Селектор притока нефти и воды в горизонтальных скважинах

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может найти применение на новых горизонтальных скважинах и на реконструируемых скважинах путем зарезки бокового ствола с горизонтальным окончанием. Селектор притока нефти и воды содержит цилиндрический корпус с рядом сквозных фильтрационных отверстий, толстостенную втулку с эксцентричным по оси проходным каналом. Втулка содержит по меньшей мере одну радиальную цилиндрическую камеру с запираемым циркуляционным отверстием под запорный шар. Шар выполнен с плотностью меньшей, чем плотность воды, но больше плотности нефти. Достигается технический результат – предотвращение попадания подстилающей пластовой воды в полость скважины. 3 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может найти применение на новых горизонтальных скважинах и на реконструируемых скважинах путем зарезки бокового ствола с горизонтальным окончанием.

Главной задачей изобретения является внедрить технологию, обеспечивающую снижение себестоимость добычи каждой тонны нефти за счет энергосбережения и сокращения капитальных затрат на промысловую инфраструктуру и оборудование. Результат предполагается достичь за счет исключения попадания подстилающей пластовой воды в полость скважин. Таким образом, на поверхность предполагается поднимать только безводную нефть.

Основным узлом в такой технологии является селектор притока жидкости в полость горизонтальной скважины, пропускающий только нефть, но автоматически закрывающийся при подтягивании воды.

Размещение нескольких таких селекторов в горизонтальной части ствола на разных участках колонны хвостовика, разделенных заколонными набухающими пакерами, позволит осуществлять эксплуатацию скважины только с тех участков, где в притоке нет воды. На тех же участках, где ствол скважины будет находиться ниже водонефтяного контакта (ВНК), или, через какое-то время, окажется ниже ВНК, а также на участках, против которых будут образовываться конусы прорыва воды, селекторы перекроют приток. Причем во втором случае, когда «водяной конус» под действием гравитации рассосется, селектор может опять автоматически открыться притоку чистой нефти на данном участке (см. фиг. 1 и фиг. 2)

Известны устройства регулирования и контроля притока флюида в горизонтальных скважинах. Они работают на принципе разности вязкостей и плотностей, воды и нефти. Следовательно, в этих средах будут разные значения гидравлических сопротивлений при движении жидкостей, а также скоростей потоков.

Например, известно устройство автоматического скважинного клапана AICV, производства компании InflowControlAS. Принцип его работы основан на разности вязкости воды и нефти. Когда к клапану подступает нефть, он открывается. Когда к скважине начинает подходить вода он закрывается вследствие его меньшей вязкости. Устройство является саморегулируемым, не требуется связи с поверхностью специальной аппаратурой контроля. (Антоненко Д.А и др., Нефтяное хозяйство. 2007 г. №11, с. 84-87). Недостатком устройства является сложность настройки и отсутствие надежности правильной работы. Кроме этого устройство позволяет лишь ограничивать приток воды.

Известно устройство регулирования притока пластовой жидкости при эксплуатации горизонтальной скважины (патент RU 166287 U1). Работа его основана на принципе золотника, т.е. регулирования (закрытия, открытия) в зависимости от скоростей потока. (опубликовано 20.11.2016 г.). Недостатком устройства является малые размеры пружинно поршневого механизма, возможное попадание и влияние мелких частиц на надежность правильной работы. Устройство позволяет лишь ограничивать приток воды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности, достигаемому результату, является система контроля притока OilSelector™ фирмы Halliburton, которая выбрана автором за прототип. В селекторе используется принцип нейтральной плавучести шариков в воде. Шарики размещают в заколонном пространстве. Во время притока чистой нефти к селектору, шарики свободно плавают. Как только подтягивается вода шарики перекрывают циркуляционные отверстия, выполненные по окружности корпуса селектора. Приток флюида таким образом не поступает в полость скважины. (easywell@halliburton.com). Недостатком устройства является ограниченность в объеме заколонного пространства из-за малых зазоров. Например, при даже небольшой эксцентричности корпуса относительно стенок ствола скважины, часть отверстий не смогут перекрываться плавучими шариками. Диаметры шариков также ограничены по размерам. Не исключается возможность их потери в стволе, или сосредоточение их в кучу.

