СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к системе поддержания пластового давления для закачки жидкости в пласты (к установкам для заводнения продуктивных пластов).
Известна система поддержания пластового давления (см. кн. Ф.С.Абдулина «Добыча нефти и газа» М., Недра, 1983, с.58-61), включающая кустовую насосную станцию с насосом высокого давления, водоводы от кустовой насосной станции к нагнетательным скважинам, нагнетательные скважины, работающие при различных давлениях нагнетания и/или вскрывшие пласты с различными коллекторскими свойствами.
Известна система поддержания пластового давления (см. Учебное пособие «Эксплуатация систем поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений», авт. Зейгман Ю.В., Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007, с.181-188), включающая кустовую насосную станцию с насосом высокого давления, водоводы от кустовой насосной станции к нагнетательным скважинам, нагнетательные скважины, работающие при различных давлениях нагнетания и/или вскрывшие пласты с различными коллекторскими свойствами. Эти системы приняты нами за аналог и прототип.
Известные системы поддержания пластового давления для закачки жидкости в пласты имеют следующие недостатки:
- на кустовой насосной станции и в водоводах необходимо поддерживать максимальное давление, соответствующее уровню приемистости низкопроницаемого пласта, что приводит к оснащению кустовых насосных станций мощными высоконапорными насосами;
- создание высоких давлений на водоводах приводит к увеличению количества порывов на них;
- применяемая запорно-распределительная арматура (например, штуцер, регулирующий вентиль, задвижка со штуцирующими насадками) на большом количестве высокопроницаемых скважин для регулирования объемов закачиваемой технологической воды в пласты с высокой проницаемостью и повышения давления закачки в пласты с низкой проницаемостью плохо поддается управлению, своевременной замене и не может обеспечить «адресную» закачку воды с различными давлениями;
- использование штуцеров для регулирования объемов закачиваемой воды в пласты с высокой проницаемостью и повышения давления закачки в пласты с низкой проницаемостью существенно увеличивает энергетические затраты на осуществление технологии.
На реальных объектах в процессе эксплуатации месторождения выявляются скважины с пластами низкой проницаемости, требующие для своего освоения повышенных давлений нагнетания и/или скважин с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение давления в водоводах, соединенных с высокоприемистыми скважинами, за счет этого применение на кустовых насосных станциях более дешевых насосных установок с меньшим напором, снижение скорости падения динамической производительности низкопроницаемых скважин и/или скважин с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов за счет закачки воды более высокого качества из водозаборных скважин с высоконапорными насосами, увеличение срока службы и снижение вероятностей порывов на водоводах, соединенных с высокоприемистыми скважинами, за счет снижения рабочего давления, и в результате снижение материальных затрат на строительство, обслуживание и ремонт систем закачки воды.
Техническая задача решается системой поддержания пластового давления, включающей кустовую насосную станцию с насосом высокого давления с выкидным водоводом, сообщенным водоводами с нагнетательными скважинами, работающими при различных давлениях нагнетания и/или вскрывшие пласты с различными коллекторскими свойствами.
Новым является то, что система поддержания пластового давления дополнительно снабжена водозаборными скважинами с высоконапорными насосами, соединенными каждая с водоводами, идущими к нагнетательным скважинам более высокого давления нагнетания и/или с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов, при этом эти водоводы сообщены с выкидным водоводом кустовой насосной станции через регулируемое гидросопротивление. На чертеже представлена технологическая схема системы поддержания пластового давления для закачки жидкости в пласты.
Она содержит приемный водовод 1 кустовой насосной станции 2, насос высокого давления 3 кустовой насосной станции 2, выкидной водовод 4 кустовой насосной станции 2, блок гребенки 5 с задвижками 6, 7, 8, 9, водоводы 10, 11, 12, 13, нагнетательные скважины 14, 15, 16, 17, 18, вскрывшие пласты с высокой проницаемостью, нагнетательные скважины 20, 21, вскрывшие пласты с низкой проницаемостью и/или с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов. Система поддержания пластового давления дополнительно снабжена водозаборной скважиной 22 с высоконапорным насосом (на схеме не показан), соединенным водоводом 23 к нагнетательным скважинам 20, 21 более высокого давления нагнетания, и/или с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов, при этом водовод 23 сообщен с выкидным водоводом 4 кустовой насосной станции 2 через регулируемое гидросопротивление 24.
