скважине в интервале притока газированного флюида из пласта в потоке флюида для дополнительного извлечения газа в НКТ, излучатель и перепускное устройство, расположенное выше излучателя, могут быть размещены в одном корпусе.
На фиг. 1 изображена спущенная в скважину Установка для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа, содержащая генератор, кабель для соединения с источником электроэнергии, и смонтированные на НКТ: излучатель для принудительного выделения газа, перепускное устройство, выполненное в виде мандрели с обратным клапаном, и пакер, при этом перепускное устройство закреплено под пакером, излучатель соединен с генератором и закреплен под пакером и под перепускным устройством, которое находится в положение «закрыто», обеспечивая накопление газа под пакером; на фиг. 2 изображена, спущенная в скважину Установка для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа, содержащая генератор, совмещенный с АСУ, и смонтированные на НКТ: четыре акустических излучателя, соединенных посредством кабеля с устьевым генератором акустических колебаний, два перепускных устройства, каждое из которых выполнено в виде электрического клапана, и два пакера, при этом под каждым пакером закреплено перепускное устройство, один акустический излучатель закреплен под верхним перепускным устройством и под верхним пакером, а три акустических излучателя закреплены под нижним перепускным устройством и под нижним пакером, при этом перепускные устройства находятся в положение «открыто», обеспечивая режим перепуска накопленного подпакерного газа вовнутрь НКТ; на фиг.3 представлена спущенная в скважину Установка для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа, содержащая генератор, совмещенный с АСУ, и смонтированные на НКТ: три акустических излучателя, соединенных посредством кабеля с устьевым генератором акустических колебаний, два перепускных устройства, каждое из которых выполнено в виде электрического клапана, и два пакера, при этом под каждым пакером закреплено перепускное устройство, а три акустических излучателя закреплены под нижним перепускным устройством и под нижним пакером, перепускные устройства находятся в положении «открыто», обеспечивая режим перепуска накопленного подпакерного газа вовнутрь НКТ; на фиг. 4 изображена спущенная в скважину Установка для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа, содержащая генератор, совмещенный с АСУ, и смонтированные на НКТ: три излучателя для принудительного выделения газа, соединенные посредством кабеля с устьевым генератором акустических колебаний и с АСУ, перепускное устройство, представляющее собой автономный клапан, настроенный на заданное перепускное давление открытия, и пакер, при этом перепускное устройство закреплено под пакером, один излучатель закреплен внутри НКТ под пакером и перепускным устройством, а два излучателя закреплены снаружи НКТ под пакером и перепускным устройством, которое находится в положение «закрыто», обеспечивая принудительное накопление газа под пакером, в НКТ закреплен сваб для отработки (подъема) раствора глушения и получения из пласта газированного флюида; на фиг.5 изображена, спущенная в скважину Установка для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа, содержащая генератор, совмещенный с АСУ, и смонтированные на НКТ: три излучателя для принудительного выделения газа, соединенные посредством кабеля с устьевым генератором акустических колебаний и с АСУ, перепускное устройство, представляющее собой гидравлический клапан, настроенный на заданное перепускное давление открытия, и пакер, при этом гидравлическое перепускное устройство закреплено под пакером и соединено гидравлически с гидронасосом, расположенным на устье, один излучатель закреплен внутри НКТ под пакером и перепускным устройством, а два излучателя закреплены снаружи НКТ под пакером и перепускным устройством, которое находится в положение «открыто», обеспечивая режим перепуска накопленного подпакерного газа вовнутрь НКТ; на фиг. 6 изображена спущенная в скважину Установка для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа, содержащая генератор, совмещенный с АСУ, и смонтированные на НКТ: пакер и, закрепленные под пакером, три перепускных устройства в виде электрических и газлифтных регуляторов, которые настроены на одно или разные заданные перепускные давления открытия, пять излучателей, которые соединены с одним или несколькими генераторами и с АСУ для оптимизации работы генераторов и излучателей, которыми обеспечивается принудительное выделение газа из газированного флюида и принудительное накопление газа под пакером, при этом в нижней части компоновки под пакером и под нижним перепускным устройством закреплены три излучателя (один внутри НКТ и два снаружи), четвертый излучатель закреплен под средним перепускным устройством, пятый излучатель закреплен внутри НКТ в зоне давления насыщения газом над пакером (для повышения интенсивности выделения газа в лифте), все перепускные устройства находятся в положении «открыто», обеспечивая режим перепуска накопленного подпакерного газа вовнутрь НКТ, нижнее перепускное устройство соединено с АСУ; на фиг. 7 изображена спущенная в скважину Установка для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа, содержащая генератор, совмещенный с АСУ, и смонтированные на НКТ: два излучателя для принудительного выделения газа, пакер, перепускное устройство, выполненное в виде гидравлического клапана, настроенного на перепускное давление открытия и закрытия, закрепленного под пакером и гидравлически соединенного с гидронасосом, расположенным на устье, и добывающий насос, закрепленный под перепускным устройством, под пакером и под двумя излучателями, при этом нижний излучатель закреплен снаружи НКТ под пакером между перепускным устройством и добывающим насосом, а верхний излучатель закреплен внутри НКТ над пакером. Оба излучателя соединены посредством кабеля с генератором и с АСУ, которая в автоматическом режиме по заданной программе управляет работой излучателей и генератора, обеспечивая процесс принудительного выделения газа из газированного флюида в заданном объеме.
