ПРИУСТЬЕВОЕ ОЧИСТНОЕ УСТРОЙСТВО НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к системам заводнения пластов и поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений.
Известен полый напорный горизонтальный отстойник, включающий корпус, нефтесборник, патрубки для ввода очищаемой воды, вывода очищенной воды, для вывода уловленной нефти и осевшего нефтешлама, кроме того возможно оснащение отстойника гидрофильной коалесцирующей насадкой насыпного или патронного типа (см. книгу: Тронов В.П., Тронов А.В. Очистка вод различных типов для использования в системе ППД. - Казань: Фэн, 2001, с.310).
Полый напорный горизонтальный отстойник позволяет производить очистку нефтепромысловых сточных вод под избыточным давлением в различных вариантах технологических схем.
Недостатком полого горизонтального напорного отстойника является то, что величина избыточного давления ограничена максимальной величиной 0,6 МПа, что не позволяет применять его в приустьевой зоне нагнетательных скважин с высоким устьевым давлением закачки воды.
Наиболее близким к предлагаемому приустьевому очистному устройству нагнетательной скважины является очистное устройство, применяемое в «Системе поддержания пластового давления» в пластах различной проницаемостью (патент РФ №46536 Е 21 В 43/20, опубл. 10.07.2004 г. БИ №19) и содержащее трубную вставку расширенного диаметра, нисходящую от устья скважины с наклоном относительно горизонтали, с отводящими патрубками внизу и вверху соответственно для шлама и нефти, размещенную на водоводе нагнетательной скважины с низкопроницаемыми пластами при выходе из устья.
Очистное устройство позволяет осуществлять очистку воды от загрязнений в период излива из низкоприемистой нагнетательной скважины, который имеет место при наличии гидравлической связи между нагнетательными скважинами, вскрывшими пласты различной проницаемости в единой гидродинамической системе, препятствуя попаданию загрязнений излива в водовод, в высокоприемистую нагнетательную скважину и
повторному загрязнению призабойной зоны пласта низкоприемистых нагнетательных скважин при возобновлении закачки.
Недостатком очистного устройства является то, что время отстаивания воды излива в нем мало по причине незначительного объема трубной вставки расширенного диаметра, при этом режим течения воды излива в очистном устройстве турбулентный, что способствует сепарации преимущественно крупных частиц нефти и твердого осадка и не позволяет уловить значительное количество мелких взвешенных частиц нефти и твердых частиц, которые загрязняют водоводы либо при возобновлении закачки воды в пласт снова попадают в нагнетательную скважину и повторно кольматируют поровое пространство продуктивного пласта.
Технической задачей предлагаемого устройства является снижение потери приемистости пластов, увеличение времени между очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и, как результат, экономия материальных затрат на поддержание пластового давления за счет повышения степени очистки воды излива из нагнетательных скважин.
Поставленная техническая задача решается описываемым приустьевым очистным устройством нагнетательной скважины, включающим трубную вставку расширенного диаметра, нисходящую от устья нагнетательной скважины с наклоном относительно горизонтали, с отводящими патрубками внизу и вверху соответственно для шлама и нефти, размещенную на водоводе нагнетательной скважины при выходе из устья при помощи верхней и нижней линий водовода.
Новым является то, что верхняя линия водовода снабжена коалесцирующим устройством, а трубная вставка выше нижней линии водовода гидравлически соединена непосредственно с верхней линией водовода ниже коалесцирующего устройства и нагнетательной скважиной через обратный клапан, пропускающий поток только к нагнетательной скважине.
На Фиг.1 изображено приустьевое очистное устройство нагнетательной скважины и схема его установки на водоводе нагнетательной скважины при выходе из устья.
На Фиг.2 изображен вид сверху на приустьевое очистное устройство нагнетательной скважины.
При этом на Фиг.1 и 2: I - закачка воды в пласт, II - излив воды из низкопроницаемого в высокопроницаемый пласт, III - удаляемые промывкой загрязнения.
Приустьевое очистное устройство нагнетательной скважины представляет собой корпус 1 (Фиг.1), выполненный в виде трубной вставки расширенного диаметра, при этом нижняя часть 2 трубной вставки 1 гидравлически соединена непосредственно с нижней
линией 3 водовода 4, верхняя часть 5 трубной вставки 1 соединена верхней линией 6 водовода 4, снабженной коалесцирующим устройством 7, с насосно-компрессорными трубами 8 нагнетательной скважины 9. Кроме того, трубная вставка 1 выше нижней линии 3 водовода 4 гидравлически соединена непосредственно с верхней линией 6 водовода ниже коалесцирующего устройства 7 и насосно-компрессорными трубами 8 нагнетательной скважины 9 через обратный клапан 10, установленный на линии 11 водовода 4 и пропускающий поток только к нагнетательной скважине 9. Корпус 1 смонтирован на опорах 12 и установлен на водоводе 4 нагнетательной скважины 9 при выходе из устья, а нижняя 2 и верхняя 5 части корпуса 1 снабжены сливными патрубками 13 и 14 соответственно (Фиг.1 и Фиг.2). Насосно-компрессорные трубы 8 (Фиг.1) гидравлически связаны с пластом 15 через призабойную зону 16.
Приустьевое очистное устройство нагнетательной скважины работает следующим образом (на примере конкретного выполнения).
