Способ отбора жидкости из подземного резервуара

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 43/00, 43/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

"f iOJZ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ..&&&&& . . . (21) 4758554/03 (22) 24,08,89 (46) 07;07,92, Бюл, N 25 (71) Астраханский научно-исследовательский и проектный институт газОвой промышленности "АстраханьНИПИгаз" (72) В.С. Семенякин, А.3. Саушин, Е.Н. Рылов и А.И. Б нькин (53) 622.276,5 (088,8) (56) Гужов А.И. и др, Сбор, транспорт и хранение природных углеводородных газов, М.: Недра, 1978, с, 405.

Муравьев М.М, и др, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, M.: Недра, 1965 г. (54) СПОСОБ ОТБОРА ЖИДКОСТИ ИЗ ПОДЗЕМНОГО РЕЗЕРВУАРА (57) Изобретение относится к отбору жидкости из подземного резервуара и может быть

Изобретение относится к отбору жидко.— сти иэ подземного резервуара и может быть применено для извлечения углеводородных жидкостей в нефтяной и газовой промышленности.

Известен способ отбора жидкости иэ подземных резервуаров путем нагнетания газа высокого давления над поверхностью жидкости в подземный резервуар для выдавливания жидкости в подъемную колонну труб (подъемник), который располагают внутри эксплуатационной колонны.

Недостатки данного способа: — необходимость создания высокого избыточного давления в подземном резервуаре для подъема жидкости в подъемнике от башмака до устья скважины, что требует применения мощной компрессорной установки, способной создавать высокое давление;

„„5U „„1745898 А1 использовано для подъема нефтеуглеводородных жидкостей из подземных хранилищ.

Цель изобретения — повышение эффективности способа отбора жидкости при одновременном снижении энергозатрат, Способ отбора жидкости из подземного резервуара включает вытеснение жидкости из подземного резервуара нагнетанием газа по эксплуатационной колонне в подземный резервуар по кольцевому пространству между эксплуатационной и обсадной колоннами, определение давления жидкости в эксплуатационной колонне труб на уровне установки муфт, а нагнетание газа через отверстия муфт осуществляют .при давлении газа, равном этому давлению, Нижнюю часть эксплуатационной колонны под муфтой заполняют жидкостью и.создают гидрозатвор. 1 з.п.ф-лы, 5 ил, — при глубине расположения подземного резервуара, например, свыше 2000 м при закачке газа высокого давления может произойти гидроразрыв пород; — возможен прорыв газа высокого давления в подъемнике, в связи с чем в подзем ном резервуаре остается часть неизвлекаемой жидкости; — для нагнетания газа высокого давления требуется применение специальных регуляторов давления и расхода газа, работающих в зависимости от темпа снижения уровня раздела фаз газа и жидкости, и других мероприятий, что значительно удорожает обустройство и эксплуатацию подземных резервуаров.

Наиболее близок к предлагаемому газлифтный способ отбора жидкости из пласта.

Способ принят за прототип. Он предусматривает добычу жидкости, как правило, на

1745898

55 завершающей стадии разработки месторождения, когда энергии пластового газа недостаточно для подъема жидкости по фонтанным подъемникам из резервуара на дневную поверхность, Скважину, как и в предыдущем способе, оборудуют эксплуатационной колонной труб, внутри которой также располагают подъемник, Обычно эксплуатационная колонна перекрывает продуктивный пласт и имеет перфорацию против продуктивного пласта, Газлифтный способ отбора жидкости заключается в нагнетании газа высокого давления в скважину для создания двухфазного потока в подъемнике от башмака до устья скважины.

Для снижения давления, которое имеет мес-о при пуске газлифтной установки, устанавливают под статический уровень жидкости и ниже по подъемнику пусковые клапаны или пусковые отверстия.