Монтаж Установки для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа осуществляют следующим образом. На устье осуществляют сборку и установку на НКТ 1, по меньшей мере, одного пакера 2, по меньшей мере, одного перепускного устройства 3 и, по меньшей мере, одного излучателя 4, а также установку, по меньшей мере, одного генератора 5 на НКТ 1 или на устье.
Дополнительно монтируют на устье скважины автоматическую станцию управления (далее по тексту - АСУ) и дополнительно устанавливают устройство для отбора жидкости 6.
При сборке Установки для закрепления устройств и элементов используют известные средства и способы крепления, например, кабель 7 на клямсах, перепускные устройства 3 и излучатели 4 в посадочных устройствах типа мандрелей или скважинных камер.
При этом одно или несколько перепускных устройств 3 располагают и закрепляют под пакером 2 с возможностью перепуска из-под пакера 2 накопленного газа вовнутрь НКТ 1, с возможностью регулирования и управления процессом перепуска газа, обеспечивая принудительное накопление подпакерного газа до заданного объема и до заданной энергии, при этом установку перепускного устройства 3 осуществляют, предварительно настроенного на перепускное давление, превышающее давление в перепускаемой полости внутри НКТ 1.
Перепускные устройства 3 настраивают на одно или разные перепускные давления открытия и закрытия, что также позволяет регулировать режим их открытия или закрытия и, соответственно, управлять процессом принудительного накопления и перепуска подпакерного газа вовнутрь НКТ 1.
Один или несколько излучателей 4 располагают и закрепляют на НКТ 1 (внутри или снаружи), по меньшей мере, под одним перепускным устройством 3
с возможностью воздействия на газированный флюид в подпакерном пространстве для принудительного выделения газа из газированного флюида, с возможностью регулирования и управления процессом принудительного выделения газа из газированного флюида в зависимости от подаваемой мощности сигнала от генератора или генераторов 5, изменяя интенсивность газа накопления под пакером 2,
с возможностью регулирования и управления процессом перепуска газа из - под пакера 2 вовнутрь НКТ 1, обеспечивая не только принудительное накопление подпакерного газа до заданного объема и до заданной энергии и, соответственно, обеспечивая ему перепускное давление, которое превышает давление в перепускаемой полости внутри НКТ 1, но и перепуск перепускным устройством 3 в заданном объеме газа для создания газлифтного эффекта.
Так как излучатель 4 почти всегда должен быть охлажден для исключения случая его непродолжительной работы, то используют выполнение излучателя 4 в корпусе, когда охлаждающая жидкость расположена с излучателем 4 в корпусе, или используют выполнение излучателя 4 без корпуса или с проточным корпусом и в этом случае пластовый флюид проходит через излучатель 4, охлаждая его. Для этого излучатель 4 располагают в потоке газированного флюида.
Излучатель 4 и генератор 5 соединяют посредством кабеля 7 с источником электроэнергии.
Генератор 5, например, генератор акустических колебаний в виде ультразвукового генератора, в зависимости от исполнения располагают и закрепляют на устье скважины или на НКТ 1 в скважине на заданной глубине.
Перепускное устройство 3 собирают и устанавливают в несъемном или в съемном исполнении с возможностью обеспечения перепускного давления открытия или закрытия, превышающее давление внутри НКТ 1, например,
соединенное с АСУ, настраивают на получение сигнала от АСУ, посредством которого осуществляют регулирование режимом работы перепускного устройства 3, переключая его из положения «открыто» в «закрыто» и, наоборот, на перепускном давлении, превышающим давление внутри НКТ 1, тем самым регулируя и осуществляя перепуск принудительно накопленного подпакерного газа с перепускным давлением вовнутрь НКТ 1;
дистанционно регулируемое посредством гидравлического давления или электрического сигнала, или канатного инструмента для замены газлифтных клапанов 3, например, для тарирования на заданные перепускные давления, например, открытия.
Перепускное устройство 3 выполняют в несъемном исполнении в виде, например, обратного клапана (механического, электрического или гидравлического управления); регулятора в режиме открыто или закрыто; многоштуцерного запорного элемента (механического, электрического или гидравлического управления); дистанционно управляемого электрического или гидравлического регулятора 3, соединенного с АСУ посредством силового кабеля 7.
Перепускное устройство 3 выполняют в съемном исполнении в виде, например, сменного обратного клапана, расположенного в мандреле или в скважинной камере; автономного механического клапана; скважинной камеры с газлифтным клапаном или с глухой съемной пробкой, или с регулятором с заданным штуцером, обеспечивающим перепускное давление открытия или закрытия его.
