способ эксплуатации водоплавающей нефтяной залежи и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ эксплуатации водоплавающей нефтяной залежи, включающий перфорирование обсадной колонны в нефтенасыщенном и водонасыщенном интервалах пласта, спуск на насосно-компрессорных трубах глубинного насоса так, чтобы он располагался выше продуктивного пласта и был соединен с колонной хвостовых труб, нижний конец которой опускают до забоя, и откачивание пластовой жидкости, отличающийся тем, что повышают скорость движения нефти в полости обсадной колонны напротив перфорации в нефтенасыщенном интервале пласта за счет сужения канала прохода нефти, для чего на конце колонны хвостовых труб укрепляют наконечник в виде обтекаемого веретенообразного тела с утолщением длиной, выбранной исходя из протяженности нефтенасыщенного интервала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в стенках нижней части колонны хвостовых труб выполняют отверстия для добываемой нефти.

3. Устройство для эксплуатации водоплавающей нефтяной залежи, содержащее колонну насосно-компрессорных труб с глубинным насосом и колонну хвостовых труб, прикрепленную к указанному насосу, опущенные в обсадную колонну, перфорированную как в нефтенасыщенном, так и в водонасыщенном интервалах пласта, отличающееся тем, что на конце колонны хвостовых труб укреплен наконечник в виде обтекаемого веретенообразного тела с утолщением длиной, выбранной исходя из протяженности нефтенасыщенного интервала, и такой длины колонны хвостовых труб, чтобы указанное утолщение располагалось в нефтенасыщенном интервале пласта.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в стенках нижней части колонны хвостовых труб выполнены отверстия для добываемой нефти.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации водоплавающих нефтяных залежей, в которых продуктивный пласт разделен на водонасыщенный и нефтенасыщенный интервалы.

Известен способ разработки нефтяной залежи по а.с. 1719621 SU, Е 21 В 43/20, 15.03.92 [1], который предполагает постоянное отслеживание положения водонефтяного контакта, изоляцию водопритоков и последующую перфорацию скважин выше созданного экрана. Однако, для нефтяных месторождений, находящихся на поздних стадиях разработки, свойственно постоянное перемещение водонефтяного контакта (ВНК) вверх, что, благодаря наличию вертикальной составляющей проницаемости коллектора, обуславливает подтягивание к верхним перфорационным отверстиям водяного конуса и перекрытие им каналов поступления нефти из нефтенасыщенной части пласта. Это снижает эффективность способа, который также связан со значительными затратами на трудоемкие изоляционные и повторные прострелочные работы.

Известен также способ доразработки водоплавающих нефтяных залежей, согласно которому перфорируют как нефтенасыщенный, так и водонасыщенный интервалы пласта, устанавливают пакер в обсадной колонне на уровне водонефтяного контакта и в процессе добычи закачивают в водонасыщенный интервал пласта часть добываемой жидкости из нефтенасыщенного интервала пласта. Процесс закачки указанной части жидкости осуществляется за счет обратного хода плунжера, патент 2175377 RU, Е 21 В 43/00, 27.10.2001 [2].

Недостатком указанного способа является пониженная нефтеотдача за счет того, что часть добываемой нефти возвращается в пласт. Кроме того, способ осуществим только с насосными установками, имеющими рабочие органы, совершающие возвратно-поступательное движение, например, со штанговыми глубинными насосами (ШГН).

Известен способ эксплуатации обводненной нефтяной залежи, пригодный также и для разработки водоплавающей нефтяной залежи, согласно которому перфорируют обсадную колонну в нефтенасыщенном и водонасыщенном интервалах пласта, устанавливают глубинный насос с прикрепленной к нему колонной хвостовых труб и обратным клапаном на конце, и добывают пластовую жидкость путем ее откачивания, патент 2065026 RU, Е 21 В 43/00, 10.08.96 [3] - прототип. Указанный способ позволяет отбирать продукцию одновременно из нефтенасыщенного и водонасыщенного интервалов без образования водяного конуса.

Недостатком способа является пониженная эффективность нефтеотдачи в силу того, что забойное давление как для нефтенасыщенного, так и для водонасыщенного интервалов одинаково. Следовательно, и вода, и нефть отбираются с одинаковой интенсивностью. При большой обводненности доля нефти в поднимаемой жидкости невелика.

