способ эксплуатации обводненных нефтяных скважин и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ эксплуатации обводненных нефтяных скважин, включающий спуск в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб с установленными электродами и газогенератором, подачу электрического тока по кабелю от станции управления, электрохимическое воздействие на продукцию скважины и генерирование газа, энергию которого используют для подъема продукции, отличающийся тем, что газогенератор с гидроциклоном и диспергатором размещают выше пакера, где продукцию скважины разделяют на минерализованную пластовую воду и нефтегазовую смесь, а газ генерируют воздействием электрического тока на минерализованную пластовую воду, после чего минерализованную пластовую воду, газ и нефтегазовую смесь перемешивают до однородной смеси.

2. Устройство для эксплуатации обводненных нефтяных скважин, включающее колонну насосно-компрессорных труб с установленными электродами и газогенератором и станцию управления для подачи электрического тока, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено гидроциклоном для разделения продукции скважины на нефтегазовую смесь и минерализованную пластовую воду, диспергатором для перемешивания разделенных потоков и выделяемого из минерализованной воды газа до однородной нефтеводогазовой смеси и тонкостенной трубчатой диафрагмой, размещенной между анодом и катодом электрохимического реактора, выполненных трубчатыми, при этом трубчатая диафрагма разделяет межэлектродное пространство на два проточных периферийных канала для попутной минерализованной воды, а центральный канал служит для нефтегазовой смеси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и предназначено для использования при эксплуатации обводненных нефтяных скважин.

Известен газлифтный способ эксплуатации нефтяных скважин, включающий наличие источника газа высокого давления (компрессорной станции), подвод к добывающей скважине газа высокого давления, спуск в скважину насосно-компрессорных труб, ввод в поток продукции скважины сжатого газа (Учебник для студентов вузов "Технология и техника добычи нефти" под редакцией проф. А.Х. Мирзаджанзаде, М., Недра, 1986 г.).

Недостатками известного способа являются необходимость наличия компрессорной станции для компримирования попутного или природного газа до заданного давления, газоподводящих коммуникаций и газораспределительных батарей, снижение эффективности способа при повышении обводненности продукции скважины, ограничение области применения, связанное с развиваемым давлением компрессорной станцией.

Известен газлифтный способ эксплуатации нефтяных скважин, включающий наличие естественного источника газа высокого давления (газовой скважины), подачу в нефтяную скважину газа из данного источника по газопроводу с регулирующим расход газа устройством, поддержание температуры внутренней поверхности газопровода на уровне выше температуры гидратообразования любой из составных компонент газовой скважины в рабочем диапазоне параметров газа с помощью нагревателя, оборудованного микропроцессорным устройством управления (патент № 2137910, Россия, МПК⁶ Е 21 В 43/00, 43/12, опубл. 20.9.99, бюл. № 26).

Недостатками известного способа являются необходимость наличия естественного источника газа высокого давления (газовой скважины) и подогрева газа с целью предупреждения гидратообразования, наличие газоподводящих коммуникаций и газораспределительных батарей, снижение эффективности способа при повышении обводненности продукции скважины и естественном падении давления на устье газовой скважины со временем.

Наиболее близким аналогом изобретения в части способа является способ добычи нефти, включающий спуск в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб с установленными электродами, подачу электрического тока по кабелю от станции управления, электрохимическое воздействие на продукцию скважины и генерирование газа, энергию которого используют для подъема продукции (см., например, пат. РФ № 2092678, 10.10.1997).

Наиболее близким аналогом изобретения в части устройства является устройство для эксплуатации обводненных нефтяных скважин, включающее колонну насосно-компрессорных труб с установленными электродами и газогенератором и станцию управления для подачи электрического тока и генерирования газа (см., например, пат. РФ № 2092678, 10.10.1997).

Недостатками известного решения являются большие энергетические затраты на осуществление процесса электролиза воды, эмульгированной в нефти, большие удельные расходы выделяемого из попутной минерализованной воды газа для достижения заданного снижения плотности добываемой жидкости.

Большие энергетические затраты на осуществление известного способа обусловлены тем, что в нем электролизу подвергается вода, эмульгированная в нефти, а нефть и попутный газ являются диэлектриками.

Большие удельные расходы выделяемого из попутной минерализованной воды газа при осуществлении известного способа обусловлены тем, что по аналогии с ЭЛОУ (элекрообезвоживающие установки) в колонне подъемных труб будет происходить разделение продукции скважины: капельки воды, эмульгированной в нефти, будут скапливаться у внутренних стенок подъемной колонны труб (отрицательный полюс - катод) и стекать вниз, образуя водяные пробки на забое и осложняя работу скважины, а выделяемый газ, попутный газ и нефть - в центре подъемной колонны труб у электродов на кабеле (анод), что влечет за собой эффект проскальзывания выделяемого газа и увеличение его удельного расхода.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке эксплуатации обводненных нефтяных скважин, обеспечивающего повышение эффективности эксплуатации данной категории скважин путем снижения энергетических затрат на его осуществление, снижение плотности добываемой жидкости за счет увеличения объемов газа, генерируемого из попутной минерализованной пластовой воды, и снижение его удельных расходов.

Технический результат заключается в обеспечении возможности разделения продукции скважины на попутную минерализованную пластовую воду и нефтегазовую смесь, электролизе только попутной минерализованной пластовой воды и дополнительном перемешивании разделенных потоков до однородной нефтеводогазовой смеси.

