Многофункциональная скважина для добычи высоковязкой нефти

Изобретение относится к технологиям разработки нефтяных пластов с помощью многофункциональных скважин, совмещающих в себе функции и нагнетательных и добывающих скважин. Многофункциональная скважина для добычи высоковязкой нефти содержит обсадную колонну с горизонтальным стволом, колонну лифтовых труб с глубинным насосом, расположенным до горизонтального ствола скважины, и колонну для закачки вытесняющего теплового агента с теплоизоляцией. При этом колонна для закачки вытесняющего теплового агента теплоизолирована в двух интервалах по своей длине: от устья скважины до уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины (МП) и от верхней границы расположения глубинного насоса до горизонтального ствола скважины. При этом колонна лифтовых труб теплоизолирована в интервале от устья скважины до уровня жидкости в МП. Техническим результатом является повышение эффективности сохранения температуры пластовой нефти выше, чем температура насыщения нефти парафином, снижение энергопотребления насоса. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Предполагаемое изобретение относится к технологиям разработки нефтяных пластов с помощью многофункциональных скважин, совмещающих в себе функции и нагнетательных и добывающих скважин. Разработанная конструкция скважины предназначена для добычи высоковязкой нефти путем закачки в продуктивный пласт теплового агента в виде пара или горячей воды.

Различные виды многофункциональных скважин (МФС) описаны в патентах РФ на изобретения:

- №2580330 Способ разработки нефтяного пласта (. опубл. 10.04.2016, бюл. 10);

№№2594027 Способ скважинной разработки участка нефтяного пласта (опубл. 10.08.2016);

- №2646902 Способ разработки залежи высоковязкой нефти (опубл. 12.03.18, бюл. 8).

В этих трех способах разработки объектов нефтедобычи применяется одна и та же концепция многофункциональной скважины. В изобретениях скважина не рассматривается как теплообменный аппарат, в котором один из флюидов (вытесняющий тепловой агент) по мере своего продвижения по колонне труб охлаждается, а второй флюид (пластовая продукция) при движении вверх может либо охлаждаться, либо нагреваться в зависимости от температуры окружающей среды.

С этой точки зрения нами в качестве прототипа заявляемой конструкции МФС рассмотрено изобретение по патенту РФ №2436943 Способ добычи высоковязкой нефти из наклонно направленной скважины методом циклической закачки пара в пласт (опубл. 20.12.2011, бюл. 35). Скважина имеет восходящий конечный участок ствола, обсаженный фильтром, который имеет только две зоны перфорационных отверстий - в начальной (низшей точке) и конечной части (высшей точки в зоне пласта). Теплоизолированная колонна труб для закачки пара проводится до конца фильтра и отсекается от остальной части скважины пакером. Подаваемый в колонну труб пар проникает в продуктивный пласт, разогревает высоковязкую нефть, которая стекает в зону нижних перфорационных отверстий фильтра и далее поднимается на поверхность земли насосным оборудованием, расположенным в нижней части второй колонны насосно-компрессорных труб.

По изобретению горячая нефть поступает на прием глубинного насоса и с помощью насоса поднимается на поверхность земли по колонне лифтовых труб - колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). Известно что по мере подъема с глубины температура горной породы (окружающей скважину среды) понижается каждые 100 метров примерно на 2,0-2,5°С, благодаря этому пластовая продукция охлаждается до температуры ниже, чем температура начала кристаллизации парафина из нефти - tкр. Дополнительно к этому при понижении температуры быстро растет и вязкость нефти и водо-нефтяной эмульсии. Все это ведет к росту давления на выходе из насоса, к снижению производительности электроцентробежного насоса и к росту энергопотребления насосной установки любого типа. По прототипу колонна труб для закачки пара (теплового агента) теплоизолирована по всей длине, благодаря этому в колонну лифтовых труб не передается тепловая энергия, тем самым возникают вышеописанные проблемы с подъемом пластовой продукции.

Технической задачей по изобретению является создание многофункциональной скважины, в котором предусмотрен участок по принудительному повышению температуры лифтируемой наверх пластовой продукции с тем, чтобы до устья скважины продукция имела минимальную вязкость и температуру выше, чем величина tкр.

Необходимо отметить и то, что коэффициент теплопроводности газовой среды значительно ниже аналогичного параметра нефти или водо-нефтяной эмульсии, поэтому колонна для закачки теплового агента должна иметь участки с теплоизоляцией и участок без теплоизоляции.

Поставленная задача по многофункциональной скважине для добычи высоковязкой нефти, содержащей обсадную колонну с горизонтальным стволом, колонну лифтовых труб с глубинным насосом, который расположен до горизонтального ствола, и колонну для закачки вытесняющего теплового агента с теплоизоляцией, выполняется тем, что колонна для закачки вытесняющего теплового агента теплоизолирована в двух интервалах по своей длине: от устья скважины до уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины (МП) и от верхней границы расположения глубинного насоса до горизонтального ствола скважины, а колонна лифтовых труб теплоизолирована в интервале от устья скважины до уровня жидкости в МП.

