способ эксплуатации нефтегазового месторождения

Формула изобретения

Способ эксплуатации нефтегазового месторождения, включающий регулирование производительности глубинных насосов по давлениям на приеме насоса и устье скважины и температуре внутри погружного электродвигателя (ПЭД) путем изменения частоты тока питания электродвигателя, отличающийся тем, что на выходе из насоса устанавливается дополнительный датчик измерения температуры с тем, чтобы температура добываемой нефти внутри глубинного насоса была заведомо выше температуры начала кристаллизации парафина из нефти благодаря регулированию производительности насоса за счет изменения частоты электротока питания ПЭД.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к добыче высоковязкой нефти с повышенным содержанием парафинов с помощью скважинных глубинных насосных установок.

Общеизвестно, что выпадение из нефти парафинов является процессом термобарическим, т.е. зависимым от давления и температуры нефти /1, 2/.

Большинство глубинных (погружных) электродвигателей (ПЭД), обеспечивающих работу насосов, нагреваются сами и способны значительно прогреть добываемую пластовую жидкость, этот механизм описан, в частности, в патенте КНР на изобретение /3/. Недостатком является то, что в изобретении отсутствует организация контроля за температурой в зоне глубинного насоса и ПЭД. Отсутствует в изобретении также возможность регулирования этой температуры путем изменения производительности ПЭД и глубинного насоса.

Известно изобретение РФ /4/, в котором предусмотрена установка датчиков давления и температуры на любом необходимом участке скважины от продуктивного пласта до устья с тем, чтобы их показания передавать в наземный блок (п.8, 9 и 10 изобретения) приемлемым способом. В изобретении отсутствует способ регулирования производительности глубинного насоса для оптимизации таких параметров как давление и температура на приеме насоса.

Наиболее близким по сущности заявляемому способу является изобретение по патенту РФ /5/, по которому температура дистанционно замеряется внутри ПЭД и поддерживается в заданных пределах путем регулирования числа оборотов электродвигателя с помощью изменения частоты питающего тока. В изобретении не предусмотрена возможность поддержания температуры добываемой нефти в зоне глубинного насоса выше температуры начала кристаллизации парафина из нефти, так как единственный дистанционный термометр находится внутри корпуса погружного электродвигателя. Этот термометр служит для того, чтобы температура в ПЭД не повысилась выше критического значения из-за резкого снижения притока жидкости в скважину. По изобретению пластовая жидкость будет добываться с производительностью глубинного насоса, согласованной с тремя параметрами: давлениями на приеме насоса и устье скважины, а также температурой внутри ПЭД. Между тем температура в ПЭД может поддерживаться в таких пределах, что в насосе температура поступающей жидкости станет ниже температуры начала кристаллизации парафина из нефти. Это приведет к их выпадению, засорению рабочих органов глубинного насоса отложениями из парафинов. Насос будет работать с меньшей производительностью или же для поддержания нужной производительности глубинного насоса понадобится больший расход электроэнергии погружным электродвигателем.

Целью изобретения является создание эффективной технологии эксплуатации нефтяного месторождения скважинными глубинными насосами с погружным электроприводом, при которой исключалось бы выпадение парафинов в глубинном насосе.

Цель выполняется тем, что в способе скважинной эксплуатации нефтяного месторождения с помощью глубинных насосов, предусматривающем регулирование производительности насосов по давлениям на приеме насоса и устье скважины и температуре внутри погружного электродвигателя, дополнительно на выходе из насоса устанавливается дистанционный датчик измерения температуры с тем, чтобы температура добываемой нефти внутри глубинного насоса была заведомо выше температуры начала кристаллизации парафина из нефти (Ткр.п.) путем регулирования производительности погружного электродвигателя изменением частоты питающего электротока.

Для большинства месторождений нефти Волго-Уральской провинции искомая температура Ткр.п. в скважинных условиях находится в пределах 20÷40°С, в то время как критической для благополучной работы ПЭД является температура в 80°С и более. Для разогрева поднимающейся вдоль корпуса погружного электродвигателя нефти температура внутри ПЭД Тпэд должна быть достаточно большой и не более критической Ткрит., а скорость подъема нефти сравнительно невысокой для того, чтобы температура на выходе из насоса Тн была более чем Ткр.п., т.е. выполнялось условие: Тн>Ткр.п.

