Способ добычи газа и нефти и устройство для его осуществления

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи кашеобразного флюида и извлечения остатков нефти и газа из выработанных скважин, а также при необходимости и для повышения дебита обычных скважин - вертикальных, наклонных, горизонтальных, однопластовых и многопластовых. Техническим результатом является повышение коэффициента извлекаемости продукта. Способ включает установку добычного насоса с разводкой труб и воздействие на продуктивный пласт в скважине, нагретой жидкостью, и депрессией. Нагрев жидкости выполняют в зумпфе скважины, для чего жидкость подают от устья по трубам в зумпф скважины. Депрессию создают путем прокачки расчетной части жидкости через струйные насосы, установленные над продуктивным пластом и прокачивающие флюид от забоя скважины для создания депрессии. Расчет объема жидкости, прокачиваемой через струйные насосы, выполняют из условия обеспечения производительности насосов, равной или превышающей объем уходящего от забоя флюида. При необходимости повышения дебита скважины в ней выполняют два горизонтальных участка: в продуктивном пласте и в зумпфе скважины. В качестве источника нагрева жидкости используют тепло земли в зумпфе рабочей скважины. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к газовой и нефтяной промышленности и может быть использовано в первую очередь для добычи кашеобразного газа и извлечения остатков нефти и газа из выработанных скважин, а также при необходимости и для повышения дебита обычных скважин - вертикальных, наклонных, горизонтальных, однопластовых и многопластовых.

Широко известна добыча газа и нефти со свободным их выходом из скважины или с их откачкой из скважины добычными насосами (В.Е.Гавура. Геология и разработка нефтяных и газонефтяных месторождений. М., ВНИИ, 1995).

Недостатком известных способов добычи является то, что по мере выработки пластов дебит падает, и добыча прекращается при выработке пласта всего на 18-22%.

Этот недостаток частично устранен в способе добычи с дополнительным воздействием на пласт разными методами: нагретой жидкостью, депрессией за счет спуска насоса на большую глубину, нагнетательной жидкостью или газом и т. д. (Е.А.Молчанова, Ф.С.Сорина, Т.В.Мельникова. Методы повышения нефте- и газоотдачи пластов при эксплуатации скважин. М., ИНИЦ Роспатента, 2002).

Дополнительное воздействие на пласт обеспечивает увеличение объемов добычи из пласта до 30%, однако остальные объемы флюида остаются неизвлеченными.

Вообще же нерешенной проблемой остается пока добыча больших запасов рафинированного кашеобразного газа.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение коэффициента извлекаемости продукта как с работающих, так и с выработанных пластов, в том числе и из пластов с кашеобразным газом.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного изобретения, является обеспечение возможности добычи кашеобразного газа и неизвлекаемых в настоящее время остатков нефти и газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе добычи газа и нефти, включающем установку добычного насоса с разводкой труб и воздействие на продуктивный пласт в скважине нагретой жидкостью и депрессией, согласно изобретению нагрев жидкости выполняют в углублении рабочей скважины, для чего жидкость подают от устья по трубам в зумф углубления, а депрессию создают путем прокачки расчетной части нагнетательной жидкости через струйные насосы, установленные над продуктивным пластом и отсасывающие флюид от забоя скважины для создания депрессии; расчет объема жидкости, прокачиваемой через струйные насосы, выполняют из условия обеспечения производительности насосов, равной или превышающей объем уходящей от забоя жидкости; при необходимости повышения дебита скважины в ней выполняют два горизонтальных участка: в продуктивном пласте и в зумфе углубления скважины.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для осуществления способа добычи газа и нефти, включающем добычной насос, разводку труб, источник нагрева жидкости и источник депрессии на пласт, согласно изобретению на поверхности установлен насос для подачи жидкости из бака по трубам от устья в зумф углубления рабочей скважины; на трубах на расстоянии выше продуктивного пласта установлены струйные насосы, рассчитанные для подачи в них части жидкости из труб и для отсоса флюида от забоя скважины указанной частью жидкости с созданием депрессии на пласт; на устье скважины смонтирована труба от межтрубья скважины в бак; бак подключен к средствам сбора, отстоя, сепарации, подготовки и транспорта газа или нефти; в качестве источника нагрева жидкости использовано тепло земли в углублении рабочей скважины.