Технический результат достигается тем, что по способу эксплуатации обводненных нефтяных скважин, включающему спуск в эксплуатационную колонну насосно-компрессорных труб с установленными электродами и газогенератором и подачу электрического тока по кабелю от станции управления, электрохимическое воздействие на продукцию скважины и генерирование газа, энергию которого используют для подъема продукции.

Согласно изобретению газогенератор с гидроциклоном и диспергатором размещают выше пакера, где продукцию скважины разделяют на попутную минерализованную пластовую воду и нефтегазовую смесь, а газ генерируют воздействием электрического тока от станции управления на попутную минерализованную пластовую воду, после чего минерализованную пластовую воду, газ и нефтегазовую смесь перемешивают до однородной смеси. Кроме того, устройство для эксплуатации обводненных скважин включает колонну насосно-компрессорных труб с установленными электродами, газогенератор и станцию управления для подачи электрического тока. Согласно изобретению это устройство снабжено гидроциклоном для разделения продукции скважины на нефтегазовую смесь и попутную минерализованную пластовую воду, диспергатором для перемешивания разделенных потоков и выделяемого из минерализованной пластовой воды газа до однородной нефтеводогазовой смеси и тонкостенную трубчатую диафрагму, размещенную между анодом и катодом электрохимического реактора, выполненных трубчатыми, при этом трубчатая диафрагма разделяет межэлектродное пространство на два проточных периферийных канала для попутной минерализованной воды, а центральный канал служит для нефтегазовой смеси.

На фиг.1 представлена схема осуществления способа эксплуатации обводненных нефтяных скважин.

На фиг.2 представлено устройство - скважинный газогенератор для осуществления способа эксплуатации обводненных нефтяных скважин.

Способ эксплуатации обводненных нефтяных скважин включает спуск в эксплуатационную колонну 2 насосно-компрессорных труб 3, на которых выше пакера 7 размещен скважинный газогенератор 5 с гидроциклоном и диспергатором, хвостовик с ниппель-воронкой 6, оборудованной обратным клапаном или забойным регулятором, подачу электорэнергии от станции управления 1 по специальному кабелю 4 на скважинный газогенератор 5.

Способ эксплуатации обводненных нефтяных скважин осуществляется в следующей последовательности. После вызова притока известными способами обводненная продукция из продуктивного пласта поступает на забой скважины и через хвостовик с ниппель-воронкой 6 в гидроциклон скважинного газогенератора 5, где она разделяется на два потока: попутную минерализованную пластовую воду, движущуюся вверх по периферии, и нефтегазовую смесь, движущуюся вверх по центру. Нефтегазовая смесь поступает в центральный канал трубчатого анода, а попутная минерализованная пластовая вода - в два проточных периферийных канала межэлектродного пространства электрохимического реактора, выполненного в виде трубчатых анода и катода, разделенных тонкостенной трубчатой диафрагмой, где под действием электрического тока, подаваемого по специальному кабелю 4 от станции управления 1 в результате электролиза попутной минерализованной пластовой воды, из нее выделяется газ в необходимом количестве для снижения плотности добываемой жидкости, после чего в диспергаторе скважинного газогенератора 5 происходит перемешивание двух разделенных потоков и выделяемого из минерализованной пластовой воды газа до однородной нефтеводогазовой смеси и подъем ее по колонне насосно-компрессорных труб 3 на дневную поверхность. Объем выделяемого из попутной минерализованной пластовой воды газа регулируется со станции управления 1 путем изменения напряжения и силы тока, подаваемого на электроды скважинного газогенератора 5 по специальному кабелю 4.

Устройство для эксплуатации обводненных нефтяных скважин спускается в эксплуатационную колонну 2 на колонне насосно-компрессорных труб 3 и содержит диспергатор 8, соединительную муфту 9 из диэлектрического материала с кабельным вводом, реактор электрохимический, состоящий из трубчатых анода 10 и катода 11, разделенных тонкостенной трубчатой диафрагмой 12, соединительную муфту 13 из диэлектрического материала и гидроциклон 14. Электроды (анод и катод) и диафрагма закреплены взаимно неподвижно, герметично и строго коаксиально при помощи втулок 15 из диэлектрического материала и уплотнительных колец.

Устройство работает следующим образом. После вызова притока известными способами обводненная продукция скважины поступает в гидроциклон 14, где она (продукция) разделяется на два потока: попутную минерализованную пластовую воду, движущуюся вверх по периферии, и нефтегазовую смесь, движущуюся вверх по центру. Из гидроциклона 14 нефтегазовая смесь поступает в центральный канал трубчатого анода 10 реактора электрохимического, а попутная минерализованная пластовая вода в два проточных канала межэлектродного пространства реактора электрохимического, выполненного в виде трубчатых анода 10 и катода 11, разделенных трубчатой диафрагмой 12. Под действием электрического тока, подаваемого на анод 10 и катод 11 по специальному кабелю от станции управления, в результате электролиза только попутной минерализованной пластовой воды из нее выделяется газ в необходимом количестве для снижения плотности добываемой жидкости и подъема всей продукции скважины на дневную поверхность. Далее оба разделенных потока, нефтегазовая смесь и попутная минерализованная пластовая вода с выделившимся газом поступают в диспергатор 8, где интенсивно перемешиваются до однородной нефтеводогазовой смеси, которая по колонне насосно-компрессорных труб 3 поступает на дневную поверхность. Объем выделяемого газа регулируется со станции управления путем регулирования напряжения и силы тока подаваемого на электроды реактора электрохимического скважинного газогенератора.