Способ транспорта продукции скважин на месторождении и установка для его осуществления

 

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для транспорта продукции скважин при добыче высоковязкой нефти. Техническим результатом является сохранение текучести высоковязкой нефти для дальнейшего ее транспорта на центральный пункт сбора. Указанный технический результат достигается тем, что добываемую продукцию предварительно разделяют на воду, нефть и газ в нефтегазовом сепараторе, установленном наклонно в подземных условиях ниже уровня сезонного промерзания грунта. В установке нефтегазовый сепаратор размещен подземно ниже уровня сезонного промерзания грунта под углом не менее 2^о к горизонту и связан с трубопроводами вывода воды и нефти посредством шурфов с установленными в них насосами откачки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к сбору и промысловому транспорту нефти, газа и воды на нефтяных месторождениях, и может быть использована при добыче высоковязких нефтей.

Известен способ термообработки высоковязкой нефти для трубопроводного транспорта, реализованный на установке по а.с. 1164508 (о.п. 30.06.85, МПК 4 F 17 D 1/00), в которой осуществляют подогрев нефти в теплообменных аппаратах.

Установка представляет собой насосно-компрессорную станцию, состоящую из нефтепровода с резервуаром и насосами, нагревательной установки для термообработки ступенчатого гидрогазового аппарата, эжектора теплообменных аппаратов для подогрева нефти, узла очистки дымовых газов. Между аппаратом и эжектором размещен теплостойкий фильтр. В концевой части нефтепровода установлен газовый сепаратор.

Способ основан на снижении вязкости нефти за счет ее нагрева и насыщения углекислотой.

Недостатком способа и установки является сложность эксплуатации, большая металлоемкость, частичное сжигание продукции, повышение коррозионной агрессивности продукции и большие энергетические затраты.

Наиболее близким к заявленному способу в группе изобретений по количеству сходных признаков является способ сбора продукции нефтяного месторождения, включающий транспорт нефти на дожимную насосную станцию с предварительной ее сепарацией в трубном водоотделителе на воду, нефть и газ. Вода подается в системы поддержания пластового давления и далее в нагнетательные скважины, а нефть с газом - на центральный пункт сбора и подготовки нефти (патент РФ №2159892, МПК 7 F 17 D 1/00, oп. 27.11.2000 г.).

Наиболее близким по количеству сходных признаков к заявляемой установке является автономный блок системы сбора продукции нефтяного месторождения, в котором реализован вышеописанный способ по патенту РФ 2159892.

Известная установка включает систему трубопроводов для подачи продукции скважин в трубный водоотделитель для предварительной сепарации, трубопроводы для вывода воды, нефти и газа и насосы для откачки разделенных продуктов.

Использование данной установки в условиях перекачки высоковязкой нефти приводит к режиму многочасового накопления добываемой нефти в отстойнике - водоотделителе - и периодической кратковременной ее откачке. В интервале между откачками вязкая нефть теряет свою текучесть и ее транспорт становится затруднительным, а при возобновлении перекачки наблюдаются высокие пусковые давления. В зимнее время при температуре минус 30 - минус 40°С эта проблема еще более усугубляется, тем более, что трубопровод имеет незаглубленные в землю участки.

Таким образом, возникла проблема транспорта высоковязкой нефти в системе сбора продукции скважин нефтяного месторождения.

Технический результат, достигаемый при решении этой проблемы, - сохранение текучести добываемой высоковязкой нефти для дальнейшего ее транспортирования на центральный пункт сбора (ЦПС).

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-способу достигается тем, что в известном способе транспорта продукции скважин на месторождении путем предварительной сепарации на газ, нефть и воду и последующей подачи воды в систему поддержания пластового давления (ППД), а нефти и газа - на центральный пункт сбора (ЦПС), согласно изобретению предварительное накопление и сепарацию проводят в подземных условиях ниже уровня сезонного промерзания грунта.