Известно, что пластовые флюиды с низкими давлениями насыщения плохо отдают растворенный газ и в этом случае резко снижается выделение газа и много времени необходимо, чтобы накопить большой объем газа. Однако выделение газа в свободное состояние снижается и, затем вовсе прекращается при повышении давления выше давления насыщения. Данную ситуацию исправляет использование излучателя 4, который позволяет принудительно выделять газ при давлениях выше и больше давления насыщения пластового флюида газом.
Излучатель 4 выполняют в виде известного устройства, способного создавать акустическое поле или ультразвуковое электроакустическое электромагнитное поле вокруг себя, например,
Электроакустический преобразователь, как излучающая механическая система, преобразует заданные генератором 5 колебания электрического напряжения или тока в механические колебания, например, колебания магнитостриктора, который излучает в окружающую среду акустические волны. Ультразвуковые электроакустические излучатели 4 используют для излучения ультразвуковых волн, при этом в режиме около резонансной колебательной системы или в режиме резонанса существенно повышается эффективность излучения акустических волн.
Излучатель 4 выполняют в виде устройства пьезокерамического (интенсивность излучения от нескольких Вт/см2) или магнитострикционного (интенсивность излучения от нескольких десятков Вт/см2) ферромагнитного исполнения или других вариантов комбинированного исполнения с различными волноводами (концентраторами для усиления интенсивности излучения до нескольких десятков КВт/см2), таких как трубчатые излучающие волноводы с магнитострикционным преобразователем в охлаждающем корпусе, каскадный волновод-излучатель 4 с магнитострикционным преобразователем и другие простые и сложные волноводные излучающие системы, в том числе с пьезокерамическими или пермендюровыми магнитостострикционными преобразователями.
Излучатели 4 соединяют посредством кабеля 7 с одним или несколькими генераторами 5 и дополнительно с АСУ для оптимизации работы генератора 5 и, соответственно, для оптимизации работы излучателей 4, которым обеспечивают принудительное выделение газа из газированного флюида и принудительное накопление газа под пакером 2.
АСУ применяют для дополнительного регулирования работой генератора 5 и, соответственно, регулирования режимом работы излучателя 4, а также режимом открытия или закрытия перепускного отверстия перепускного устройства 3, обеспечивая интенсификацию принудительного выделения газа из газированного флюида и интенсификацию процесса перепуска подпакерного газа вовнутрь НКТ 1 посредством перепускного устройства 3, тем самым регулируя и управляя процессом перепуска принудительно выделенного и накопленного под пакером 2 газа вовнутрь НКТ 1 для создания газлифтного эффекта.
АСУ в виде, например, автоматизированной системы управления технологическим процессом, включает в себя группу решений технических и программных средств, предназначенных для автоматизации управления технологическим оборудованием в скважине или на поверхности на устье, при этом АСУ соединяют с генератором 5 и АСУ может быть совмещено с генератором 5.
Устройство для отбора жидкости 6 позволяет обеспечить отбор газированного флюида из скважины, в т.ч. конденсированной воды и раствора глушения из скважины, и представляет собой, например, погружной глубинный насос, сваб, гибкую трубу, газлифтное оборудование и т.д.
Например,
погружной глубинный насос 6 расположен на НКТ 1 под пакером 2 и под перепускным устройством 3 (фиг. 7);
сваб 6 расположен на НКТ 1 над перепускным устройством 3 (фиг. 4);
погружной глубинный насос 6 расположен на НКТ 1 под пакером 2 и соединен с СУ или АСУ посредством силового кабеля (электрокабеля) или шлангокабеля 7;
газлифтное оборудование над пакером 2 (фиг. 6). Сваб 6 или погружной глубинный насос 6, или бустер, или азотная установка с гибкой трубой позволяют дополнительно интенсифицировать и ускорить процесс освоения скважины, обеспечивая быструю откачку раствора глушения или негазированного флюида и получения из пласта притока газированного флюида в скважину.