Известно устройство для эксплуатации водоплавающей нефтяной залежи, содержащее колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с глубинным насосом и колонну труб, прикрепленную к указанному насосу снизу, а также пакер, два плунжера и два клапана [2]. Устройство осуществляет подачу части добываемой жидкости в водонасыщенный интервал пласта за счет обратного хода плунжера насоса.

Недостатком указанного устройства является сложность, что снижает его надежность. Кроме того, указанное устройство работоспособно только при его эксплуатации совместно с ШГН, имеющим плунжер с возвратно-поступательным движением.

Известно также устройство для эксплуатации нефтяной залежи, содержащее колонну НКТ с глубинным насосом и колонну хвостовых труб с обратным клапаном на конце, прикрепленную к указанному насосу, опущенные в обсадную колонну, перфорированную как в нефтенасыщенном, так и в водонасыщенном интервалах пласта [3] -прототип.

Недостатком устройства является то, что с его помощью создается одинаковое забойное давление как для нефтенасыщенного, так и для водонасыщенного интервалов пласта. Это приводит к тому, что как нефть, так и вода извлекаются из пласта с одинаковой интенсивностью. При высокой обводненности это снижает долю нефти в откачиваемой жидкости.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа эксплуатации водоплавающей нефтяной залежи и устройства для осуществления указанного способа за счет более интенсивного извлечения из пласта нефтяной фазы, т.е. повышение нефтеотдачи.

Поставленная задача решается тем, что в способе эксплуатации водоплавающей нефтяной залежи, включающем перфорирование обсадной колонны в нефтенасыщенном и водонасыщенном интервалах пласта, спуск на насосно-компрессорных трубах глубинного насоса так, чтобы он располагался выше продуктивного пласта и был соединен с колонной хвостовых труб, нижний конец которой опускают до забоя, и откачивание пластовой жидкости, повышают скорость движения нефти в полости обсадной колонны напротив перфорации в нефтенасыщенном интервале пласта за счет сужения канала прохода нефти, для чего на конце колонны хвостовых труб укрепляют наконечник в виде обтекаемого веретенообразного тела с утолщением длиной, выбранной исходя из протяженности нефтенасыщенного интервала.

В стенках нижней части колонны хвостовых труб выполняют отверстия для добываемой нефти.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для эксплуатации водоплавающей нефтяной залежи, содержащем колонну НКТ с глубинным насосом и колонну хвостовых труб, прикрепленную к указанному насосу, опущенные в обсадную колонну, перфорированную как в нефтенасыщенном, так и в водонасыщенном интервалах пласта, на конце колонны хвостовых труб укреплен наконечник в виде обтеваемого веретенообразного тела с утолщением длиной, выбранной исходя из протяженности нефтенасыщенного интервала, и такой длиной колонны хвостовых труб, чтобы указанное утолщение располагалось в нефтенасыщенном интервале пласта.

В стенках нижней части колонны хвостовых труб выполнены отверстия для добываемой нефти.

Повышение скорости движения нефти за счет сужения канала прохода нефти, в соответствии с известным законом Бернулли, дополнительно снижает давление движущейся нефти в месте сужения. Этот эффект широко применяется в ряде технических устройств, таких как карбюратор, струйный насос и т. п.

В практике эксплуатации нефтяных залежей сужение канала прохода нефти проще всего осуществить за счет установки обтекаемого веретенообразного тела с утолщением таким образом, чтобы указанное утолщение было расположено напротив нефтенасыщенного интервала пласта. Это приводит к тому, что в данной области увеличивается скорость движения добываемой нефти и, следовательно, дополнительно снижается забойное давление. Это увеличивает депрессию на пласт в нефтенасыщенном интервале и делает ее большей, чем депрессия в водонасыщенном интервале. Соответственно, это увеличивает вынос нефти из нефтенасыщенного интервала и повышает нефтеотдачу.

По результатам патентных исследований применение этого эффекта в области эксплуатации водоплавающих нефтяных залежей не обнаружено. Следовательно, заявляемые способ и устройство обладают признаками новизны и изобретательского уровня.

