способ газлифтной добычи нефти с использованием энергии горения попутного нефтяного газа в скважине

Формула изобретения

Способ газлифтной добычи нефти из скважины, заключающийся в накоплении жидкости и газа в скважине, циклическом перепуске накапливающейся жидкости из хвостовика в насосно-компрессорную трубу и выбросе столба жидкости газом, отличающийся тем, что отделяют попутный нефтяной газ из газожидкостной смеси, поступающей через рабочий клапан в нижней части погружной газлифтной установки, и направляют в верхнюю часть погружной газлифтной установки в устройство сжигания газа, куда также подают под высоким давлением воздух для создания условий горения газовоздушной смеси, и осуществляют зажигание газовоздушной смеси, обеспечивая ее высокоскоростное горение, которое сопровождается резким повышением температуры и давления, в результате чего обеспечивают открытие обратного клапана в нижней части насосно-компрессорной трубы и выброс столба жидкости газом - продуктом горения, после этого цикл отделения газа из газожидкостной смеси и его сжигания в газовоздушной смеси повторяют по мере поступления через рабочий клапан жидкости и газа из кольцевого пространства скважины в нижнюю часть погружной газлифтной установки по сигналу с наземной станции управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с применением газлифтных способов эксплуатации скважин.

Подъем жидкости из нефтяных скважин при газлифте осуществляется посредством использования энергии закачиваемого в них газа или газа, поступающего из пласта - попутного нефтяного газа (ПНГ). Преимущества такого способа заключаются в возможности эксплуатации скважин с большим газовым фактором, в малом влиянии на процесс добычи механических примесей, температуры, давления, в возможности гибко регулировать режим работы скважин, в простоте обслуживания и ремонта газлифтных скважин.

Известен способ газлифтной добычи нефти с автоматическим регулированием добывных возможностей скважин, включающий размещение на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) ниппель - воронки, скважинных камер с клапанами и регуляторов давления как нефтяной, так и газоотдающей скважинах, при этом ниппель - воронку в колонне насосно-компрессорных труб газоотдающей скважины оборудуют регулятором давления газа, поддерживающим постоянное давление после себя в ней и по всей системе подачи газа, которую выполняют с равнопроходными диаметрами до точки ввода газа в нефтяную скважину. Рабочий газлифтный клапан настраивают таким образом, что он открывается и перепускает через себя газ только при достижении заданного давления столба жидкости в точке его установки, но меньшем, чем давление газа в той же точке кольцевого пространства скважины (RU 2000110459, опубл. 10.02.2002 г.).

Недостатком известного способа является необходимость подготовки и наземного регулирования рабочего агента (газа), что требует дорогостоящих средств в обустройстве месторождения.

Известен способ газлифтной эксплуатации скважины (патент РФ № 2239696, МПК Е21В 43/00, опубл. 10.11.2004 г.), заключающийся в накоплении жидкости и газа в скважине и выбросе столба жидкости газом, причем при падении величины забойного давления до заданного минимального предела перекрывают поток газожидкостной смеси и газа в колонне подъемных труб на глубине установки рабочего газлифтного клапана, осуществляют циклический перепуск накапливающейся в скважине жидкости из хвостовика в верхнюю часть колонны подъемных труб, и в момент накопления столба жидкости заданной высоты осуществляют подачу рабочего агента в нижнюю часть внутренней полости колонны подъемных труб, причем циклический перепуск накапливающейся в скважине жидкости осуществляют в пределах минимального и максимального перепада давлений между давлением газа в кольцевом пространстве скважины и давлением газожидкостной смеси в верхней части хвостовика, а подачу газа в колонну подъемных труб осуществляют по нижнему пределу заданного перепада давлений между давлением газа в кольцевом пространстве скважины и гидростатическим давлением столба жидкости в колонне подъемных труб.

Недостатком данного способа является наличие механических исполнительных элементов, отрицательно сказывающихся на надежности, а также невозможность изменения в процессе эксплуатации режимов работы, которые зависят от пластового давления и газового фактора.

Задачей предложенного изобретения является создание эффективного и надежного способа подъема жидкости из скважины.

Технический результат использования изобретения заключается в повышении производительности, сокращении расхода электроэнергии, уменьшении затрат на эксплуатацию скважины и обеспечении управления процессом добычи.

