Способ перекачки воды из нижнего пласта в верхний
METHOD FOR PUMPING WATER FROM THE LOWER LAYER TO THE UPPER ONE

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для закачки жидкости в верхний нефтеносный пласт из нижнего пласта скважины.
Известен способ добычи нефти (патент RU №2290497, МПК Е21В 43/14, опубл. 27.12.2006 Бюл. № 36), включающий раздельную откачку из продуктивного пласта через скважину нефти на дневную поверхность и воды в нижележащий горизонт двумя насосами, установленными на различных глубинах, отличающийся тем, что в качестве нижнего насоса используют электроцентробежный насос, обращенный вниз и имеющий снизу хвостовик с пакером, устанавливаемым над кровлей пласта, в который производят закачку воды, или ниже, верхний насос устанавливают на максимальной высоте, соотношение производительностей нижнего и верхнего насосов подбирают в зависимости от соотношения количества поступающей в скважину воды и нефти, а общую производительность насосов подбирают из условия гравитационного разделения пластовой жидкости в скважине на нефть и воду и откачки нижним насосом воды, не содержащей нефти.
Недостатками данного способа является узкая область применения из-за невозможности работы с пластами, имеющими небольшую толщину (10 м и менее), так как вторичное вскрытие (перфорация) этих пластов из вертикальной скважины не позволяет обеспечить достаточный объем отбираемой воды из водоносного пласта и/или закачать необходимый объем воды в продуктивный пласт, большие затраты на реализацию, так как требуется поднять воду на поверхность перед закачкой в пласт, что требует больших энергетических затрат, особенно для пластов, залегающих глубже 1000 м, и для каждой из этих операций необходим свой отдельный насос.
Наиболее близким по технической сущности является способ разработки участка нефтяного пласта (патент RU № 2622418, МПК Е21В 43/20, опубл. 15.06.2017 Бюл. № 17), состоящий из закачки воды в нефтяной пласт и отбора пластовой нефти из скважины, причем скважину проводят вертикально через нефтяной пласт и нижележащий водоносный пласт, продолжают скважину под водоносным пластом и на необходимом расстоянии от первого пересечения вновь проводят скважину через оба пласта вертикально и в обратном направлении, то есть снизу вверх, скважину обсаживают эксплуатационной колонной, цементируют по всей длине скважины и перфорируют в трех местах пересечения скважины с пластами, в обоих пересечениях скважины с нефтяным пластом и во втором - отдаленном пересечении скважины с водоносным пластом, между водоносным и нефтяным пластом во втором - отдаленном пересечении скважины с пластами - размещают на колонне гибких безмуфтовых труб - ГТ, то есть на колтюбинговой трубе, электроцентробежный насос - ЭЦН - с приводом от погружного электродвигателя, кольцевое пространство между ЭЦН и эксплуатационной колонной - ЭК - выше приемных отверстий ЭЦН, то есть ближе к нефтяному пласту, герметизируют пакерным устройством, второе пакерное устройство устанавливают между колонной ГТ и ЭК ниже водоносного пласта, а вторую колонну труб - насосно-компрессорных труб (НКТ) - комплектуют глубинным насосом, спускают в скважину на необходимую глубину над нефтяным пластом в зону его первого пересечения, разработку участка нефтяного пласта ведут закачкой в нефтяной пласт воды, которую подают с помощью ЭЦН из водоносного пласта, а отбор нефти из пласта ведут с помощью глубинного насоса и второй колонны труб.
Недостатками данного способа является узкая область применения из-за невозможности работы с пластами, имеющими небольшую толщину (10 м и менее), так как вторичное вскрытие (перфорация) этих пластов из вертикальных участков скважины не позволяет обеспечить достаточный объем отбираемой воды из водоносного пласта и/или закачать необходимый объем воды в продуктивный пласт, большие затраты на реализацию, так как для каждой из операций отбора воды и закачки в пласт и отбора нефти необходим свой отдельный погружной насос (снижая их производительность), при этом с учетом минимального радиуса кривизны не менее 50 м ствола скважины при строительстве, то для обеспечения вертикальности восходящего участка ствола необходимо избыточное углубление ниже нижнего пласта не менее чем на 60 м, а для использования вертикальных (нисходящего и восходящего) участков в качестве добывающего и нагнетательного соответственно, то между участками необходимо соблюдения расположение горизонтального участка под нижним пластом длиной не менее 100 м, который предназначен только для соединения стволов, все это приводит к большим непроизводственным затратам.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа перекачки воды из нижнего пласта в верхний, позволяющего расширить функциональные возможности за счет возможности работы с небольшими по толщине пластами, благодаря вскрытию их наклонными участками ствола скважины, обеспечивающими более длинный интервал размещения и, как следствие, перфорации в выбранных для вскрытия пластах, снизить материальные затраты за счет использования для работы только одного насоса и исключить большие, не задействованные в работе участки ствола, располагаемые ниже нижнего пласта.
Техническая задача решается способом перекачки воды из нижнего пласта в верхний, включающим строительство скважины с нисходящим участком, вскрывающим верхний - нефтяной пласт и нижний - водоносный пласт, и восходящим участком, вскрывающим водоносный и нефтяной пласты, скважину обсаживают эксплуатационной колонной, цементируют по всей длине скважины и производят перфорацию в трех местах пересечения скважины с пластами, причем одну перфорацию производят в нисходящем участке, а две перфорации - в восходящем участке скважины, между которыми устанавливают пакер с коаксиально размещенным хвостовиком, герметично взаимодействующим с выходом погружного глубинного насоса после его спуска на колонне труб в скважину, вход которого сообщен с подпакерным пространством для закачки воды в нефтяной пласт из водоносного.