Предлагаемый способ эксплуатации месторождения глубинными насосами объясняется по схеме на чертеже. В скважину 1 спускается на лифтовых трубах глубинный насос 2 и его погружной электродвигатель 3. На входе в насос установлен датчик измерения давления 4, на выходе из насоса находится датчик измерения температуры 5 и такой же датчик 5 установлен внутри погружного электродвигателя 3. Все датчики давления и температуры 4 и 5 соединены бронированными электрическими кабелями 6 со вторичным прибором датчиков - контроллером 7, который в свою очередь подает необходимые команды частотному регулятору тока станции управления ПЭД 8. Погружной электродвигатель 3 и станция управления 8 соединены силовым кабелем 9.

Способ эксплуатации выполняется следующими процедурами.

1. По критерию «оптимальное давление на приеме насоса» устанавливается производительность насоса путем регуляции частоты тока питания ПЭД.

2. После этого на контроллер 7 поступают установившиеся значения Тн и Тпэд, которые сравниваются с пороговыми значениями, а именно с Ткр.п. и Ткрит.

3. Если температура нефти на выходе из насоса не будет превышать Ткр.п., а температура внутри погружного электродвигателя будет значительно ниже критической величины Ткрит., то контроллер 7 подаст команду на частотный регулятор станции управления 8 в сторону снижения производительности ПЭД на определенную величину, например на 10% от установившегося значения. Это приведет к снижению подачи глубинного насоса 2. Увеличится время контакта поднимающейся нефти с корпусом ПЭД, а это уже приведет к еще большему разогреву нефти.

4. Это ступенчатое разогревание добываемой парафинистой нефти приведет к тому, что ее температура на выходе из глубинного насоса будет выше температуры начала кристаллизации парафина из нефти, т.е. будет выполняться основное условие благополучной работы насоса

Тн>Ткр.п.

5. Если температура Тн еще не достигнет Ткр.п., а Тпэд уже станет близкой к Ткрит., то контроллер 7 уже не будет снижать производительность ПЭД для его сохранности.

Данное предложение направлено на безаварийную добычу парафинистых и высоковязких нефтей с помощью глубинных насосов, приводимых в действие с помощью погружных электродвигателей. При их работе выделяется определенное количество теплоты, способное значительно поднять температуру добываемой нефти.

Замеры температуры над действующими глубинными насосами с ПЭД на нескольких скважинах с небольшими дебитами жидкости (до 20 м³/сут) показали то, что температура в лифтовых трубах над насосом доходит до 40-45°С. Для поддержания таких высоких температур Тн>Ткр.п. будет необходимым оптимизация производительности существующих ПЭД и насосов в сторону снижения. Это несколько снизит текущую добычу нефти, но потери эти компенсируются тем, что глубинный насос не будет забиваться отложениями из парафинов, будет длительно и эффективно добывать парафинистую нефть.

В отличие от прототипа предложено контролировать температурное состояние нефти в насосном оборудовании по параметру «температура начала кристаллизации парафина из нефти». Для этого дополнительный датчик измерения температуры, связанный со станцией управления погружного электродвигателя, необходимо установить на выходе из глубинного насоса. На наш взгляд, эти два предложения вносят новое техническое решение в добычу парафинистых нефтей без применения дорогостоящего оборудования и технологий.

Источники информации

1. Лысенко В.Д. Проектирование разработки нефтяных месторождений. - М., Недра, 1987. - 247 с. (стр.104).

2. Мазепа Б.А. Парафинизация нефтесборных систем и промыслового оборудования. - М., Недра. - 183 с. (стр.6÷11).

3. Патент КНР № ЕА 009268 В1 на изобретение «Погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением». Опубликован 28.12.2007.

4. Патент РФ № 2249108 на изобретение «Устройство для измерения внутрискважинных параметров». Опубликован 27.03.2005.

5. Патент РФ № 2140523 на изобретение «Способ автоматического регулирования режима работы скважины, оборудованной погружным центробежным электронасосом». Опубликован 27.10.1999.