Сущность изобретения заключается в достижении указанного технического результата в способе газлифтной добычи нефти из скважины, в котором осуществляют накопление жидкости и газа в скважине, циклический перепуск накапливающейся жидкости из хвостовика в верхнюю часть насосно-компрессорной трубы и выброс столба жидкости рабочим агентом - газом. В отличие от прототипа отделяют попутный нефтяной газ из газожидкостной смеси, поступающей через рабочий клапан в нижней части погружной газлифтной установки, и направляют в верхнюю часть погружной газлифтной установки, в устройство сжигания газа, куда также подают под высоким давлением воздух для создания условий горения газовоздушной смеси, и осуществляют зажигание газовоздушной смеси, обеспечивая ее высокоскоростное горение, которое сопровождается резким повышением температуры и давления, в результате чего обеспечивают открытие обратного клапана в нижней части насосно-компрессорной трубы и выброс столба жидкости газом - продуктом горения, после этого цикл отделения попутного нефтяного газа из газожидкостной смеси и его сжигания в газовоздушной смеси повторяют по мере поступления через рабочий клапан жидкости и попутного нефтяного газа из кольцевого пространства скважины в нижнюю часть погружной газлифтной установки по сигналу с наземной станции управления.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена принципиальная схема газлифтной установки, смонтированной на нижней части насосно-компрессорной трубы, находящейся в обсадной колонне.

Газлифтная установка для осуществления способа содержит корпус 1 в виде герметичной трубы, в нижней части которой выполнено основание 2, оснащенное рабочим клапаном 3, пропускающим скважинную газожидкостную смесь вовнутрь корпуса. В верхней; части установки содержится муфта 4, с обратным клапаном 5, соединяющая корпус 1 с НКТ 6. Внутри корпуса в верхней его части установлено устройство сжигания газа, включающее камеру 7, свечу зажигания 8 и форсунку подачи воздуха (окислителя) 9, а в нижней части корпуса установлен газоотделитель 10 с лопастным шнековым устройством 11. Под основанием корпуса 1 установлен источник высокого напряжения 12, электродвигатель 13 газоотделителя.

Наземное оборудование для работы газлифтной установки включает компрессор 14 высокого давления, станцию управления 15, трансформатор 16. От компрессора воздух под давлением подается по стальной трубке 17 к форсунке 9 устройства сжигания газа. По высоковольтному кабелю 18 напряжение от источника 12 подается на свечу зажигания 8. Силовой кабель 19 проходит вдоль НКТ и служит для подвода питания от трансформатора 16 к электродвигателю газоотделителя 13. Газлифтная установка спущена в скважину и находится в нижней части обсадной колонны 20.

Способ добычи нефти с использованием попутного нефтяного газа и газлифтной установки осуществляют следующим образом.

Спущенная в скважину на НКТ 6 газлифтная установка заполняется скважинной газожидкостной смесью, содержащей ПНГ, через рабочий клапан 3. Станция управления 15 включает электродвигатель 13 газоотделителя, который обеспечивает запуск лопастного шнекового устройства 11. Отделенный от газожидкостной смеси ПНГ начинает заполнять камеру 7 устройства сжигания газа. При заполнении камеры включают компрессор 14 высокого давления и закачивают через металлическую трубку 17 и форсунку 9 воздух в камеру 7 для образования газовоздушной смеси горения. В этот момент по сигналу от станции управления 15 включают источник высокого напряжения 12, который подает напряжение на свечу зажигания 8 устройства сжигания газа, в результате чего осуществляется зажигание и происходит высокоскоростное горение газовоздушной смеси, при этом резко повышаются температура до 1500-2000°С и давление 200 atm и более. При этом закрывается рабочий клапан 3 и открывается обратный клапан 5, через который продукт горения - газ с низким содержанием кислорода устремляется в НКТ и вверх. Смешиваясь в НКТ с жидкостью, он снижает ее плотность и создает газлифтный эффект. Таким образом, вся энергия горения ПНГ расходуется на подъем жидкости из скважины. Затем цикл повторяется. Время и скорость подъема регулируются со станции управления 15 в зависимости от дебета скважины, содержания продуктов нефтеносного пласта.

Предложенный способ добычи нефти за счет сжигания ПНГ обеспечивает наиболее эффективное его использование и одновременно решает задачу его утилизации. Преимущества данного способа заключаются в следующем.

1. Попутный нефтяной газ отделяется из газожидкостной смеси в скважине и сжигается в скважине;

2. Энергия горения ПНГ полностью расходуется на подъем жидкости, без промежуточных звеньев расходования энергии;

3. Обеспечиваются неограниченные возможности регулирования скорости подъема, соответственно производительности установки, гибкого регулирования режима работы скважин;

4. Требуется малое потребление электроэнергии, т.к. энергия расходуется только для системы розжига, отделения газа от нефти (сепарации газа) и закачки воздуха с поверхности;

5. Обеспечивается возможность отбора больших объемов жидкости;

6. Обеспечивается эксплуатация скважин с большим газовым фактором;

7. Отсутствуют сложные механизмы и трущиеся детали;

8. Малое влияние профиля ствола скважины на эффективность работы;

9. Малое влияние механических примесей, температуры, давления;

10. Большой межремонтный период работы скважин;

11. Простота обслуживания и ремонта скважин;

12. Отсутствуют начальные капитальные вложения в строительство компрессорных станций;

13. Не образуются стойкие эмульсии в процессе подъема продукции скважин;

14. Отсутствуют затраты на приобретение рабочего агента-газа.