Новым является то, что восходящий участок бурят наклонным, соединенным с нисходящим участком криволинейным участком с минимально возможным радиусом кривизны для используемого при бурении оборудования, причем криволинейный участок проводят водоносном пласте или не ниже 5 м его подошвы, причем эксплуатационную колонну перфорируют в нисходящем участке в месте пересечения скважины с водоносным пластом, как и криволинейный участок, расположенный в водоносном пласте.
Новым является также то, что нисходящий участок выполнен наклонным.
На фиг. 1 изображена схема реализации способа с размещением криволинейного участка ниже водоносного пласта.
На фиг. 2 изображена схема реализации способа с размещением криволинейного участка в водоносном пласте.
Способ перекачки воды из нижнего 1 (фиг. 1 и 2) пласта в верхний 2 включает строительство скважины 3 с нисходящим участком 4, вскрывающим верхний - нефтяной пласт 2 и нижний - водоносный пласт 1, и восходящим наклонным участком 5 (на практике зенитный угол составляет 95° - 120°), вскрывающим эти же пласты 1 и 2 снизу-вверх. После чего скважину 3 обсаживают эксплуатационной колонной (показана условно), цементируют (не показано) по всей длине скважины 3 и производят перфорацию 6, 7 и 8 в трех местах пересечения скважины с пластами. Одну перфорацию 6 производят в нисходящем участке 4, а две перфорации 7 и 8 - в восходящем участке 5 скважины 3, между которыми устанавливают пакер 9 с коаксиально размещенным хвостовиком 10. Хвостовик 10 герметично взаимодействует с выходом 11 погружного глубинного насоса 12 после его спуска на колонне труб 13 в скважину 3. Вход 14 насоса 12 сообщен с подпакерным пространством 15 для закачки воды в нефтяной пласт 2 из водоносного 1. Восходящий участок 5 соединяют с нисходящим участком 4 криволинейным участком 16 с минимально возможным радиусом R кривизны (на практике 50 - 70 м) для используемого при бурении оборудования (не показано). Криволинейный участок 16 проводят при бурении водоносном пласте 1 (фиг.2) или ниже его на расстоянии h ≤ 5 м (фиг. 1) его подошвы 17. Это происходит при суммарной толщине H от кровли 18 нефтяного пласта 2 до подошвы 17 водоносного пласта 1 менее 45 м и вертикальном нисходящем участке 2. Для попадания криволинейного участка 16 (фиг. 2) в водоносный пласт 1 или не ниже 5 м его подошвы 17 при суммарной толщине Н от кровли 18 нефтяного пласта 2 до подошвы 17 водоносного пласта 1 менее 45 м (Н < 45 м) нисходящий участок 4, выполняют при строительстве наклонным (на практике зенитный угол составляет 5° - 40°). Эксплуатационную колонну вскрывают перфорацией 6 (фиг. 1 и 2) в нисходящем участке 4 в месте пересечения скважины 3 с водоносным пластом 1, а криволинейный участок 16, расположенный в водоносном пласте, колонну вскрывают также перфорацией 19. При расположении криволинейного участка 16 полностью (фиг. 2) в водоносном пласте 1 его вскрывают перфорацией 16 по всей длине. В качестве глубинного насоса 12 используют электропогружные насосы (ЭЦН), штанговые глубинные насосы (ШГН) или т.п. При таком расположении скважины 3 значительно увеличивается длина и, как следствие, площадь фильтрации перфораций 6, 7, 8 и 19, особенно перфораций 7 и 8 восходящего участка 5 скважины 3 (примерно в 2 - 10 раз в зависимости от зенитного угла этого участка 5). Это особенно важно при работе с небольшими по толщине пластами 1 и/или 2, так как позволяет значительно увеличить приток жидкости из водоносного пласта 1 через перфорации 6, 7 и 19 в подпакерное пространство 15 скважины 3 и увеличить закачку воды из этого пласта 1 в нефтеносный пласт 2 насосом 12 через перфорацию 8, уменьшая сопротивления потоку закачиваемой воды. При этом практически отсутствуют участки скважины 3 (за исключением перемычки 20 между пластами 1 и 2), не задействованные в работе, то есть в отборе воды из водоносного пласта 1 и закачке ее в продуктивный пласт 2.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на реализацию способа, на фиг. 1 и 2 не показаны или показаны условно. Все данные приведены для примера работы на месторождениях Республики Татарстан (РТ).
После завершения строительства скважины 3 и установки скважинного оборудования (пакера 9 с хвостовиком 10, насоса 12, спускаемого на колонне труб 13), запускают в работу глубинный насос 12 (по кабелю (не показан) ЭЦН, при помощи штанг устьевым приводом (не показаны) ШГН или т.п. - зависимости от типа применяемого насоса 12). Вода, поступившая из водоносного пласта 1 через перфорации 6, 7 и 19, из подпакерного пространства 15 откачивается через вход 14 и нагнетается глубинным насосом 12 через выход 11, хвостовик 10 и перфорацию 8 в нефтяной пласт 2.
Предлагаемый способ перекачки воды из нижнего пласта в верхний, позволяет расширить функциональные возможности за счет возможности работы с небольшими по толщине пластами, благодаря вскрытию их наклонными участками ствола скважины, обеспечивающими более длинный интервал размещения и, как следствие, перфорации в выбранных для вскрытия пластах, снизить материальные затраты за счет использования для работы только одного насоса и исключить большие, не задействованные в работе участки ствола, располагаемые ниже нижнего пласта.