Однако работа газлифтной установки зависит от притока жидкости из пласта за счет давления, При достижении равновесия давлений пластового и нагнетаемого газов приток жидкости к призабойной части скважины (зоне перфорации эксплуатационной колонны) прекращается. соответственно прекращается и отбор жидкости из пласта, При этом значительный объем пластовой жидкости остается в резервуаре, К недостаткам способа можно отнести и то, что во время эксплуатации установки по мере падения пластового давления необходимо менять режимные параметры работы установки, в том числе и глубину спуска подьемника. К недостаткам можно отнести и непроизводительные затраты энергии и нагнетание дополнительного обьема газа при работе газлифтной установки, когда вместо пусковых клапанов применяют пусковые отверстия.

Цель изобретения — повышение эффективности отбора жидкости из подземного резервуара и снижение энергозатрат.

Для достижения поставленной цели в скважину спускают эксплуатационную колонну с подъемником внутри нее, состоящую из труб меньшего диаметра, нагнетают газ в подземный резервуар по межколонному пространству для выдавливания из него жидкости, устанавливают муфты с отверстием по длине подъемника для пропуска газа из межколонного пространства и резервуара в подъемник для образования газожидкостной смеси с жидкостью, выдавленной из резервуара и поднимающейся внутри подъемника при соблюдении равенства давлений входящего газа через отверстие из . ежколонного пространства в подъемник и

45 внутри подъемника на уровне расположения отверстия, Сравнение предлагаемоготехнического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежной областях, не выявило технического решения, содержащего отличительные признаки данного решения. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия".

Отбор жидкости иэ подземного резервуара осуществляют следующими действиями, Газ под рабочим давлением компрессорной станции или другого источника газа высокого давления нагнетают в межколон- ное пространство, причем работа подьемника по отбору жидкости предусматривает поддержание только рабочего давления как при пуске, так и при работе подъемника.

При закачке газа в межколонное пространство в подъемном резервуаре создают избыточное давление, за счет которого выдавливают жидкость из резервуара в подьемник и создают внутри него газожидкостную смесь при проходе газа через отверстия из межколонного пространства и подземного резервуара внутрь подьемника.

Таким образом, нижняя часть подъемника, по которой поднимается одна жидкость, играет роль гидрозатвора, препятствуя прорыву свободного газа в подъемник и срыву его работы. Причем. подьемник спускают на максимально возможную глубину, вплоть до подошвы резервуара, что обеспечивает наиболее полное извлечение из него жидкости, Данный способ осуществляют с помощью устройства, представляющего собой обычный переводникдля соединения насосно-компрессорных труб подъемника с расположенным в центральной части его отверстием, перпендикулярным оси переводника, Месторасположение устройства определяют по величине рабочего давления закачиваемого в подземный резервуар газа по формуле:

Яфж где | « — рабочее давление газа на устье скважины в межколонном пространстве;

g — ускорение свободного падения;.

Р,, — плотность извлекаемой жидкости.

Поступающий в подземный резервуар газ расходуется в основном на создание двухфазного потока внутри подъемника.

При этом расход газа через отверстие может быть критическим или докритическим. При

1745898

55 критическом течении газа через отверстие имеет место равенство давлений входящего газа в подъемник и давления в самом подьемнике на уровне расположения отверстия.

8 случае же, когда давление, создаваемое восходящим двухфазным потоком, и давление на устье скважины больше давления входящего газа, имеет место докритическое течение через отверстие, В этом и другом случаях происходит извлечение жидкости из подземного резервуара благодаря наличию более высокого рабочего давления нагнетаемого в подземный резервуар газа по сравнению с противодавлением внутри подъемника и на устье скважины, Технологическая схема способа отбора жидкости из подземного резервуара (фиг,1 и 2) включает в себя подземный резервуар

1 с жидкостью, подъемник 2, жидкость 3, находящуюся в резервуаре, статический уровень 4 жидкости, отверстие 5, источник

6 давления, отвод 7 двухфазного потока газа и жидкости.

На фиг.2 статический уровень 4 жидкости находится ниже отверстия 5 в подъемнике 2. В этом случае нагнетаемый в скважину газ ссоздает давление в подземном резервуаре, вытесняя жидкость в подьемнике 2, несмотря на то, что часть газа уходит через отверстие из межколонного пространства 1 B подьемник 2, не совершая полезной работы, пока вытесняемая из резервуара жидкость 3 не поднимется внутри подъемника до места установки отверстия.

