устройство для добычи тяжелой вязкой нефти

Формула изобретения

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащее эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод, отличающееся тем, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым подпружиненным клапаном, верхним и нижним обратными клапанами, а рабочие отверстия состоят из трех групп - верхней, средней и нижней, крайние из которых расположены напротив нефтеносных пластов, а средняя - напротив пропластка с содержанием подвижной воды, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом выше верхнего нефтеносного пласта, пропластка с содержанием подвижной воды и нижнего нефтеносного пласта разобщено соответственно верхним, средним и нижним пакерами, причем трубопровод выше нижнего обратного клапана оснащен цилиндром плунжерного насоса с обводным каналом, при этом цилиндр плунжерного насоса сообщен с нефтеносными пластами через верхнюю и нижнюю группы рабочих отверстий посредством верхнего и нижнего обратных клапанов, а внутренняя полость трубопровода - с пропластком, содержащим подвижную воду, через среднюю группу рабочих отверстий посредством прямого подпружиненного клапана и обводного канала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти.

Известен способ добычи вязкой нефти или битума из пласта (авторское свидетельство №834339, Е21В 43/24, опубл. БИ №20 от 30.05.1981 г.), осуществляемый устройством, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями напротив продуктивного пласта.

Недостатки данного устройства:

- во-первых, закачку теплоносителя производят непосредственно в продуктивный пласт, что может быть затруднено из-за ничтожно малых значений фазовой проницаемости по флюиду-теплоносителю;

- во-вторых, в продуктивный интервал пласта теплоноситель частично оттесняет из прискважинной зоны вязкую нефть, приводя при последующей добыче к увеличению обводненности продукции, снижению проницаемости по нефти и увеличению эксплуатационных затрат;

- в-третьих, разогретая часть продуктивного пласта при последующей добыче из него продукции быстро остывает за счет выноса тепла вместе с отбираемыми флюидами, снижая проницаемость отдаленных зон продуктивного пласта;

- в четвертых, область применения устройства ограничена и осуществима только в скважинах с высоким пластовым давлением, поскольку добыча осуществляется без применения насоса.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (патент RU №2098615, Е21В 43/24, опубл. БИ №34 от 10.12.1997 г.), содержащее нагнетательные и эксплуатационные колонны с рабочими отверстиями на нижних концах, при этом нагнетательные и эксплуатационные колонны охвачены жестко соединенными с ним трубопроводами, каждый из которых выполнен с возможностью прокачки по нему теплоносителя с обеспечением циркуляции последнего с поверхности земли - нефтяной пласт - на поверхность земли.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

- во-первых, требуется как минимум две скважины (нагнетательная и эксплуатационная), и в случае отсутствия на кусте нагнетательной скважины невозможна работа устройства, а при отдаленном нахождении нагнетательной скважины от эксплуатационной возрастает длина трубопровода, связывающего их, в связи с чем увеличивается металлоемкость конструкции;

- во-вторых, продукция отбирается только за счет пластового давления в продуктивном пласте, поддерживаемого усилием нагнетания теплоносителя, что увеличивает затраты на его подготовку;

в-третьих, теплоноситель (горячий водяной пар) закачивается непосредственно в пласт, при этом максимальный прогрев приходится на нагнетательную скважину, где затрачивается большая часть тепла.

Технической задачей изобретения является исключение контакта теплоносителя с продуктами скважины, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя.

Указанная задача решается устройством для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод.

Новым является то, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен прямым подпружиненным клапаном, верхним и нижним обратными клапанами, а рабочие отверстия состоят из трех групп - верхней, средней и нижней, крайние из которых расположены напротив нефтеносных пластов, а средняя - напротив пропластка с содержанием подвижной воды, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом выше верхнего нефтеносного пласта, пропластка с содержанием подвижной воды и нижнего нефтеносного пласта разобщено, соответственно верхним, средним и нижним пакерами, причем трубопровод выше нижнего обратного клапана оснащен цилиндром плунжерного насоса с обводным каналом, при этом цилиндр плунжерного насоса сообщается с нефтеносными пластами через верхнюю и нижнюю группы рабочих отверстий посредством верхнего и нижнего обратных клапанов, а внутренняя полость трубопровода - с пропластком, содержащим подвижную воду, через среднюю группу рабочих отверстий посредством прямого подпружиненного клапана и обводного канала.

На чертеже схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процессе работы.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти состоит из эксплуатационной колонны 1 с тремя группами рабочих отверстий - верхней 2, средней 3, нижней 4, которые расположены, соответственно, напротив верхнего нефтеносного пласта 5, пропластка с содержанием подвижной воды 6 и нижнего нефтеносного пласта 7, а также трубопровода 8, представляющего собой колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), расположенного внутри эксплуатационной колонны 1.

Трубопровод 8 оснащен прямым подпружиненным клапаном 9, способным герметизировать внутреннюю полость трубопровода 8 при давлении (расчетном), превышающем давление столба разогретой тяжелой вязкой нефти в нем, а также верхним 10 и нижним 11 обратными клапанами.

Пространство между эксплуатационной колонной 1 и трубопроводом 8 разобщено выше верхнего нефтеносного пласта 5, пропластка с содержанием подвижной воды 6, нижнего нефтеносного пласта 7, соответственно верхним 12, средним 13 и нижним 14 пакерами.