Таким образом, согласно изобретению, в зоне от уровня жидкости до глубинного насоса обе колонны труб не имеют теплоизоляцию, следствием этого является то, что тепловая энергия от колонны для закачки вытесняющего теплового агента будет нагревать окружающею среду - нефть с определенным содержанием воды. Тепловая энергия от нагретой нефти будет передаваться колонне лифтовых труб, температура транспортируемой наверх пластовой продукции будет в районе 100°С, это значительно выше температуры начала кристаллизации парафина из нефти. При такой высокой температуре вязкость нефти снижется в десятки раз.

Рассмотрим для примера поведение нефти Ашальчинского месторождения высоковязкой нефти при ее нагреве от стандартной температуры до 100°С (сведения приведены из источника: стр. 211 книги Ибатуллин P.P. Технологические процессы разработки нефтяных месторождений. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2011. - 304 с.): при таком нагреве вязкость вязкость нефти снижается с 1000 мПа⋅с до 30-40 мПа⋅с, то есть примерно в 25-30 раз.

Предлагаемое обустройство многофункциональной скважины, как тешгообменного устройства, приведено схематически на фиг. 1, где позициями обозначены: 1 - обсадная колонна, 2 - колонна для закачки теплового вытесняющего агента (КЗТВА), 3 - колонна НКТ для подъема пластовой продукции, 4 - глубинный насос (ЭЦН с ПЭД), 5 - горизонтальный ствол скважины, 6 - динамический уровень жидкости (нефти) в межтрубном пространстве скважины. 7 - теплоизоляция колонны для закачки агента до уровня жидкости, 8 - теплоизоляция колонны для закачки агента от верхней границы насосной установки до начала горизонтального ствола скважины, 9 - теплоизоляция колонна лифтовых труб от устья скважины до уровня жидкости в МП, 10 - нефтенасыщенный продуктивный пласт.

Внутренне пространство обсадной колонны скважины разделено на несколько зон, для удобства информация приведена в табличном виде:

Общеизвестно, что теплопроводность газовый среды в несколько раз ниже теплопроводящей способности жидкой среды, в частности, для воздуха и метана этот коэффициент в зависимости от давления и температуры колеблется в пределах 0,03-0,04 Вт/(м⋅К), а для нефти - на уровне 0,13-0,16 Вт/(м⋅К), то есть в несколько раз выше. В нижней части межтрубного пространства в зоне чуть выше глубинного насоса вместе с нефтью будет и определенное количественное присутствие воды, которая имеет значительно большую величину коэффициента теплопроводности - 0,6 Вт/(м⋅К). Приведенные данные свидетельствуют о том, что зону подогрева пластовой продукции следует организовать только от уровня до насоса, то есть в жидкой среде. В зоне самого насоса передача тепловой энергии нежелательно, особенно если в скважине находится электроцентробежный насос, погружной электродвигатель которого требует отвода тепловой энергии.

По заявленному техническому предложению нефтедобывающая многофункциональная скважина рассматривается и как теплообменнный аппарат с тем, чтобы лифтируемая наверх нефть имела пониженную вязкость и температуру ниже, чем температура начала кристаллизации парафина. По мнению авторов, предложенная концепция скважин данного типа (МФС) соответствует таким критериям, как новизна и существенное отличие, так как без значительных финансовых затрат достигается положительный технический результат - обеспечивается успешная добыча высоковязкой нефти нефти с минимизацией энергозатрат и обеспечением длительной эксплуатации глубинного насосного оборудования.

Многофункциональная скважина для добычи высоковязкой нефти, содержащая обсадную колонну с горизонтальным стволом, колонну лифтовых труб с глубинным насосом, расположенным до горизонтального ствола скважины, и колонну для закачки вытесняющего теплового агента с теплоизоляцией, отличающаяся тем, что колонна для закачки вытесняющего теплового агента теплоизолирована в двух интервалах по своей длине: от устья скважины до уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины (МП) и от верхней границы расположения глубинного насоса до горизонтального ствола скважины, а колонна лифтовых труб теплоизолирована в интервале от устья скважины до уровня жидкости в МП.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам разработки месторождения сверхвязкой нефти. Технический результат - повышение эффективности извлечения сверхвязкой нефти методом парогравитационного дренирования совместно с растворителем, сокращение материальных затрат при совместной закачке пара и углеводородного растворителя за счет оптимизации соотношения закачки углеводородного растворителя и пара.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - интенсификация отбора нефти, сокращение времени прогрева межскважинного пространства пласта, быстрое устранение прорывов теплоносителя в добывающую скважину с одновременным упрощением и удешевлением реализации способа.