Разделение высоковязкой продукции на нефть, газ и воду в подземной емкости, расположенной ниже уровня сезонного промерзания грунта, обеспечивает сохранение тепла добываемой продукции, сохранение исходной вязкости и облегчает транспорт высоковязкой нефти на ЦПС.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту-устройству достигается тем, что в известной установке для транспорта продукции скважин на месторождении, включающей нефтегазовый сепаратор с насосной откачкой, трубопровод подвода продукции скважин к нефтегазовому сепаратору и трубопроводы вывода воды, нефти и газа, согласно изобретению нефтегазовый сепаратор размещен подземно ниже уровня сезонного промерзания грунта под углом не менее 2° к горизонту и связан с трубопроводами вывода воды и нефти посредством шурфов с установленными в них насосами откачки воды и нефти.

Целесообразно в качестве насосов откачки воды и нефти использовать погружные диафрагменные, или погружные винтовые, или глубинные штанговые насосы.

Размещение нефтегазового сепаратора подземно ниже уровня сезонного промерзания грунта обеспечивает сохранение тепла продукции скважин в сепараторе, что облегчает ее транспорт.

Размещение нефтегазового сепаратора под углом не менее 2° к горизонту создает условия для раздельной откачки воды и обводненной нефти из емкости без ее повторного эмульгирования.

Связь нефтегазового сепаратора с трубопроводами воды и нефти посредством шурфов позволяет использовать надежные и привычные для промыслов погружные диафрагменные, винтовые или глубинные штанговые насосы, которые могут работать круглосуточно и позволяют синхронизировать темпы поступления продукции в сепаратор и ее откачки, в результате чего трубопровод откачки нефти может работать в постоянном режиме при меньших давлениях и с более низкими энергетическими затратами, чем при периодическом режиме.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - установка для транспорта продукции скважин - предназначен для осуществления другого заявленного объекта группы - способа транспорта продукции скважин, при этом оба объекта направлены на решение одной и той же проблемы с получением единого технического результата.

Сопоставление способа и устройства с соответствующими прототипами показало наличие нового действия для способа - подземной сепарации, а также нового взаимного расположения элементов - нефтегазовый сепаратор размещен подземно и связан с трубопроводами воды и нефти посредством шурфов.

Таким образом, можно сделать вывод о соответствии каждого из объектов группы изобретений критерию “новизна”.

Поиск по отличительным признакам показал отсутствие совпадающих признаков по объекту-способу, однако по объекту-устройству выявлены емкости подземные горизонтальные дренажные по ТУ 3615-023-00220322-2001, предназначенные для слива светлых и темных нефтепродуктов, нефти, масел, конденсата с кинематической (динамической) вязкостью не более 30·10^-6 м²/с (29,85 мПа·с). Назначение этих емкостей - сохранность нефти и нефтепродуктов от испарений при малых давлениях (до 0,07 МПа) вследствие уменьшения объема газового пространства с последующей периодической их откачкой.

Предлагаемая установка выполняет иную функцию - разделение продукции скважин на нефть, газ и воду с одновременной откачкой разделенных продуктов, в том числе высоковязкой нефти, в условиях, обеспечивающих ее достаточную текучесть для достижения нового технического результата - бесперебойного ее транспорта на центральный пункт сбора.

Таким образом, предлагаемая группа изобретений соответствует критерию изобретения “изобретательский уровень”.

На чертеже показана установка для транспорта продукции скважин на месторождении.

Установка включает нефтегазовый отстойник - сепаратор 1, размещенный подземно ниже сезонного уровня промерзания грунта и представляющий собой наклонную горизонтальную емкость с углом наклона 4° к горизонту с трубопроводом ввода продукции скважин 2 и трубопроводами вывода нефти 3, воды 4 и газа 5. Установка снабжена шурфами 6, 7 с насосами откачки нефти 8 и воды 9 и трубопроводами 10 и 11.

Установка работает следующим образом.