Также при сборке во время монтажа
- дополнительно соединяют АСУ, посредством кабеля 7 с перепускным устройством или устройствами 3;
- дополнительно соединяют АСУ, посредством кабеля 7 с устройством для отбора жидкости 6;
- дополнительно излучатель 4 и перепускное устройство 3 располагают и закрепляют в посадочном элементе;
- дополнительно излучатель 4 и перепускное устройство 3, расположенное выше излучателя 4, размещают в одном корпусе;
дополнительно устанавливают и закрепляют:
- на НКТ 1 над пакером 2 перепускное устройство 3, дополнительно обеспечивая глушения скважины;
- на НКТ 1 устройство для отбора жидкости 6, которое располагают под или над излучателем 4;
внутри НКТ 1 излучатель 4, который дополнительно располагают, например, в пакере 2, над пакером 2, для дополнительной интенсификации принудительного выделения газа и дегазации газированного флюида;
- на НКТ 1 излучатель 4, который располагают в скважине в зоне или ниже зоны накопления подпакерного газа с возможностью отключения для предотвращения перегрева излучателя 4;
- внутри НКТ 1 излучатель 4, который располагают над или под пакером 1 с возможностью дополнительного извлечения газа из флюида в НКТ 1;
- на НКТ 1, по меньшей мере, один посадочный элемент 3 с глухой пробкой или регулятором, который располагают под пакером 2;
- снаружи НКТ 1 выше пакера 2, по меньшей мере, один обратный и/или сбивной клапан или скважинную камеру с обратным клапаном 3 с возможностью облегчения глушения скважины или проведения технологических капитальных ремонтных работ и мероприятий по замене внутрискважинного флюида на жидкость глушения;
- внутри НКТ 1 излучатель 4 в зоне давления насыщения флюида газом, который располагают над или под пакером 2 с возможностью расположения его в скважине в интервале притока газированного флюида из пласта в потоке флюида для дополнительного извлечения газа в НКТ 1;
- внутри или снаружи НКТ 1 излучатель 4, который располагают над или под перепускным устройством или устройствами 3 с возможностью отключения излучателя 4 при сильной загазованности для предотвращения его перегрева;
- внутри или снаружи НКТ 1 излучатель 4, который располагают под пакером 1 и под перепускным устройством или устройствами 3 с возможностью расположения его в скважине ниже зоны накопления подпакерного газа, принудительно выделенного из газированного флюида посредством воздействия на газированный флюид, учитывая, что излучатель 4 может выделить газ раньше, чем он выделится при гравитационном разделении, и на больших глубинах, и при большем давлении.
Например,
с возможностью прохода газированного флюида через акустическое (ультразвуковое электроакустическое) поле, созданное излучателем 4, в случае, когда охлаждающая жидкость расположена с излучателем 4 в корпусе,
или через излучатель 4, в случае, когда излучатель 4 без корпуса или с проточным корпусом и газированный флюид проходит через излучатель 4, охлаждая его, т.е. омывает,
или через акустическое (ультразвуковое электроакустическое) поле, созданное излучателем 4, и через излучатель 4, в случае, когда излучатель 4 без корпуса или с проточным корпусом и газированный флюид проходит через излучатель 4, охлаждая его, т.е. омывает.
Излучатель 4 располагают и закрепляют, например,
- в лифте внутри НКТ 1 или снаружи НКТ 1,
- излучатель 4 в виде ПМС располагают внутри НКТ 1 над насосом 6 выше или ниже пакера 2;
- внутри НКТ 1 на каротажном кабеле;
- внутри или снаружи НКТ 1 или внутри или снаружи скважинных камер и посадочных элементов;
- в пазу НКТ 1 или вкручивают, прикрепляют различным способом, в т.ч. концентратором в тело НКТ 1, в т.ч. в сквозное отверстие.
Дополнительно непосредственно над верхним излучателем 4, установленным под пакером 2 для предотвращения его загазованности на НКТ 1, располагают и закрепляют перепускной клапан 3 для пропуска излишнего объема подпакерного газа выше излучателей 4 во внутреннюю полость лифта - НКТ 1, чтобы обмотка излучателей 4 находилась в зоне жидкостного охлаждения и омывалась газированным флюидом, либо снабжено системой отключения излучателя 4 при нарушении режима охлаждения обмотки проводов излучателя 4, для предотвращения его перегрева и преждевременного выхода его из строя.
Собранную Установку для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа в виде НКТ 1, по меньшей мере, с одним пакером 2, по меньшей мере, с одним перепускным устройством 3 и, по меньшей мере, с одним излучателем 4 спускают в скважину и устанавливают на заданном расстоянии от продуктивного пласта, при этом спуск осуществляют последовательно снизу вверх: вначале, по меньшей мере, один излучатель 4 с кабелем 7 и, по меньшей мере, одно перепускное устройство 3, потом пакер 2 и т.д..
Пропускают и устанавливают электрокабель 7 на внешней поверхности НКТ 1 от излучателя 4 до устья, соединив с генератором 5.
После чего пакер или пакеры 2 герметизируют на заданной глубине и осуществляют вначале освоение скважины, а затем ее эксплуатацию.
Освоение и эксплуатацию скважины осуществляют следующим образом.
Предварительно до монтажа Установки для освоения и эксплуатации скважин с использованием растворенного газа задают объем принудительно выделяемого газа, который необходимо принудительно накопить под пакером 2 для обеспечения заданного перепускного давления газу и подъема флюида по НКТ 1, путем регулирования расстоянием между пакером 2 и продуктивным пластом, увеличивая или уменьшения его.
Для этого предварительно определяют интервал глубин или заданную глубину установки пакера 2 с возможностью задания оптимального объема подпакерного пространства, необходимого для принудительного накопления подпакерного газа с заданным перепускным давлением.
Максимальный «накопительный» объем принудительно выделенного газа под пакером 2 рассчитывают по объему межтрубного пространства от пакера 2 до низа воронки НКТ 1 или до верхних отверстий интервала перфорации.
