СИСТЕМА ДОБЫЧИ НЕФТИ
OIL PRODUCTION SYSTEM

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к системам механизированной добычи газонефтяной смеси из скважин.
Известна система добычи нефти, включающая глубинно-насосную установку, скважину, компрессор, всасывающая линия которого соединена с затрубным пространством скважины, подводящие и отводящие трубопроводы нефти и газа (см. кн. А.П. Силаш «Добыча и транспорт нефти и газа». Часть 1. Пер. с англ. М. Недра, 1980, 375 с. Пер. изд. ВНР, 1975, с. 282-284).
Недостатком известной системы является низкая надежность и связанное с ней снижение добычи нефти, обусловленное следующим. В процессе добычи нефти происходит неравномерное выделение газа, связанное с неравномерностью поступления нефти из пласта, колебанием характеристик нефти (в первую очередь, ее обводненности), прорывом газа, устойчивым ростом обводненности нефти в процессе длительной добычи нефти. Если количество газа, выделяющегося из нефти и поступающего в затрубное пространство, превышает производительность компрессора, то давление в затрубном пространстве возрастает, что приводит к росту забойного давления и снижению притока нефти. Если поступление газа меньше производительности компрессора, то давление в затрубном пространстве и всасывающей линии компрессора снижается, что приводит при дальнейшем снижении давления к повышению температуры в камере сжатия компрессора и его аварийному отключению (или выходу из строя), в итоге к остановке добычи.
Известна система добычи нефти, включающая глубинный насос с приводом, скважину, компрессор, всасывающий патрубок которого соединен общим коллектором с затрубным пространством нескольких скважин, подводящие и отводящие трубопроводы жидкости и газа (см. патент RU №2102584, Е21В 43/00, опубл. 20.01.1998 г.). Указанная система по технической сущности и достигаемому результату наиболее близка к предлагаемой системе добычи нефти, и ее можно взять в качестве прототипа.
Известная система позволяет повысить надежность добычи нефти.
Недостатком прототипа является недостаточная эффективность системы. Это связанно с работой глубинно-насосной установки и компрессора от общего привода. Постоянная работа компрессора при работе глубинно-насосной установки сокращает срок его службы. При этом увеличивается частота остановок компрессора на профилактические и ремонтные работы, что ведет в итоге к увеличению частоты остановок добычи. Кроме того, это связано с тем, что для обеспечения достаточного давления на приеме компрессора, сообщенном через общий коллектор с затрубным пространством нескольких скважин, приходится одну из этих скважин использовать как буферную. При создании в затрубном пространстве буферной скважины запаса газа, необходимого для поддержания давления на приеме компрессора выше минимально допустимого, давление в затрубном пространстве буферной скважины повышается закачкой компрессором газа, откачанного из затрубного пространства остальных скважин, что снижает приток нефти в буферную скважину.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности системы.
Поставленный технический результат решается описываемой системой добычи нефти, включающей глубинный насос с силовым приводом, скважину, компрессор, всасывающий патрубок которого соединен общим коллектором с затрубным пространством нескольких скважин, подводящие и отводящие трубопроводы жидкости и газа.
Новым является то, что компрессор снабжен дополнительным приводом, всасывающий патрубок компрессора соединен с общим коллектором через вакуумный насос, имеющий равную с компрессором производительность, перед вакуумным насосом установлен датчик давления, выкидной патрубок компрессора соединен с системой сбора продукции скважин через обратный клапан.
Снабжение компрессора дополнительным приводом позволяет увеличить срок его службы и межремонтный период за счет включения его в работу по мере необходимости независимо от режима работы глубинно-насосной установки.
Соединение всасывающего патрубка компрессора с общим коллектором через вакуумный насос, имеющий равную с компрессором производительность, позволяет увеличить приток продукции в скважину за счет создания в межтрубном пространстве скважин вакуума, соответственно большего снижения противодавления газа на продуктивный пласт.
Установка датчика давления перед вакуумным насосом, соединение выкидного патрубка компрессора с системой сбора продукции скважин через обратный клапан позволяет оптимизировать и повысить эффективность работы компрессора и вакуумного насоса за счет их периодической работы в заданных пределах.
Совокупность отличительных признаков предлагаемой системы позволяет решить поставленную задачу.
Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявляемая совокупность отличительных признаков. Следовательно, заявляемая система соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».
На чертеже изображена принципиальная технологическая схема система добычи нефти.
Система добычи нефти содержит: скважины 1, включающие затрубное пространство 2; насосно-компрессорные трубы 3, глубинные насосы 4 с силовым приводом 5; компрессор 6 с всасывающим патрубком 7 и дополнительным приводом 8; общий коллектор 9, соединяющий всасывающий патрубок 7 с затрубным пространством 2 скважин 1 через вакуумный насос 10 с датчиком давления на приеме 11; выкидной газопровод 12, обратный клапан 13, нефтепровод 14, групповую замерную установку 15, трубопровод системы сбора продукции скважин 16.
Система добычи нефти работает следующим образом.
В процессе работы глубинного насоса 4 (например, штангового), приводимого в действие силовым приводом 5 (например, станком-качалкой), нефть с забоя скважины 1 по насосно-компрессорным трубам 3 извлекается на поверхность, поступает по нефтепроводу 14 на групповую замерную установку 15 для замера объема добычи и далее по трубопроводу 16 системы сбора продукции скважин на сборный пункт (на фигуре не показан). После накопления в затрубном пространстве 2 газа, выделившегося из нефти при поступлении из пласта в скважины 1, до заданного давления, контролируемого датчиком давления 11, включаются в работу компрессор 6 и вакуумный насос 10 одинаковой производительности. Газ из затрубного пространства 2 скважин 1 через общий коллектор 9 откачивается вакуумным насосом 10 и подается через всасывающий патрубок 7 в компрессор 6, далее через выкидной газопровод 12 и обратный клапан 13 закачивается компрессором 6 в трубопровод 16 системы сбора продукции скважин. После достижения в затрубном пространстве 2 скважин 1 заданной величины вакуума компрессор 6 и вакуумный насос 10 отключаются. Далее циклы включения в работу компрессора 6 и вакуумного насоса 10 и отключения повторяются.
Характеристики компрессора 6 и вакуумного насоса 10 принимают с учетом возможного количества газа, выделяющегося из нефти, необходимого времени их работы, диапазона поддержания давления и вакуума в затрубном пространстве скважин. Необходимый диапазон поддержания давления и вакуума в затрубном пространстве скважин 1 определяется расчетным или опытным путем, обеспечивающим функционирование системы в приемлемом с экономической и технологической точкой зрения режиме. В случае начала откачки газа из затрубного пространства скважин 1 после снижения до атмосферного созданного там ранее вакуума предлагаемая система позволяет полностью снять противодавление газа на продуктивный пласт.
Таким образом, в процессе функционирования системы давление газа в затрубном пространстве снижается во всех скважинах 1 данной системы и, следовательно, увеличивается приток, поднимается динамический уровень в затрубном пространстве 2 и добыча нефти во всех скважинах 1. Создание вакуума в затрубном пространстве скважин полностью снимает противодавление газа на продуктивный пласт, что также увеличивает приток нефти в скважину и соответственно ее добычу. Увеличивается срок службы компрессора и вакуумного насоса, сокращается количество остановок добычи нефти в определенный период на их ремонтные работы и соответственно возрастает добыча нефти.
3
Внедрение системы добычи нефти на 6 месторождениях ООО УК "Шешмаойл" (Татарстан) дало возможность получить дополнительные объемы нефтяного газа, а также исключить выбросы вредных веществ в атмосферу. Большая часть скважин до применения системы добычи нефти работала с затрубным давлением 0,2-1,0 МПа. После установки и запуска системы добычи нефти затрубное давление снижалось до минус 0,05-0,08 МПа, а динамический уровень значительно повышался в пределах 100-500 м, среднее значение - 180 м. Средний прирост дебита нефти составил 0,1-1,0 т/сут, по жидкости от 0,1-0,2 до 5-6 м/сут. Были проведены испытания разработанной системы на 5 скважинах Заречного месторождения АО «Геотех» (Татарстан) с целью определения газового фактора. Выяснилось, что система добычи нефти, создавая вакуум, приводит к обнулению газового фактора нефти, газ выкачивается из продукции скважины как минимум до 175 метров, в таком случае система добычи нефти при определенных условиях может выкачивать газ из пласта, и снижать эффект Жамена, увеличивая подвижность нефти.