Схема работает следующим образом (см. чертеж). Осуществляют переоборудование одной из ближайшей к существующему водоводу 11 высокообводнившейся добывающей скважины в водозаборную скважину 22. Оснащают водозаборную скважину 22 погружным центробежным насосом, нагнетательную линию которого соединяют водоводом 23 с существующим водоводом 11 и нагнетательными скважинами 20, 21 более высокого давления нагнетания и/или с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов. Производительность (подача) погружного центробежного насоса водозаборной скважины 22 подбирают несколько выше (на 10-20%) суммарной приемистости нагнетательных скважин 20, 21. При этом водовод 23 сообщен с выкидным водоводом 4 кустовой насосной станции 2 через регулируемое гидросопротивление 24 (например, штуцер, регулирующий вентиль, задвижка со штуцирующими насадками). Водозаборная скважина 22 подбирается та, которая наиболее приближена к существующему водоводу 11, исходя из минимальной протяженности водовода 23, что обеспечивает минимальные капитальные затраты. Гидросопротивление 24 устанавливают вблизи места стыка водовода 23 с существующим водоводом 11 или вблизи блока гребенки 5 в зависимости от удобства управления или замены его (см. чертеж).
На водоводах 10, 12, 13, соединяющих выкидной водовод 4 кустовой насосной станции 2 через блок гребенки 5, задвижки 6, 8, 9 с нагнетательными скважинами 14, 15, 16, 17, 18, 19 с меньшим давлением нагнетания (в сравнении со скважинами 20, 21) и, вскрывшие пласты с высокой проницаемостью, установка штуцеров не требуется. Существующий насос на кустовой насосной станции заменяется на насос меньшего напора, тем самым снижается давление нагнетания технологической воды системы поддержания пластового давления.
Включают насос высокого давления 3 кустовой насосной станции 2, который обеспечивает закачку технологической воды через выкидной водовод 4, блок гребенки 5, задвижки 6, 8, 9 в нагнетательные скважины 14, 15, 16, 17, 18, 19 с меньшим давлением нагнетания, и вскрывшие пласты с высокой проницаемостью. Включают высоконапорный погружной центробежный насос водозаборной скважины 22, который обеспечивает закачку пластовой воды через водовод 23 в нагнетательные скважины 20, 21 с более высоким давлением нагнетания и/или с более высоким требованиями к качеству воды. Регулируя величину гидросопротивления 24 (например, подбором штуцера, регулирующего вентиля, задвижки со штудирующими насадками) регулируют давление и скорость закачки пластовой воды в нагнетательные скважины 20, 21. При этом пластовая вода в соответствии с заданием по закачке закачивается насосом водозаборной скважины 22 в пласты нагнетательных скважин 20, 21 более высокого давления нагнетания, и/или с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов, а незначительная часть пластовой воды пойдет по водоводу 11 через гидросопротивление 24, блок гребенки 5 и закачивается насосом высокого давления 3 кустовой насосной станции 2 по водоводам 10, 12, 13 в нагнетательные скважины 14, 15, 16, 17, 18, 19.
Пример конкретного выполнения.
Имеется задание по закачке в нагнетательные скважины. Нагнетательные скважины имеют следующие характеристики. Нагнетательные скважины 14, 15, 16, 17, 18, 19 с меньшим давлением нагнетания (в сравнении со скважинами 20, 21) и, вскрывшие пласты с высокой проницаемостью:
3
3
3
3
3
3
- скважина 14 - закачка 220 м/сут при давлении закачки 9,8 МПа, скважина 15 - закачка 210 м/сут при давлении закачки 9,8 МПа, скважина 16 - закачка 230 м/сут при давлении закачки 9,8 МПа, скважина 17 - закачка 220 м/сут при давлении закачки 9,8 МПа, скважина 18 - закачка 230 м/сут при давлении закачки 9,8 МПа, скважина 19 - закачка 220 м/cут при давлении закачки 9,8 МПа.
Нагнетательные скважины 20, 21 более высокого давления нагнетания и/или с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов:
3
3
- скважина 20 - закачка 75 м/сут при давлении закачки 12,8 МПа, скважина 21 - закачка 75 м/сут при давлении закачки 12,8 МПа.