Для расчета заданного объема подпакерного газа, заданной глубины герметизации пакера 2 и давления подпакерного газа, достаточного для подъема флюида по НКТ 1, используют известные средства и способы, в том числе программное обеспечение с формулами фонтанирования скважины при газлифтной эксплуатации скважин и расчета комбинированного лифта с разными диаметрами НКТ 1 (фиг. 1) и давлениями перепуска перепускных устройств или устройства 3.
Также объем газа, который необходимо принудительно накопить под пакером 2, регулируют известными способами и средствами.
Из пласта в скважину флюид идет всегда с газом и заявленные технические решения «заставляют газ, выделяемый из газированного флюида, работать». Для этого принудительно выделяют газ из газированного флюида посредством одного или нескольких излучателей 4, накапливая его в подпакерной зоне в заданном объеме и с заданной энергией.
Так как объем затрубного пространства, как правило, значительно больше объема пространства внутри НКТ 1, то естественно газ лучше всего накапливать под пакером 2 в затрубном пространстве (или в межтрубном пространстве при наличии кроме НКТ 1 обсадной колонны или другой внешней трубы большего диаметра).
Возможно накопление газа внутри НКТ 1 в рамках других технологических решений для дальнейшего его перепуска.
Растворенный в пластовом флюиде газ, в т.ч. свободный газ, попадая из интервала перфорации в скважину, выделяется из него и перетекает в межтрубье или затрубье скважины. Отсюда в известных способах и устройствах эксплуатации и освоения скважин затрубный (межтрубный) газ, выделившийся из пластового флюида, не используют для подъема флюида, его просто перепускают на устье в газовую линию или вместе с флюидом на устье через обратный клапан из затрубного пространства в коллектор, в нефтепровод, что не является экономически целесообразным решением.
В заявленных нами технических решениях используют возможность осуществления замещения флюида без газа (дегазированного флюида) после капитального и текущего ремонта свежим притоком из пласта газированным флюидом.
После включения одного или нескольких излучателей 4, например, посредством сигнала с генератора 5 по программе с АСУ или ручным способом, осуществляют воздействие одним или несколькими излучателями 4 на газированный флюид, в процессе которого принудительно выделяют газ из газированного флюида, по меньшей мере, под одним перепускным устройством 3 с возможностью регулирования и управления процессом принудительного выделения газа в зависимости от подаваемой мощности сигнала от генератора 5, изменяя интенсивность накопления газа под пакером 2.
Принудительно выделенный растворенный газ в свободной газовой фазе в виде газовой шапки накапливают под пакером или пакерами 2 до перепускного давления, которое превышает давление в перепускаемой полости внутри НКТ 1.
Газ, принудительно выделенный из газированного флюида, принудительно накапливают на заданной глубине, по меньшей мере, под одним пакером 2 в течение заданного периода времени до перепускного давления, при достижении которого перепускное устройство или устройства 3 осуществляют перепуск выделенного и накопленного газа вовнутрь лифта в виде НКТ 1. В процессе своего перепуска предварительно принудительно выделенный и накопленный под пакером 2 газ поднимает по НКТ 1 вместе с собой флюид, обуславливая эффект газлифта.
При этом количество излучателей 4 в Установке определяют в зависимости от количества растворенного газа и интенсивности выделяемого газа в газированном флюиде, в т.ч. в зависимости от других скважинных условий, влияющих на объем выделяемого газа.
Включение или выключение, по меньшей мере, одного излучателя 4 осуществляют периодически в течение заданного промежутка времени или по заданной программе. При этом включение излучателей 4 осуществляют одновременно или последовательно на заданный промежуток времени или постоянно в зависимости от подаваемой мощности сигнала от генератора или генераторов 5, регулируя тем самым интенсивность принудительного выделения газа. А выключение излучателей 4 осуществляют, например, отключая питание генератора или генераторов 5, например, акустических колебаний или отключая питание отдельных токопроводящих линий питания излучателей 4.
После начала эксплуатации скважины, например, фонтанирования скважины, освоение, как правило, прекращают и начинают эксплуатировать скважину в режиме фонтанирования, периодически выпуская в регулируемом режиме накопленный подпакерный газ вовнутрь НКТ 1 посредством перепускных устройств или устройства 3, переключая их из положения «открыто» в положение «закрыто» и, наоборот, при этом осуществляют перепуск накопленного газа с перепускным давлением принудительно выделенного из газированного флюида периодически или постоянно, при этом периодический перепуск принудительно выделенного газа осуществляют с возможностью периодического освоения скважины в процессе ее эксплуатации.
Переключают перепускное устройство или устройства 3 из положения «закрыто» в положение «открыто» и наоборот любым известным способом, например, дистанционно электрическим способом посредством электрического сигнала или гидравлическим способом, посредством изменения гидравлического импульса, или с помощью канатного инструмента.