Выполнение нагрева жидкости в углублении рабочей скважины за счет подачи жидкости от устья по трубам в зумф этого углубления обеспечивает постоянный, стабильный и беззатратный метод нагрева жидкости, что гарантирует такой же постоянный нагрев продуктивного пласта для повышения его дебита и коэффициента извлечения флюида из него.

Создание депрессии на продуктивный пласт путем прокачки расчетной части нагнетательной жидкости через струйные насосы обеспечивает, во-первых, простоту технологии создания депрессии, а во-вторых, надежную работу технологии, так как струйные насосы не боятся включений газа в прокачиваемой жидкости.

Расположение струйных насосов над продуктивным пластом обеспечивает максимально возможную величину депрессии, обеспечивающую максимальное, почти полное извлечение флюида из пласта.

Отсос флюида от забоя скважины струйным насосом для создания депрессии обеспечивает наиболее простой и надежный способ создания глубокой депрессии, гарантировано обеспечивающей почти полное извлечение флюида из пласта, в том числе кашеобразного газа и неизвлекаемых в настоящее время остатков нефти и газа, достигающих 70% запасов продукта в пласте.

Расчет объема прокачиваемой через струйные насосы жидкости из условия обеспечения производительности насосов, равной или превышающей объем уходящей от забоя жидкости, обеспечивает надежную откачку продукта от забоя пласта с созданием депрессии на пласт, стимулирующей выход продукта из пласта в скважину.

Выполнение двух горизонтальных участков - в продуктивном пласте и в зумфе углубления скважины - обеспечивает, во-первых, более глубокий прогрев жидкости в зумфе до более высоких температур, во-вторых, нагрев продуктивного пласта нагретой жидкостью до более высокой температуры, что увеличит его продуктивность, в-третьих, большой объем продуктивного пласта на горизонтальном участке обеспечивает рост объема дебита пласта пропорционально длине участка. Выполнение предложенного способа в вертикальных и наклонных скважинах обеспечивает значительно меньший дебит скважин, но почти полное извлечение продукта из пластов все равно обеспечивается.

Установка на поверхности насоса для подачи жидкости из бака по трубам от устья в зумф углубления рабочей скважины обеспечивает, во-первых, постоянную подачу жидкости в зумф, где она постоянно подогревается; во-вторых, постоянную подачу подогретой жидкости из зумфа в продуктивный пласт для теплового воздействия на него; в-третьих, постоянную подачу жидкости от забоя с добытым из пласта флюидом на поверхность в бак; в-четвертых, работу струйного насоса для откачки флюида от забоя и создания депрессии на пласт; в-пятых, создание кольцевой схемы для рабочей жидкости, что избавляет от необходимости постоянной подачи все новой жидкости в объемах целых рек, и обеспечение постоянной работы небольшого объема одной и той же жидкости; в-шестых, позволяет создать способ и устройство для невиданных ранее возможностей извлекать неизвлекаемые ранее продукты как с невыработанных, так и с выработанных пластов, как с поддающихся, так и с неподдающихся ранее к извлечению продуктов пласта.

То, что на трубах на расстоянии выше продуктивного пласта установлены струйные насосы, рассчитанные для подачи в них части жидкости из труб и для отсоса флюида от забоя скважины указанной частью жидкости, обеспечивает уникальную возможность откачивать флюид от забоя пласта, создавая депрессию на пласт и тем самым стимулируя выход продукта из пласта.

Установка на устье скважины трубы обеспечивает подачу флюида из скважины в бак, откуда часть жидкости насос на поверхности отправит в кольцевую схему, а вторая часть жидкости уйдет в транспортную систему.

Подключение бака к средствам сбора, отстоя, сепарации, подготовки и транспорта газа и нефти обеспечивает возможность отправить добытые продукты по месту назначения.

То, что в качестве источника нагрева жидкости использовано тепло земли в углублении рабочей скважины, обеспечивает постоянный и бесконечный источник нагрева, исключающий необходимость энергетических затрат на подогрев жидкости и обеспечивающий достижение запланированного технического результата по извлечению неизвлекаемых в настоящее время продуктов.

Предложенное устройство, позволяющее реализовать способ добычи газа и нефти, показано на чертеже, где изображен продольный разрез наиболее высокопроизводительного варианта устройства, предназначенного для работы в скважине с двумя горизонтальными участками.