3
3
3
3
3
3
Насос высокого давления 3 типа ЦНС 63-1100 кустовой насосной станции 2 обеспечивает закачку воды в объеме 1330 м/сут в нагнетательные скважины 14, 15, 16, 17, 18, 19 с напором 1100 метров. Высоконапорный погружной центробежный насос УЭЦН 160-1650 (учтены потери на подъем воды с водоносного пласта водозаборной скважины) водозаборной скважины 22 обеспечивает закачку пластовой воды в объеме 150 м/сут в нагнетательные скважины 20, 21. При этом незначительная часть пластовой воды в объеме 10 м/сут закачиваются насосом высокого давления 3 типа ЦНС 63-1100 3 кустовой насосной станции 2, по водоводам 10, 12, 13 в нагнетательные скважины 14, 15, 16, 17, 18, 19. Таким образом, насос высокого давления 3 типа ЦНС 63-1100 кустовой насосной станции 2 обеспечивает закачку воды в объеме 1330 м/сут в нагнетательные скважины 14, 15, 16, 17, 18, 19 с напором 1100 метров, а высоконапорный погружной центробежный насос УЭЦН 160-1650 водозаборной скважины 22 обеспечивает закачку пластовой воды в объеме 150 м/сут в нагнетательные скважины 20, 21. Суммарная закачка системы ППД составляет 1480 м/cyт (61,7 м3/ч).
Для обеспечения закачки насосом кустовой насосной станции для случая прототипа необходимо в водоводах поддерживать максимальное давление, соответствующее уровню приемистости низкопроницаемых пластов скважин 20, 21, что приводит к оснащению кустовой насосной станции 2 насосом высокого давления 3 типа ЦНС 63-1400, а также к установке минимум трех штуцеров на водоводах 10, 12, 13, соединяющих кустовую насосную станцию 2 с нагнетательными скважинами 14, 15, 16, 17, 18, 19 с меньшим давлением нагнетания (в сравнении со скважинами 20, 21) и, вскрывшие пласты с высокой проницаемостью.
В таблице представлены сравнительные показатели известной (прототипа) и предлагаемой системы поддержания пластового давления нефтяного месторождения.
ТаблицаСравнительные показатели известных и предлагаемого объекта-устройства
Показатель
Значения показателей при известной (прототип) и предлагаемой системах
известная
предлагаемая
Закачка воды, тыс.м<sup>3</sup>/год
540,2
540,2
Стоимость используемого оборудования, тыс.руб:
1960,6
1865,0
- насосный агрегат, ЦНС 63-1400
1600,0
- насосный агрегат, ЦНС 63-1100
1250,0
- погружной центробежный насос УЭЦН 160-1450
350,0
- водовод L=75 м, D=89×7 мм
144,8
- задвижка со штупирующими насадками, 1 шт.
120,2
- задвижка со штудирующими насадками, 3 шт.
360,6
Переоборудование высокообводнившейся скважины в водозаборную скважину и оснащение ее погружным центробежным насосом УЭЦН 160-1450
650,0
Удельная частота порывов на водоводах, шт./км
0,031
0,013
Затраты на ликвидацию порывов, тыс.руб/год
2200,2
922,7
Затраты энергии на закачку воды, кВт·час/год
3908,7
3272,7
Затраты энергии на закачку воды, тыс.руб./год
6371,2
5334,5
Таким образом, при меньшей стоимости оборудования - 1865 тыс.руб в предлагаемой системе поддержания пластового давления (1960,6 тыс.руб. - в известной системе поддержания пластового давления) затраты энергии на закачку воды в предлагаемой системе поддержания пластового давления на 19,4% и затраты на ликвидацию порывов в 2,4 раза ниже, чем по известной системе поддержания пластового давления.
Технико-экономическая эффективность предлагаемой системы поддержания пластового давления нефтяного месторождения достигается за счет оптимизации технологической схемы поддержания пластового давления нефтяного месторождения путем замены существующего насосного оборудования кустовых насосных станций на насосы с меньшим напором, а также дополнительного использования пластовой воды для закачки в продуктивные пласты.
3
Использование данного изобретения в нефтяной промышленности позволяет снизить затраты на единицу (1 м) закачиваемой технологической воды и, в конечном итоге, снизить себестоимость единицы добытой нефти (1 т) за счет:
- снижения давления в водоводах, соединенных с высокоприемистыми скважинами, за счет этого применение на кустовых насосных станциях более дешевых насосных установок с меньшим напором;
- снижения скорости падения динамической производительности низкопроницаемых скважин и/или скважин с более высокими требованиями к качеству воды в зависимости от коллекторских свойств пластов за счет закачки воды более высокого качества из водозаборных скважин с насосами высокого давления;
- увеличение срока службы и снижение вероятностей порывов на водоводах, соединенных с высокоприемистыми скважинами, за счет снижения рабочего давления.
Таким образом, использование данного изобретения позволит снизить материальные затраты на строительство, обслуживание и ремонт систем закачки воды.