3
Воду, подготовленную на головных очистных сооружениях, подают насосами в водовод 4 и закачивают в нагнетательную скважину 9 с расходом 200 м/сут при устьевом давлении 15 МПа для поддержания пластового давления в продуктивном пласте 15. При закачке воды в нагнетательную скважину 9 поток воды I движется по нижней линии 3 водовода 4, проходит через нижнюю часть 2 корпуса 1 приустьевого очистного устройства нагнетательной скважины 9 и далее через открытый обратный клапан 10 по линии 11 водовода 4 в нагнетательную скважину 9, при этом через коалесцирующее устройство 7 (например, пучок трубок малого диаметра, набор тонких сеток и т.д.) и верхнюю линию 6 водовода 4 по причине дополнительного гидравлического сопротивления поток I практически не идет. В скважину 9 закачивают воду с низкой концентрацией нефтяных частиц и твердых взвешенных частиц (порядка 10...20 мг/л) и незначительных их размерах - порядка 2...20 мкм. В случае аварийных сбоев в работе головных очистных сооружений, когда концентрация загрязняющих веществ (твердых взвешенных частиц и нефти) многократно превышает 10...20 мг/л, при прохождении потока I закачиваемой воды через нижнюю часть 2 корпуса 1 происходит улавливание части крупных нефтяных частиц, а также выпадение крупных твердых частиц в осадок, то есть происходит дополнительная очистка закачиваемой воды от отдельных возможных залповых поступлений загрязнений.
3
При остановке работы насосов происходит излив части закачанной воды в объеме до 10 м из пласта 15 через насосно-компрессорные трубы 8 нагнетательной скважины 9 в водовод 4 за счет перепада давления до 5 МПа. При интенсивном изливе жидкость может содержать значительную концентрацию загрязняющих веществ в интервале от 250 до
3
1200 мг/л, а в отдельных порциях доходя до 143 г/л (промысловые данные), выносимых из призабойной зоны 16. При движении потока излива II из нагнетательной скважины 9 в водовод 4 происходит закрытие обратного клапана 10 на линии 11 водовода 4, в результате чего поток излива жидкости II направляется через верхнюю линию 6 водовода 4 и коалесцирующее устройство 7 в верхнюю часть 5 корпуса 1 приустьевого очистного устройства нагнетательной скважины 9. При прохождении загрязненного излива II через установленное на входе в верхнюю часть 5 коалесцирующее устройство 7 происходит укрупнение взвешенных в воде излива мелких капель нефти до крупных нефтяных глобул, а также происходит слипание мелких твердых взвешенных частиц в более крупные частицы нефтешлама, после чего укрупненные частицы загрязнений излива II поступают в корпус 1, представляющий собой нисходящую с наклоном α относительно горизонтали трубную вставку 1, расширенного по отношению к трубе водовода 4 диаметра, за счет локального снижения скорости потока происходит улавливание большей части укрупненных нефтяных частиц, а также выпадение крупных твердых частиц в осадок. За счет уклона установки на угол α по отношению к горизонтали, равный в испытанной на практике установке 10°-15°, происходит локализация под действием сил гравитации уловленных приустьевым очистным устройством нагнетательной скважины нефти 17 в верхней части 5 и осадка 18 из твердых частиц в нижней части 2 корпуса 1. После приустьевого очистного устройства нагнетательной скважины 9 очищенная вода излива, из которой удалили до 95% загрязнений, с остаточными мелкодисперсными загрязнениями поступает в нижнюю линию 3 водовода 4 и далее сливается в емкость либо подается через нагнетательную скважину в высокопроницаемые продуктивные пласты в единой гидродинамической системе (на Фиг.1 не показаны), то есть при помощи предлагаемого устройства загрязнения практически не остаются в системе поддержания пластового давления, не происходит загрязнения водовода 4 нефтью и твердыми взвешенными частицами, содержащимися в жидкости излива из нагнетательной скважины 9. При возобновлении работы насосов происходит открытие обратного клапана 10, при этом восстанавливается первоначальная схема закачки воды I в нагнетательную скважину 9 по водоводу 4 с расходом 200 м/сут при устьевом давлении 15 МПа для поддержания пластового давления в продуктивном пласте 15. Уловленные загрязнения III воды в виде скоплений нефти 17 и твердого осадка (шлама) 18 по мере их накопления отводят из корпуса 1 на утилизацию по патрубкам 14 и 13 (Фиг.1 и Фиг.2) путем промывки корпуса 1 чистой водой потока I.
Таким образом, приустьевое очистное устройство нагнетательной скважины обеспечивает более качественную очистку воды от загрязнений (примерно в 1,5 раза, относительно прототипа) в период излива из низкоприемистой скважины, который имеет место при наличии гидравлической связи между скважинами, вскрывшими пласты различной проницаемости, препятствуя попаданию загрязнений излива в водовод, в высокоприемистую скважину и повторному загрязнению призабойной зоны пласта низкоприемистых нагнетательных скважин. Излив также может быть организован принудительно путем слива воды из водовода в емкость на кустовой насосной станции.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого приустьевого очистного устройства нагнетательной скважины достигается за счет сокращения дополнительных затрат на очистку нагнетательных скважин различной приемистости в единой гидродинамической системе от загрязнений, выносимых изливом из призабойной зоны пласта, увеличения срока межремонтного периода нагнетательных скважин, сокращения затрат на промывку подводящих высоконапорных водоводов, повышения работоспособности нагнетательных скважин при прерывистом характере закачки воды, а также за счет дополнительной защиты нагнетательных скважин от залповых поступлений загрязняющих веществ с головных очистных сооружений.
Использование данного предложения позволяет с помощью существующей системы поддержания пластового давления при небольших дополнительных капитальных затратах снизить потери приемистости пластов за счет более качественной очистки воды излива, увеличить время между капитальными очистками призабойной зоны нагнетательных скважин и, как результат, экономить материальные затраты на поддержание пластового давления.