Трубопровод 8 выше нижнего обратного клапана 11 оснащен цилиндром 15 плунжерного насоса 16 с обводным каналом 17. Цилиндр 15 плунжерного насоса 16 сообщается с верхним 5 и нижним 7 нефтеносными пластами через верхнюю 2 и нижнюю 4 группы рабочих отверстий посредством верхнего 10 и нижнего 11 обратных клапанов.

Внутренняя полость трубопровода 8 сообщается с пропластком, содержащим подвижную воду 6, через среднюю группу рабочих отверстий 3 посредством прямого подпружиненного клапана 9 и обводного канала 17.

Трубопровод 6 под нижним пакером 13 оснащен радиальными отверстиями 18 и опирается на забой 19.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти работает следующим образом.

Перед началом добычи тяжелой вязкой нефти из верхнего 5 и нижнего 7 нефтеносных пластов с устья скважины (не показано) по трубопроводу 8 и обводному каналу 17, через прямой подпружиненный клапан 9, достигнув расчетного давления его открытия и среднюю группу рабочих отверстий 2, нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в пропласток с содержанием подвижной воды 6. Пропласток с содержанием подвижной воды 6 разогревается и передает тепло как вниз на кровлю нижнего нефтеносного пласта 7, так и вверх на подошву верхнего нефтеносного пласта и далее прогревает верхний 5 и нижний 7 нефтеносные пласты по их высоте (мощности), причем основная зона прогрева приходится на приствольную зону эксплуатационной колонны 1, то есть районы расположения верхних 2 и нижних 3 групп рабочих отверстий эксплуатационной колонны 1.

Нагнетание теплоносителя продолжают в течение определенного времени, которое задается опытным путем и зависит от таких показателей, как глубина расположения пластов, расстояния между верхним 5 и нижним 7 нефтеносными пластами и пропластком, содержащим подвижную воду 6, степени вязкости нефти и т.п.

Прямое попадание теплоносителя в верхний 5 и нижний 7 нефтеносные пласты в процессе закачки теплоносителя исключается с помощью среднего 13 и нижнего 14 пакера, установленных соответственно выше пропластка, содержащего подвижную воду 6 и нижнего нефтеносного пласта 7.

По прошествии времени на нагнетание теплоносителя посредством привода (не показано), расположенного на устье скважины, запускают в работу плунжерный насос 16, спущенный в скважину на колонне насосных штанг 20. Плунжерный насос 16 своим цилиндром 15 герметично зафиксирован внутри трубопровода 8. Разогретая тяжелая вязкая нефть из верхнего 5 и нижнего 7 нефтеносных пластов поступает на прием плунжерного насоса 16, при этом из верхнего нефтеносного пласта 5 тяжелая вязкая нефть поступает через верхний обратный клапан 10 благодаря герметизации пространства между трубопроводом 8 и эксплуатационной колонной 1 верхним пакером 12, установленным над верхним нефтеносным пластом 5, а из нижнего нефтеносного пласта 7 - через радиальные отверстия 18 трубопровода 8 и нижний обратный клапан 11 благодаря герметизации пространства между трубопроводом 8 и эксплуатационной колонной 1 нижним пакером 14, установленным над нижним нефтеносным пластом 7.

Плунжерный насос 16 перекачивает разогретую тяжелую вязкую нефть на поверхность. В процессе перекачки на поверхность разогретой тяжелой вязкой нефти исключается попадание последней в пропласток с содержанием подвижной воды 6, поскольку прямой подпружиненный клапан 9 выполнен с возможностью герметизации внутренней полости трубопровода 8 при давлении, превышающем давление столба тяжелой вязкой нефти в нем.

По мере извлечения разогретой тяжелой вязкой нефти она остывает, и в определенный момент прекращается ее подъем на поверхность, на что реагирует датчик (не показано), установленный на устье скважины, который отключает привод плунжерного насоса 16. Далее необходимо закачивать теплоноситель и весь вышеописанный цикл повторяется, при этом в процессе закачки теплоносителя в пропласток с содержанием подвижной воды 6 прогреваются все детали устройства, имеющие контакт с тяжелой вязкой нефтью в процессе ее добычи, в том числе верхний 10 и нижний 11 обратные клапаны, что благоприятно для последующей работы устройства.

Предлагаемое устройство исключает прямое попадание теплоносителя в продукты нефтеносного пласта, поскольку закачка теплоносителя производится в пропласток, содержащий подвижную воду, служащий эффективным проводником теплоносителя в отдаленные зоны и являющийся аккумулятором тепла, передающим тепло вверх и вниз в нефтеносные пласты, при этом отбор продукции производится посредством плунжерного насоса. Теплоноситель распространяется по пропластку с содержанием подвижной воды и постепенно проникает в подошву вышележащего и кровлю нижележащего нефтеносных пластов, и помимо разогрева пласта частично выполняет роль вытесняющего агента для поддержания пластового давления.

Кроме того, повышение эффективности добычи продукции связано с прогревом нефтеносного пласта в зоне питания скважины, выполняющей роль нагнетательной и добывающей скважины. Все вышеотмеченные факторы повышают технико-экономические показатели добычи тяжелой вязкой нефти и сокращают затраты на подготовку теплоносителя.