После этого дальнейший отбор жидкости происходит так же, как в газлифте.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Газ нагнетают при постоянном рабочем давлении 5,0 МПа, когда отверстие находится под статическим уровнем жидкости (фиг.2). При этом уровень жидкости в межколонном пространстве опускается, а в подьемнике поднимается до устья с последующим прорывом газа через отверстие. После прорыва газа в подъемнике от месторасположения отверстия до устья скважины устанавливается режим течения восходящего двухфазного потока, не требующий той избыточной энергии газа, которая нужна была для выдавливания жидкости в подьемнике в однофазном состоянии в этом интервале, и именуемой как пусковое давление. Эта избыточная энергия расходуется на дальнейшее вытеснение жидкости, из резервуара в подъемник, вследствие чего давление на устье скважины остается постоянным и на выходе из подъемника. В данном случае оно равно 0,5

МПа.

Пример 2. Может быть и такой случай, когда уровень жидкости находится ниже отверстия. В этом случае нагнетаемый гаэ сразу же проходит через отверстие в подъемник и далее на дневную поверхность.

Чтобы ограничить выброс газа через отверстие на дневную поверхность, отверстие подбирают по критическому расходу через него газа, т.е. задаются ограниченным его расходом.

На фиг.3 изображено устройство для осуществления способа.:

Пример 3. Подъемник с двумя отверстиями. Жидкость отбирают как в подъемнике с одним отверстием.

В данном примере показано преимущество использования двух и более отверстий, установленных по длине подъемника. Давление на выходе газожидкостной смеси на устье скважины при установке двух отверстий при одном и том же отборе жидкости

200м /сутки и одном и том же давлении з нагнетания газа 5,0 МПа составляет 1,9

МПа, что примерно в 4 раза выше по сравнению с применением одного отверстия.

Особенность работы этого подъемника заключается в подборе отверстий таким образом, чтобы давление внутри подъемника на уровне отверстий было меньше давления газа в резервуаре.

Как видно из данного примера, отбор жидкости из подземного резервуара может быть осуществлен с большой глубины эа счет возможности использования разницы в давлениях, составляющей 1,4 МПа, при давлении нагнетания газа 5,0 МПа.

Из приведенных примеров также видно, что при способе выдавливания жидкости из резервуара давление нагнетания газа должно быть не менее 8,0 МПа для жидкости плотностью 800 кг/м и глубине отбора 1000 м, т,е. при тех же условиях, что и в приведенных выше примерах.

Таким образом, повышение эффективности от внедрения предлагаемого способа заключается в поддержании на устье постоянного давления, соответствующего рабочим условиям. По сравнению с существующим газлифтным способом это обстоятельство позволяет отказаться от необходимости создания резерва мощности компрессорной установки для обеспечения условий пуска газлифтной скважины, à со способом выдавливания — располагать меньшим давлением нагнетаемого газа в межколонном пространстве на устье скважины.

1745898

Формула изобретения

1. Способ отбора жидкости из подземного резервуара, включающий вытеснение жидкости из подземного резервуара по эксплуатационной колонне нагнетанием газа в подземный резервуар по кольцевому пространству между эксплутационной и обсадной колоннами скважин и через отверстия муфт, установленных по эксплуатационной колонне, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения его эффективности при одновременном снижении энергозатрат, определяют давление жидкости в эксплуатационной колонне труб на уровне установки муфт, а нагнетание газа через отверстия муфт осуществляют при давлении газа, рав5 ном этому давлению при одновременном создании гидрозатвора в эксплуатационной колонне, 2. Способ по п.1, отличающийся

10 тем, что гидрозатвор создают путем заполнения нижней части эксплуатационной колонны до нижней муфты жидкостью, 1745898

Составитель А.Симецкая

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Б.Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2372 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4/5