Устройство содержит насос 1 на поверхности для подачи жидкости из бака 2 по трубам 3 от устья в зумф углубления рабочей скважины. На трубах 3 на расстоянии выше продуктивного пласта установлены струйные насосы 4, рассчитанные для подачи в них части жидкости из труб 3 и для отсоса флюида от забоя скважины указанной частью жидкости с созданием депрессии на пласт. На устье скважины смонтирована труба 5 от межтрубья скважины в бак 2. Бак 2 подключен к средствам сбора, отстоя, сепарации, подготовки и транспорта газа или нефти.

В качестве источника нагрева жидкости использовано тепло земли в углублении рабочей скважины.

Устройство работает следующим образом.

В подготовленную скважину с двумя горизонтальными участками на глубинах, например, 600 м в зоне продуктивного пласта с кашеобразным газом и 6000 м в углублении скважины, где температура нагрева земли достигает 200°С, опускают трубы 3 на глубину 6000 м в зумф горизонтального участка. В верхней части труб 3 над продуктивным пластом устанавливают струйные насосы 4. Затем подключают к трубам 3 насос 1, а к устью трубу 5 к установленному для приема жидкости баку 2, подсоединенному также к насосу 1.

После этого включают насос 1 и подают рабочую жидкость из бака 2 в трубы 3 к струйным насосам 4 и в зумф горизонтального участка углубления скважины на глубину 6000 м.

Жидкость нагревается в горизонтальном участке зумфа до +200°С и поступает по скважине вверх в горизонтальный участок продуктивного пласта.

Под действием высокой температуры кашеобразный газ превращается в газообразный и уходит вместе с рабочей жидкостью к устью, уменьшая удельный вес жидкости и создавая тем самым депрессию на продуктивный пласт.

Струйные насосы 4 отсасывают весь объем жидкости с газом от забоя и создают еще большую депрессию на продуктивный пласт, обеспечивая увеличение дебита пласта и удаление почти всего продукта из него.

В нефтяных пластах нефть от высокой температуры также разжижается, в связи с чем и дебит нефтяных пластов, и объем извлекаемого продукта также вырастают.

Флюид от струйных насосов 4 поступает через трубу 5 в бак 2, из которого часть жидкости возвращается в насос 1, а другая часть уходит к средствам подготовки и транспорта газа или нефти потребителям.

За счет добычи кашеобразного газа общий объем добычи газа мог бы возрасти до 2 раз и более.

За счет более полного извлечения нефти из скважин общий объем добычи нефти мог бы возрасти в 2,5-3 раза.

При переводе скважин на многопластовую добычу объем добычи нефти мог бы возрасти еще в несколько раз.

1. Способ добычи газа и нефти, включающий установку добычного насоса с разводкой труб и воздействие на продуктивный пласт в скважине, нагретой жидкостью, и депрессией, отличающийся тем, что нагрев жидкости выполняют в зумпфе скважины, для чего жидкость подают от устья по трубам в зумпф скважины, а депрессию создают путем прокачки расчетной части жидкости через струйные насосы, установленные над продуктивным пластом и прокачивающие флюид от забоя скважины для создания депрессии; расчет объема жидкости, прокачиваемой через струйные насосы, выполняют из условия обеспечения производительности насосов, равной или превышающей объем уходящего от забоя флюида; при необходимости повышения дебита скважины в ней выполняют два горизонтальных участка: в продуктивном пласте и в зумпфе скважины.

2. Устройство для осуществления способа добычи газа и нефти, включающее добычной насос, разводку труб, источник нагрева жидкости и источник депрессии на пласт, отличающееся тем, что на поверхности установлен насос для подачи жидкости из бака по трубам от устья в зумпф скважины; на трубах, на расстоянии выше продуктивного пласта, установлены струйные насосы, рассчитанные для подачи в них части жидкости из труб и для отсоса флюида от забоя скважины указанной частью жидкости с созданием депрессии на пласт; на устье скважины смонтирована труба от межтрубья скважины в бак; бак подключен к средствам сбора, отстоя, сепарации, подготовки и транспорта газа или нефти; в качестве источника нагрева жидкости использовано тепло земли в зумпфе скважины.