Группа изобретений относится к обработке воды, попутно добываемой при добыче нефти. Технический результат – повышение эффективности обработки попутно добываемой воды.

Изобретение относится к управлению расходом и/или давлением нагнетаемой текучей среды. Техническим результатом является согласованное управление нагнетанием текучей среды.

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности. Технический результат - увеличение охвата обрабатываемого пласта тепловым воздействием, сокращение сроков прогрева обрабатываемого пласта, снижение энергетических затрат на реализацию способа, увеличение коэффициента нефтеизвлечения.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат - увеличение коэффициента извлечения нефти, увеличение продолжительности эксплуатации месторождения с одновременным снижением затрат на прогрев пласта на 25%.

Изобретение относится к устройствам и способам, применяемым для нагревания формаций. Технический результат заключается в уменьшении или исключении потенциальных проблем в ходе производства, компоновки и/или монтажа изолированных проводников.

Изобретение относится к устройствам и способам, применяемым для нагревания формаций. Технический результат заключается в уменьшении или исключении потенциальных проблем в ходе производства, компоновки и/или монтажа изолированных проводников.

Изобретение относится к извлечению битума из подземных локаций. Технический результат - более низкая концентрация и более высокая термальная стабильность используемых добавок, отсутствие загрязнения почвы.

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений. Технический результат - снижение затрат на прогрев продуктивного пласта за счет исключения прорыва теплоносителя к забою добывающих скважин, что в совокупности приводит к экономии энергетических ресурсов и увеличению коэффициента извлечения нефти.

Изобретение относится к области добычи природного газа, в частности к обеспечению оптимального ведения комплекса технологических процессов сбора и подготовки газа к магистральному транспорту.
Изобретение относится к области добычи нефти и может быть применено для откачивания нефти погружными центробежными насосными установками с частотно-регулируемым электроприводом из многопластовых скважин, особенно при наличии в них малодебитных нефтеносных горизонтов.

Группа изобретений относится к области погружных насосных установок возвратно-поступательного действия для добычи пластовых жидкостей преимущественно в нефтедобыче и, в частности, к защите установок от динамических нагрузок, возникающих при внештатных режимах работы.

Изобретение относится к устройствам и способам, применяемым для нагревания формаций. Технический результат заключается в уменьшении или исключении потенциальных проблем в ходе производства, компоновки и/или монтажа изолированных проводников.

Изобретение относится к погружному оборудованию, а именно к скважинным фильтрам, у которых проницаемость и пропускная способность понижаются при появлении пластовой воды в добываемых углеводородах.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оборудования нефтяных, газовых и водозаборных скважин в интервале продуктивного пласта.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - сокращение времени на обработку пласта скважины за счет сокращения продолжительности подготовки процесса закачки раствора соляной кислоты в пласт в импульсном режиме.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам для добычи нефти из буровых скважин путем создания вторичного давления в пласте с целью вытеснения нефти и поддержания пластового давления с помощью закаченного в пласт газа.

Изобретение относится к способу верификации модели скважины, который содержит этапы: получение сохраненных скважинных данных существующей скважины, формирование модели на основе полученных скважинных данных, погружение инструмента для выполнения рабочей задачи в существующую скважину, причем инструмент выполнен с возможностью измерять текущие характеристики скважины при погружении, получение от инструмента данных инструмента, соответствующих измеренным в текущее время характеристикам скважины, при этом указанные данные инструмента представляют свойства скважины, имеющие отношение к эксплуатации скважины и производительности инструмента, и выполнение проверки подтверждения путем сравнения скважинных данных модели с данными инструмента.

Группа изобретений относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использована при добыче углеводородов из скважин при интенсивном притоке в скважину воды с песком.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, и в частности к разработке залежи сверхвязкой нефти с применением тепла для разогрева продуктивного пласта.

Изобретение относится к технологиям разработки нефтяных пластов с помощью многофункциональных скважин, совмещающих в себе функции и нагнетательных и добывающих скважин. Многофункциональная скважина для добычи высоковязкой нефти содержит обсадную колонну с горизонтальным стволом, колонну лифтовых труб с глубинным насосом, расположенным до горизонтального ствола скважины, и колонну для закачки вытесняющего теплового агента с теплоизоляцией. При этом колонна для закачки вытесняющего теплового агента теплоизолирована в двух интервалах по своей длине: от устья скважины до уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины и от верхней границы расположения глубинного насоса до горизонтального ствола скважины. При этом колонна лифтовых труб теплоизолирована в интервале от устья скважины до уровня жидкости в МП. Техническим результатом является повышение эффективности сохранения температуры пластовой нефти выше, чем температура насыщения нефти парафином, снижение энергопотребления насоса. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Наверх