Наиболее перспективными скважинами для данных технических решений являются скважины газоконденсатных и нефтяных месторождений с высоким газовым фактором, с очень легкими газонасыщенными нефтями с высоким давлением насыщения, в которых невозможна насосная эксплуатация и т.д.
Дополнительно в процессе освоения и эксплуатации скважины при необходимости осуществляют текущий или капитальный ремонт для повышения эффективности и оптимизации работы отдельных элементов Установки, например, для замены перепускных устройств или устройства 3 с заданными параметрами работы, для увеличения или уменьшения глубины установки пакера 2 для обеспечения необходимого объема накопления газа под пакером 2. При необходимости уточняют расчеты и на стендах производят настройку и тестирование перепускных устройств на заданные давления открытия или закрытия.
Также освоение и эксплуатацию скважины осуществляют посредством медленного открытия или закрытия перепускного устройства 3 с его электропрогревом для предотвращения гидрато-парафино-образования.
Пример 1.
Предварительно до монтажа Установки рассчитывают и задают объем газа, который необходимо накопить под пакером 2, и определяют перепускное давление газа, превышающее давление внутри НКТ 1, зону накопления газа под перепускным устройством 3, расположенным под пакером 2, и интервал глубин или заданную глубину установки пакера 2.
Монтаж Установки, а именно, сборку, установку, расположение и закрепление элементов и устройств на НКТ 1 осуществляют на устье для чего располагают и закрепляют на НКТ 1 пакер 2, под пакером 2 перепускное устройство 3 и под перепускным устройством излучатель 4 в виде ультразвукового электроакустического излучателя.
Дополнительно на устье монтируют АСУ и располагают, и закрепляют на НКТ 1 под пакером 2, под перепускным устройством 3 и под излучателем 4 глубинный насос 6, который соединяют с АСУ посредством силового кабеля 7, например, электрокабеля.
Выше пакера 2 дополнительно располагают и закрепляют на НКТ 1 клапан, например, обратный и/или сбивной клапан или скважинную камеру с обратным клапаном.
Перепускное устройство 3 предварительно настраивают на заданное перепускное давление открытия и закрытия, обеспечивая регулируемый и управляемый перепуск принудительно выделенного и накопленного под пакером 2 газа.
Перепускное устройство 3 располагают и закрепляют на НКТ 1 между пакером 2 и излучателем 4.
Перепускное устройство 3 выполняют со штуцером с заданным пропускным сечением перепускного отверстия.
После чего собранную Установку спускают в скважину и осуществляют там ее монтаж на заданном расстоянии от продуктивного пласта, при этом спуск осуществляют последовательно:
вначале глубинный насос 6, излучатель 4, к которому подключают и тянут до устья вдоль НКТ 1 электрокабель 7, далее перепускное устройство 3 и сверху пакер 2, дополнительно снабженный герметизирующими элементами для герметизации электрокабеля 7.
Располагают и закрепляют генератор 5 на устье, соединяют его с АСУ, располагая генератор 5 и АСУ в одном корпусе, и соединяют посредством кабеля 7 с излучателем 4 и с источником электроэнергии.
На заданной глубине герметизируют пакер 2.
После монтажа Установки в скважине и, соответственно, подключения к сети силового кабеля 7 АСУ и глубинного насоса 6 осуществляют освоение скважины до частичного или полного извлечения воды и раствора глушения, т.е. флюида без газа, и до замещения газированным флюидом.
Одновременно с этим или после осуществляют принудительное выделение газа из газированного флюида посредством излучателя 4 и принудительное накопление газа под пакером 2 с перепускным давлением: до заданного объема в интервале от перепускного устройства 3 до верхних отверстий интервала перфорации или до воронки НКТ 1 и до заданной энергии.
Например, процесс освоения скважины при вводе скважины из ремонта после глушения осуществляют комбинированным сочетанием двух операций:
сначала осуществляют извлечение раствора глушения и пластовой воды из скважины с помощью глубинного насоса 6;
после чего принудительно выделяют газ из газированного флюида посредством излучателя 4 под пакером 2 за заданный промежуток времени и принудительно накапливают его под пакером 2 до перепускного давления, которое превышает давление внутри НКТ 1, и переключают перепускное устройство 3 с заданным или регулируемым диаметром перепускного отверстия из положения «закрыто» в «открыто», осуществляя перепуск принудительно накопленного подпакерного газа с перепускным давлением вовнутрь НКТ 1, при этом в процессе перепуска глубинный насос 6 может работать или быть остановленным.
При освоении скважины подъем флюида по НКТ 1 осуществляют одновременно или последовательно глубинным насосом 6 и принудительно выделенным и накопленным подпакерным газом.
После отключения глубинного насоса 6 осуществляют перевод перепускного устройства 3 из положения «закрыто» в положение «открыто» дистанционно посредством АСУ.
После освоения скважины начинают эксплуатацию скважины, поднимая по НКТ 1 флюид подпакерным газом на поверхность скважины за счет подъемной силы подпакерного газа, т.о. скважина выходит на режим газлифтной эксплуатации - фонтанной эксплуатации.