Добываемая из скважин высоковязкая нефть вместе с газом и попутной пластовой водой под давлением на устье скважин поступает сначала на групповые замерные установки (не показаны), а затем в нефтегазовый отстойник - сепаратор 1, где происходит предварительное отделение воды от нефти и газа. Вода откачивается из шурфа по мере необходимости, нефть откачивается насосами круглосуточно, газ отводится под собственным давлением на утилизацию.

Пример осуществления способа по прототипу.

В НГДУ “Аксаковнефть” на месторождении “Шафраново” добывается жидкости 49,4 м³/сут, в том числе нефти 34,3 т/сут. Вся жидкость поступает на дожимную насосную станцию (ДНС) “Шафраново” и там в течение суток накапливается в сепараторе емкостью 200 м³. Месторождения высоковязких нефтей обычно имеют низкие дебиты скважин, а насосы откачки, выпускаемые промышленностью, имеют высокую производительность, поэтому ДНС работает в режиме многочасового накопления продукции в сепараторе и периодической кратковременной откачки продукции в напорный нефтепровод.

Раз в сутки из сепаратора жидкость откачивается поршневым насосом марки НБ-125 в течение 2 часов. В зимний период времени жидкость, поступающая в сепаратор, имеет температуру +5°С. При такой температуре динамическая вязкость нефти равна 3800 мПа·с и насос откачивает продукцию на установку подготовки нефти “Раевка” (ЦПС) до октября месяца. Затем в связи с понижением температуры окружающей среды в сепараторе жидкость в течение суток охлаждается до -10°С. В связи с этим вязкость нефти повышается до 19100 мПа·с. Нефть практически теряет текучесть, и месторождение на зимний период полностью останавливается.

Пример осуществления предлагаемого способа

В зимний период времени жидкость, поступающая из скважин на предлагаемую установку, для Шафрановской нефти имеет температуру +5°С. В сепараторе жидкость частично расслаивается на нефть и воду. Так как аппарат размещен подземно, то температура жидкости в аппарате сохранится неизменной, т.е. +5°С. Глубинный штанговый насос (с производительностью 51 м³/сут) или погружной винтовой УЭВН5-63-1200 откачки нефти работает с малой производительностью круглосуточно, что позволяет синхронизировать темпы поступления продукции в сепаратор и ее откачку. В результате напорный трубопровод работает в постоянном режиме с вязкостью на входе в трубопровод около 3800 мПа·с как в летний, так и в зимний период времени. Вода периодически откачивается диафрагменным насосом УЭДН5-20-600 по мере накопления, газ отводится под собственным давлением 0,07 МПа. В результате обеспечивается круглогодичная работа месторождения.

Таким образом, предлагаемая группа изобретений позволяет сохранить необходимую текучесть высоковязкой нефти при ее добыче из скважины и обеспечить дальнейший транспорт на ЦПС при постоянном режиме откачки и с более низкими энергетическими затратами.

Формула изобретения

1. Способ транспорта продукции скважин на месторождении путем предварительной сепарации на газ, нефть и воду и последующей подачи воды в систему поддержания пластового давления, а нефти и газа - на центральный пункт сбора, отличающийся тем, что предварительную сепарацию проводят в подземных условиях ниже уровня сезонного промерзания грунта.

2. Установка для транспорта продукции скважин на месторождении, включающая нефтегазовый сепаратор с насосной откачкой, трубопровод подвода продукции скважин к нефтегазовому сепаратору и трубопроводы вывода воды, нефти и газа, отличающаяся тем, что нефтегазовый сепаратор размещен подземно ниже уровня сезонного промерзания грунта под углом не менее 2° к горизонту и связан с трубопроводами вывода воды и нефти посредством шурфов с установленными в них насосами откачки.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что в качестве насосов откачки воды и нефти используют погружные диафрагменные, или погружные винтовые, или глубинные штанговые насосы.

РИСУНКИ

Рисунок 1