способ отбора жидкости из подземного резервуара

Формула изобретения

1. Способ отбора жидкости из подземного резервуара, включающий спуск эксплуатационной колонны с подъемником из труб меньшего диаметра и камерой высокого давления из труб большего диаметра, закрепленных на подъемнике переводником, нагнетание газа в подземный резервуар по межколонному пространству, выдавливание жидкости из него и кольцевого канала камеры высокого давления, подачу газа из межколонного пространства и резервуара в подъемник через камеру высокого давления и отбор жидкости из резервуара газлифтом, отличающийся тем, что верхнюю часть камеры высокого давления располагают над уровнем жидкости в резервуаре и сообщают ее с резервуаром, а подачу газа из камеры высокого давления в подъемник осуществляют через обратный клапан, при этом за камерой высокого давления создают столб жидкости и поддерживают давление нагнетания и расход газа постоянными.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачей газа в подъемник формируют в нем газожидкостную смесь и создают дополнительный перепад давления между этой смесью, которую образуют в подъемнике сразу после начала подачи газа, и жидкостью, находящейся за камерой высокого давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к отбору жидкости из подземного резервуара и может быть применено для извлечения углеводородной жидкости из истощенных нефтяных пластов в нефтяной и газовой промышленности.

Известен способ отбора жидкости из подземного резервуара газлифтом с использованием муфт с отверстиями по длине подъемника для пропуска газа из кольцевого пространства в подъемник [1]

Недостатки данного способа:

необходимость создания высокого избыточного давления в кольцевом пространстве скважины и в резервуаре, повышенный удельный расход газа для подъема жидкости из резервуара, при наличии высокопроницаемых коллекторов и низких пластовых давлений возможно оттеснение нефти из скважины в пласт.

Известен способ отбора жидкости из пласта, заключающийся в спуске двухрядного подъемника в эксплуатационную колонну скважины со ступенчатой нагнетательной колонной: в нижней части меньшего диаметра, в верхней - большего.

Газ высокого давления подают в кольцевое пространство между двумя колоннами для создания газожидкостной смеси в подъемнике с жидкостью, поступающей из пласта под пластовым давлением [1]

Недостатки данного способа:

повышенная металлоемкость конструкции газожидкостного подъемника, невозможность увеличения погружения подъемных труб путем допуска, для подъема жидкости требуется иметь запас мощности компрессорной установки для создания пускового давления, при наличии низкопроницаемых коллекторов и незначительных притоков пластовой жидкости невозможно эксплуатировать скважину с постоянным отбором жидкости из пласта.

Наиболее близок к предлагаемому газлифтный способ отбора жидкости из пласта с применением камеры замещения [2] Он предусматривает отбор жидкости из пласта при очень низких пластовых давлениях. В эксплуатационную колонну для отбора жидкости спускают подъемник, в нижней части которого устанавливают камеру замещения. Способ отбора жидкости заключается в нагнетании газа высокого давления в скважину и далее в камеру замещения с отсечкой нагнетаемого газа либо на устье скважины, либо на забое у камеры замещения. Камера замещения снабжена обратным клапаном для пропуска жидкости из пласта в подъемник и предупреждения передачи давления нагнетаемого газа в пласт. Отбор жидкости осуществляют по принципу периодической подачи газа в камеру замещения и периодического наполнения подъемника извлекаемой жидкостью с последующим ее вытеснением в виде газожидкостной смеси на дневную поверхность при атмосферном давлении на устье скважины:

Недостатки данного способа:

невозможность постоянного отбора жидкости из пласта, необходимо иметь запас мощности компрессорной установки, повышенный расход газа при периодических остановках и пусках скважины для отбора жидкости, необходимость применения сложных автоматических устройств для периодической подачи газа в подъемнике.

Цель изобретения повышение эффективности отбора жидкости из подземного резервуара и снижение энергозатрат.

Для достижения поставленной цели в скважину спускают эксплуатационную колонну с подъемником внутри нее из труб меньшего диаметра и камерой высокого давления из труб большего диаметра, закрепленных на подъемнике переводником, нагнетание газа в подземный резервуар по межколонному пространству, выдавливание жидкости из него по кольцевому каналу камеры высокого давления в подъемник, подачу газа из межколонного пространства и резервуара в подъемник и отбор жидкости из резервуара газлифтом, для чего верхнюю часть камеры высокого давления располагают над уровнем жидкости в резервуаре и сообщают ее с резервуаром, а подачу газа из камеры высокого давления в подъемник осуществляют через обратный клапан.

Отбор жидкости осуществляют следующими действиями.

