Способ предотвращения замерзания устья водонагнетательных скважин в режиме циклического заводнения

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам предотвращения замерзания устья водонагнетательных скважин в холодное время года. Используют накопленное тепло грунта для предотвращения замерзания устья скважин. В режиме циклического заводнения при плановой закачке воды дополнительно производят накопление энергии. Для этого частично преобразуют механическую энергию потока закачиваемой воды в электрическую. Впоследствии накопленную электрическую энергию используют для принудительной циркуляции воды. Принудительную циркуляцию воды в устьевом оборудовании включают при снижении температуры воды ниже +4°С . Использование предлагаемого изобретения позволяет осуществлять циклическое заводнение не только летом, но и в зимнее время, т.е. круглогодично в автономном режиме. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к способам предотвращения замерзания устья водонагнетательных скважин в холодное время года.

Известен способ по авт. св. 1698419, основанный на использовании конвективного теплообмена между грунтом и устьем скважины, в котором конвективная передача тепла к устью скважины осуществляется с помощью термосвай и термосифинов. Недостатком способа является низкая эффективность, обусловленная переохлаждением грунта в зоне заглубления термосифонов и термосвай.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, в котором устранен вышеуказанный недостаток, является способ по патенту РФ N: 2092676, E 21 B 36/00, БИ N: 28, 1997 г. В известном способе, включающем подачу теплоносителя к устью нагнетательной скважины, согласно изобретению, предварительно осуществляют накопление тепла в грунте с последующей циркуляцией воды за счет сил конвекции при аварийном (непреднамеренном) прекращении закачки воды.

Известный способ, т.е. конвективный перенос тепла грунта к устью скважины, имеет существенный недостаток, который заключается в прекращении конвективного переноса тепла при температуре +4^oC и ниже. Причина этого физического явления заключается в том, что при +4^oC плотность воды максимальна и конвекция (циркуляция воды в устье скважины) в принципе невозможна. Это приводит к замерзанию устья при остановках скважины продолжительностью 3-5 суток.

Целью данного технического решения является повышение эффективности предотвращения замерзания устья водонагнетательных скважин в режиме циклического заводнения. Циклическое заводнение предусматривает плановую закачку воды в скважину в течение, например, 10 суток и плановую остановку закачки на такой же срок.

Поставленная цель достигается тем, что в способе предотвращения замерзания устья водонагнетательной скважины в режиме циклического заводнения, включающем использование тепла грунта, согласно изобретению, при плановой остановке закачки осуществляют принудительную циркуляцию воды в устьевом оборудовании, причем в режиме плановой закачки воды непрерывно производят накопление энергии для последующей принудительной циркуляции при плановой остановки, кроме того, предварительное накопление энергии осуществляют за счет частичного преобразования механической энергии потока закачиваемой воды в электрическую.

Суть предлагаемого технического решения заключается в том, что используется тепло грунта с глубины 1,6 м и ниже, где находится зона устойчивых положительных температур (+2,2^oC и выше) [А.В. Деточенко, А.Л, Михеев, М.М. Волков. Спутник газовика. М.: Недра, 1978, с. 91, табл. 3.11., для широты г. Уфа] . Известно, что при температуре +4^oC и ниже конвективный перенос тепла невозможен по физическим причинам, а именно при этой температуре плотность воды достигает максимума и конвективный перенос тепла к устью и, как следствие, циркуляция воды в устьевом оборудовании прекращается. В предлагаемом техническом решении, в отличие от известного способа, в период плановой остановки закачки осуществляют принудительную циркуляцию воды с помощью водяного насоса, представляющего собой крыльчатку от тахометрического расходомера ТОР-1. [Лутошкин Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды, М.: Недра, 1977, с. 35]. В замкнутом объеме заполненных водой труб для осуществления циркуляции требуется минимальное количество энергии, т.к. эта энергия расходуется лишь на преодоление сил трения воды о стенки труб. При плановом возобновлении закачки воды в скважину небольшая часть потока воды протекает через насос и приводит во вращательное движение крыльчатку. Вращение крыльчатки передается на электрический мотор-генератор, который вырабатывает постоянный электрический ток, накапливаемый аккумулятором. При следующей плановой остановке закачки накопления электрическая энергия используется для приведения в действие водяного насоса (крыльчатки). Вращение крыльчатки насоса от мотор-генератора обеспечивает принудительную циркуляцию воды в устьевом оборудовании.

Таким образом, в заявленном техническом решении положительный результат достигнут за счет использования низкотемпературного тепла грунта с температурой +2±1^oC для предотвращения замерзания устья водонагнетательной скважины в режиме циклического заводнения. В этом заключается отличие от известного способа, в котором положительный эффект (конвективный перенос тепла) прекращается при температуре +4^oC. Преодоление этого физического противоречия в предлагаемом изобретении является дополнительным техническим свойством.

Пример конкретного исполнения.

Способ осуществляют с помощью известных устройств, работающих в комплексе и синхронно с режимом циклического заводнения. Например, крыльчатку используют от тахометрического расходомера ТОР-1. [Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды, М., Недра, 1977, с. 35]. Последовательность применения способа следующая. В период плановой закачки воды в нагнетательную скважину часть механической энергии потока закачиваемой воды с помощью крыльчатки водяного насоса и электрического мотор-генератора преобразуют в постоянный электрический ток, который накапливают в аккумуляторе. В период плановой остановки закачки воды накопленную электрическую энергию используют для принудительной циркуляции воды в устьевом оборудовании. Принудительную циркуляцию воды в устьевом оборудовании включают при снижении температуры воды ниже +4^oC. До достижения этой температуры циркуляция воды осуществляется силами конвекции. Принудительная циркуляция воды позволяет более эффективно использовать низкотемпературное тепло грунта (+2±1^oC), которое недоступно при использовании известного способа, т.к. в этих условиях конвективный теплообмен невозможен по физическим причинам (см. 2 абзац, 2 стр. ).

Использование предлагаемого изобретения позволяет осуществлять циклическое заводнение не только летом, как это происходит в настоящее время, но и в зимнее время, т.е. круглогодично в автономном режиме.

Использованная литература 1. Авт. св. 1698419.

2. Патент РФ N: 2092676, E 21 B 36/00, БИ N: 28, 1977 г.

4. А.В. Деточенко, А.Л. Михеев, М.М. Волков. Спутник газовика. М.: Недра, 1978, с. 91, табл. 3.11., для широты г. Уфа.

4. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды, М.: Недра, 1977, с. 35.

Формула изобретения

1. Способ предотвращения замерзания устья водонагнетательной скважины, включающий накопление и использование тепла грунта, отличающийся тем, что в режиме циклического заводнения при плановой закачке воды дополнительно производят накопление энергии за счет частичного преобразования механической энергии потока закачиваемой воды в электрическую для последующей принудительной циркуляции воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в режиме плановой остановки закачки принудительную циркуляцию воды в устьевом оборудовании включают при снижении температуры воды ниже +4^oC.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.08.2004        БИ: 22/2004