Сущность заявляемых способа и устройства поясняется на фиг.1. На фиг.1: 1 - колонна обсадных труб;

2 - колонна насосно-компрессорных труб;

3 - глубинный насос;

4 - колонна хвостовых труб;

5 - наконечник в виде обтекаемого веретенообразного тела;

6 - утолщение;

7 - перфорация обсадных труб;

8 - нефтенасыщенный интервал;

9 - водонасыщенный интервал;

10 - поверхность водонефтяного контакта;

11 - отверстия в нижней части колонны хвостовых труб;

Р^н_заб - забойное давление в нефтенасыщенном интервале пласта;

Р^в _заб - забойное давление в водонасыщенном интервале пласта.

На фиг.2, 3 показаны сечения устройства.

Способ осуществляется работой устройства. Колонна обсадных труб 1 имеет перфорацию 7, расположенную как в нефтенасыщенном, так и в водонасыщенном интервалах 8 и 9, которые разделены поверхностью водонефтяного контакта 10. Глубинный насос 3 опущен в обсадную колонну 1 на колонне НКТ 2. В качестве глубинного насоса может быть использовано любое известное устройство, например, ШГН, электроцентробежный насос (УЭЦН), и другие. К нижней части глубинного насоса 3 крепится колонна хвостовых труб 4. Для возможности прокачки добываемой жидкости через полость колонны хвостовых труб, например, при использовании ШГН в нижней части колонны 4 выполнены отверстия 11. К нижнему концу колонны 4 прикреплен наконечник в виде обтекаемого веретенообразного тела 5 с утолщением 6. В качестве хвостовых труб могут быть использованы любые трубы, обеспечивающие необходимую прочность крепления и вес которых не превышает допустимую нагрузку на конструкцию погружной насосной установки, например трубы НКТ, полые штанги от ШГН, трубы из легких сплавов и т.п. Длины колонны НКТ 2 и колонны хвостовых труб 4 выбраны так, чтобы утолщение 6 было расположено напротив перфорации нефтенасыщенного интервала 8.

При включении глубинного насоса 3 и с началом откачки жидкости давление в области перфорации 7 снижается. Это создает депрессию на пласт и обеспечивает приток пластовой жидкости как из водонасыщенного, так и из нефтенасыщенного интервалов, в забой обсадной колонны.

Добываемая пластовая жидкость, как вода, так и нeфть, движется к приему глубинного насоса 3 через кольцевую полость между колонной обсадных труб 1 и колонной хвостовых труб 4 (для УЭЦН) или через отверстия 11 и полость хвостовых труб 4 (преимущественно для ШГН). При этом пластовая жидкость, двужущаяся из области ниже места установки веретенообразного тела 5, обтекает указанное тело. Поскольку площадь сечения канала прохода жидкости между утолщением 6 тела 5 и стенкой обсадной колонны 1 существенно меньше, чем в других областях в полости обсадной колонны 1, скорость движения жидкости в указанном канале резко возрастает по сравнению со скоростью движения в области водонасыщенного интервала. В соответствии с законом Бернулли, это приводит к тому, что давление жидкости Р^н_заб в области нефтенасыщенного интервала дополнительно падает и становится меньше, чем давление Р^в_заб в области водонасыщенного интервала. Это вызывает дополнительную депрессию на нефтенасыщенный интервал пласта и увеличивает приток нефти в скважину при неизменном количестве добываемой воды.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его реализации позволяют повысить интенсивность извлечения из пласта нефтяной фазы и тем самым увеличить долю нефти в добываемой пластовой жидкости, т.е. повысить нефтеотдачу.

Источники информации

1. Способ разработки нефтяной залежи. Описание к авторскому свидетельству 1719621 SU, Е 21 В 43/20. Опубл. 15.03.92.

2. Способ добычи нефти на поздних стадиях разработки и устройство для его осуществления. Пат. 2175377 RU, Е 21 В 43/00, Опубл. 27.10.01.

3. Способ добычи обводненной нефти. Пат. 2065026 RU, Е 21 В 43/00, Опубл. 10.08.96.