Подъем флюида по НКТ 1 осуществляют в постоянном или периодическом режимах, периодически или постоянно перепуская его через перепускное устройство 3 вовнутрь НКТ 1 вместе с подпакерным газом.
Регулирование, управление и контроль за процессом принудительного накопления и перепуска принудительно накопленного подпакерного газа осуществляют перепускным устройством 3, рассчитанным и выполненным на заданное перепускное давление.
Процесс принудительного выделения газа из газированного флюида и процесс принудительного его накопления под пакером 2 и его перепуск осуществляют по программе с помощью АСУ.
При этом в процессе освоения и эксплуатации при необходимости осуществляют текущий или капитальный ремонт для повышения эффективности и оптимизации работы Установки, например, для замены перепускного устройства с заданными параметрами работы, для увеличения или уменьшения глубины установки пакера 2 для обеспечения необходимого объема накопления газа под пакером 2. При необходимости уточняют расчеты и на стендах производят настройку и тестирование перепускного устройства 3 на заданные давления открытия или закрытия.
Пример 2.
Предварительно до монтажа Установки рассчитывают и задают объем газа, который необходимо накопить под пакером 2, и определяют перепускное давление газа, превышающее давление внутри НКТ 1, зону накопления газа под перепускным устройством 3, расположенным под пакером 2, и интервал глубин или заданную глубину установки пакера 2.
Монтаж Установки, а именно, сборку, установку, расположение и закрепление элементов и устройств на НКТ 1 осуществляют на устье для чего:
располагают и закрепляют на НКТ 1: пакер 2, под пакером 2 перепускное устройство 3 и под перепускным устройством 3 три излучателя 4.
Перепускное устройство 3 перед монтажом настраивают на заданное перепускное давление открытия, обеспечивая регулируемый и управляемый перепуск принудительно выделенного и накопленного подпакерного газа, и выполняют его со штуцером с заданным пропускным сечением перепускного отверстия с механическим способом регулирования в виде газлифтного клапана, размещенного в скважинной камере.
После чего собранную Установку спускают в скважину и осуществляют ее монтаж на заданном расстоянии от продуктивного пласта, при этом спуск осуществляют последовательно:
вначале спускают на НКТ 1 с комбинированным лифтом (сначала спускают НКТ 1 с малым диаметром) в виде хвостовика НКТ 1 до верхнего интервала перфорации пласта три излучателя 4, к которым подключают и тянут до устья вдоль НКТ 1 электрокабель 7, далее автономное перепускное устройство 3 с перепускным давлением на перепаде от 1 до 180 атмосфер, которое всегда превышает давление внутри НКТ 1 в зоне перепуска и потом пакер 2 с герметизирующими элементами для герметизации электрокабеля 7 (фиг. 1). Поскольку предварительно задают объем подпакерного газа, который необходимо накопить под пакером 2 Для обеспечения перепускного давления, достаточного для подъема флюида по НКТ 1, то излучатели 4 располагают и закрепляют ниже пакера 2 от 30 до 300 м НКТ 1 или более.
Перепускное устройство 3 располагают непосредственно снизу пакера 2 или через переводник или патрубок НКТ 1 длиной, например, от 0.3 м до 1 м.
Располагают и закрепляют генератор 5 на устье и соединяют его посредством кабеля 7 с излучателями 4 и с источником электроэнергии.
Излучатель 4 представляет собой акустический излучатель магнитостикционного типа с волноводом.
После чего герметизируют пакер 2 на глубине от 30 до 300 м над интервалом перфорации и устанавливают на устье фонтанную герметизирующую арматуру с задвижками.
Включают излучатели 4, после чего осуществляют принудительное выделение газа посредством трех излучателей 4 из газированного флюида и принудительное накопление газа под пакером 2 до объема и до энергии, обеспечивающих перепускное давление за промежуток времени или в режиме работы «постоянно» ожидают в течение заданного времени накопление газа, при этом перепускное устройство 3 с постоянным или регулируемым диаметром перепускного отверстия находятся в положение «закрыто».
При достижении подпакерным газом перепускного давления перепускное устройство 3 занимает положение «открыто» и начинает периодически перепускать принудительно выделенный и накопленный подпакерный газ в лифт - НКТ 1 вместе с флюидом.
Перевод перепускного устройства 3 из положения «закрыто» в положение «открыто» осуществляют с помощью канатного инструмента.
В процессе эксплуатации скважины флюид поднимают подпакерным газом по НКТ 1 на поверхность скважины за счет подъемной силы подпакерного газа, т.о. скважина выходит на режим фонтанной эксплуатации.
Подъем флюида по НКТ 1 осуществляют в постоянном или периодическом режимах, периодически или постоянно перепуская его через перепускное устройство 3 вовнутрь НКТ 1.
Регулирование, управление и контроль за процессом принудительного выделения, накопления и перепуска принудительно выделенного и накопленного подпакерного газа осуществляют автономно перепускным устройством 3 в виде газлифтного клапана, который с помощью канатной техники можно извлечь и перенастроить.