Газ под рабочим давлением компрессорной установки или другого источника газа высокого давления нагнетают в скважину в межколонное пространство, создавая избыточное давление в подземном резервуаре. Нагнетаемый газ в скважину также поступает через открытую часть колонны труб большего диаметра в камеру высокого давления и далее через обратный клапан в подъемник. Газ, перемешиваясь с жидкостью, находящейся внутри подъемника, образует двухфазную газожидкостную смесь, плотность которой становится ниже плотности жидкости. Это явление приводит к возникновению перепада давления, определяемого разностью статистических давлений, создаваемых столбами одной жидкости, находящейся в подземном резервуаре и газожидкостной смеси в подъемнике. Благодаря этому происходит вытеснение жидкости из подземного резервуара в подъемник, дальнейшее образование газожидкостной смеси и, под воздействием избыточного давления в резервуаре, подъем этой смеси по подъемнику на дневную поверхность.

Данный способ осуществляют с помощью устройства.

Устройство представляет собой камеру высокого давления 1 (см. фиг. 1), состоящую из колонн труб большего 2 и меньшего 3 диаметров. Внутренняя колонна труб меньшего диаметра представляет собой подъемник газожидкостной смеси, а наружная колонна труб 2 служит для создания канала, по которому проходит газ в свободном состоянии от устья скважины в самую нижнюю часть подъемника 3. Для этого верхняя часть камеры высокого давления 1 открыта, а нижняя заглушена переводником 4, соединяющим обе колонны труб 2 и 3. В переводнике 4 расположено входное отверстие 5 с обратным клапаном 6 и выходным отверстием 7 для пропуска газа из камеры 1 во внутренне пространство подъемника 3. В переводнике также имеется проходной канал 8 для отбора жидкости из подземного резервуара.

Технологическая схема способа отбора жидкости из подземного резервуара (см. фиг. 2) включает в себя подземный резервуар 1, камеру высокого давления 2, подъемник 3, жидкость 4, уровень жидкости 5, переводник 6, обратный клапан 7, вход 8 для подачи газа в скважину, отвод двухфазного потока газожидкостной смеси 9 из подъемника 3.

Поступающий газ в подземный резервуар расходуется только на создание двухфазного потока внутри подъемника и выноса его на дневную поверхность при обязательном условии расположения верхней части камеры высокого давления 2 над уровнем жидкости 5.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1.

Подземный резервуар заполнен конденсатом плотностью 800 кг/м³. Уровень конденсата находится на 800 м ниже устья скважины. В эксплуатационную колонну спущен подъемник, состоящий из насосно-компрессорных труб, с камерой высокого давления. Подъемник спущен в подземный резервуар на глубину 1000 м, а верхняя часть камеры установлена на 5 м выше уровня жидкости. В скважину осуществили нагнетание газа с постоянным расходом от заводского источника газа с рабочим давлением 3 МПа. Вначале отбирали конденсат с дебитом 400 м³/сут. Затем после опорожнения межколонного пространства дебит конденсата снизился до 100 м³/сут и продолжал оставаться почти постоянным до самого окончания процесса отбора его из подземного резервуара (см. фиг. 3).

По сравнению с известным способом отбора конденсата [1] расход газа сократился более чем в 6 раз при меньшем давлении нагнетания на 2 МПа.

Пример 2.

Уровень жидкости находится в подземном резервуаре. В подземный резервуар спущен подъемник с камерой высокого давления, верхняя часть которой расположена в эксплуатационной колонне на 40 м выше уровня жидкости. Вначале определили необходимый расход газа при заданном рабочем давлении нагнетания 3 МПа для достижения максимально возможного отбора конденсата. Было установлено, что данная конструкция подъемника может работать с расходом газа 40000 м³/сут. Осуществив закачку газа в скважину, получили отбор конденсата 450 м³/сут, что более чем в 4 раза превысило отбор конденсата известным способом [2]

Из приведенных примеров также видно, что при любом другом способе начальное давление нагнетания газа должно быть не менее 8 МПа для жидкости плотностью 800 кг/м³ и глубине отбора 1000 м, т.е. тех же условий, что и в приведенных выше примерах.

Таким образом, повышение эффективности от внедрения предлагаемого способа заключается в повышении производительности работы газлифтной установки при сокращении расхода газа и при наличии более низких давлений нагнетания газа в межколонное пространство скважины.

Источники информации.

1. Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. И.А.Муравьев, М. Недра, 1978, с. 199, [1] [2]

2. Теория и практика газлифта. Ю.В.Зайцев. М. Недра, 1987, с.90 [3] - прототип.