При этом в процессе эксплуатации при необходимости осуществляют текущий или капитальный ремонт для повышения эффективности и оптимизации работы Установки, например, для увеличения или уменьшения глубины установки пакера 2 для обеспечения необходимого объема накопления газа под пакером 2.
Пример 3.
Предварительно до монтажа Установки рассчитывают и задают объем газа, который необходимо накопить под каждым пакером 2, и определяют перепускное давление газа, превышающее давление внутри НКТ 1, зону накопления газа под перепускным устройством 3, расположенным под пакером 2, и интервал глубин или заданную глубину установки каждого пакера 2.
Объем газа, перепускное давление подпакерного газа рассчитывают в зависимости от скважинных условий, например, в зависимости от обводненности, количества газа, плотности, и т.д., и/или после составления палеток и программных расчетов.
Монтаж Установки, а именно, сборку, установку, расположение и закрепление элементов и устройств на НКТ 1 осуществляют на устье:
располагают и закрепляют на НКТ 1: пять излучателей 4, три перепускных устройства 3 и три пакера 2, при этом под каждым пакером 2 перепускное устройство 3.
Каждое перепускное устройство 3 перед монтажем настраивают на перепускное давление открытия, превышающего давление внутри НКТ 1, обеспечивая тем самым регулируемый и управляемый перепуск принудительно выделенного и накопленного подпакерного газа.
После чего собранную Установку спускают в скважину и осуществляют ее монтаж, размещая на расстоянии, например, равном 5 м от продуктивного пласта, при этом спуск осуществляют последовательно: вначале спускают на НКТ 1 до заданной глубины четыре излучателя 4, к которым подключают и тянут до устья вдоль НКТ 1 кабель 7, далее перепускное устройство 3 в виде скважинной камеры с газлифтным клапаном с перепускным давлением равным, например, 80 атм, которое превышает давление внутри НКТ 1, и потом пакер 2 с герметизирующими элементами для герметизации электрокабеля 7. Затем после пакера 2 устанавливают последовательно перепускное устройство 3 в виде электромеханического клапана и пакер 2, дополнительно устанавливают пятый излучатель 4, а затем последовательно перепускное устройство 3 в виде электромеханического клапана и пакер 2.
Дополнительно монтируют на устье АСУ и располагают, и закрепляют управляющий высокочастотный акустический генератор 5 с АСУ.
Электрический кабель 7, питающий излучатель 4, подключают к управляющему высокочастотному генератору 5 и подсоединяют к АСУ, которые расположены на устье.
АСУ применяют для регулирования работой генератора 5 и, соответственно, для регулирования режимом работы излучателей 4, а также для регулирования режимом открытия и закрытия перепускных отверстий в перепускных устройствах 3.
Управляющий высокочастотный акустический генератор 5 и излучатели 4 в виде ультразвуковых электроакустических излучателей соединяют посредством кабеля 7 с источником электроэнергии.
Перепускное устройство 3 в виде электромеханического клапана настроено на перепускное давление открытия и закрытия при получении сигнала от АСУ для открытия или закрытия отверстия в перепускном устройстве 3.
На заданной глубине устанавливают герметично три пакера 2 и известными способами и средствами герметизируют каждый пакер 2.
Перепускные устройства 3 в положение «закрыто».
После поступления флюида в виде газированной жидкости из каждого пласта включают генератор 5 на промежуток времени, например, посредством таймера, или постоянно. Излучатели 4 начинают воздействовать на газированный флюид и принудительно выделять растворенный газ из газированного флюида, который начинает принудительно накапливаться под каждым пакером 2 в течение времени для достижения перепускного давления. При достижении подпакерным газом перепускного давления, превышающего давление внутри НКТ 1, каждое перепускное устройство 3 открывают и осуществляют перепуск принудительно выделенного и накопленного под каждым пакером 2 газа с перепускным давлением вовнутрь НКТ 1.
При этом излучателями 4 осуществляют регулирование и управление процессом принудительного выделения газа в зависимости от подаваемой мощности сигнала от генератора 5, изменяя интенсивность накопления газа под пакером 2.
Далее осуществляют эксплуатацию скважины в режиме фонтанирования.
Заявленные технические решения позволяют повысить скорость и увеличить объем выделения газа под пакером и, интенсивность освоения и эффективность фонтанной эксплуатации скважин за счет энергии растворенного газа, принудительно выделенного из газированного пластового скважинного флюида посредством акустических излучателей, установленных в скважине в потоке скважинного флюида, и за счет регулируемого и управляемого перепуска его из - под пакера вовнутрь НКТ, создавая газлифтный эффект при выводе скважины на режим фонтанирования, а также позволяют управлять дегазацией и интенсификацией принудительного выделения растворенного газа из флюида посредством излучателей, изменяя количество принудительно выделяемого газа, и регулировать перепускным устройством перепуск принудительно выделенного и накопленного газа в НКТ для подъема флюида в режиме газлифта.