Поставленная задача достигается тем, что разработанный селектор нефти и воды в горизонтальных скважинах (селектор НВГС) будет надежно, в автоматическом режиме контролировать приток из затрубного пространства в полость скважины, свободно пропуская нефть и немедленно закрываться при подтягивании пластовой воды.

Представляемый селектор притока НВГС (фиг. 3) выполняется в виде патрубка, включаемого в состав компоновки хвостовика 1. Состоит из корпуса 2 с множеством сквозных фильтрационных отверстий 3 малого сечения. Внутри корпуса размещается толстостенная втулка 4, имеющая наружный диаметр по концам, соответствующий внутреннему диаметру корпуса 2. Осевая линия основного циркуляционного канала 5 втулки 4 не совпадает с осевой линией самой втулки таким образом, чтобы наименьшая толщина стенки втулки была не менее 2 мм. А наибольшая толщина стенки (напротив наименьшей) составляла бы не менее 30 мм. Диаметр проходного канала 5 втулки 4 выполняется не менее 40 мм, для возможности прохождения через селектор, во время ремонтных работ на скважине, гибкой НКТ. В утолщенной части втулки 4 размещают радиальные цилиндрические камеры 6, (по меньшей мере одну), под запорные шары 7 с нейтральной объемной плотностью, по величине, ниже плотности воды, но выше плотности нефти (≈0,9÷0,95 гс/см3). Размеры шаров 7 соответствуют свободному перемещению в камере 6, с возможностью запирания их циркуляционного отверстия 8 шарами 7. Втулка 4 в центральной ее части имеет уменьшенный наружный диаметр для образования проточной полости 9. На концах втулки размещают радиальные и торцевые уплотнения 10, выполняющих, в том числе, функцию подшипника скольжения.

Принцип работы селектора следующий. По окончании бурения горизонтального ствола скважины, собирают не цементируемый хвостовик 1. В состав компоновки хвостовика включают селектор НВГС (по крайней мере один). После спуска хвостовика 1 до проектной глубины, т.е. после попадания селектора в горизонтальную часть ствола, втулка селектора 4 автоматически, по закону гравитации, как «ванька-встанька», непременно и окончательно займет позицию утолщенной частью вниз, а циркуляционные отверстия 8, соответственно, сверху. Причем, до тех пор, пока окружающая среда в камерах 6 втулки 4, будет водной, шарики 7 будут закупоривать отверстия 8 в камерах 6. Постепенно и неотвратимо, нефть из пласта (пока ВНК находится ниже уровня селектора) будет подтягиваться под шарики, обтекать их, и поступать в скважину. Затем, в расчетном режиме щадящей депрессии организовывают непрерывный приток в скважину безводной нефти. И, впоследствии, когда в притоке флюида снова появится вода, селектор автоматически закроется, отключая данный участок ствола скважины из добычи.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 изображен разрез горизонтальной части скважины, обсаженной не цементируемым хвостовиком из сплошных обсадных труб, в составе которого монтируются (до несколько десятков) селекторов притока нефти и газа через определенные интервалы, например через каждые две обсадных трубы хвостовика, в их стыке. При этом, в другом стыке обсадных труб, монтируется набухающий заколонный пакер (патрубок). Хвостовик укомплектовывают башмаком и подвеской хвостовика с пакером. Ствол скважины во время бурения по объективным причинам сделать идеально ровным и горизонтальным выдержать невозможно, тем не менее, его стараются расположить ниже кровли продуктивного пласта, но выше предполагаемой линии ВНК.

На фиг. 2 изображен разрез горизонтальной части скважины, показанной на фиг. 1, в процессе эксплуатации скважины с учетом выработки запасов, и соответственного снижения уровня ВНК, а также отображены возможные образования конусов прорыва притоков воды. На фиг. 3 показан селектор притока НВГС. Его выполняют в виде патрубка диаметром (90÷150 мм), длиной от 0,5 до 2-х метров. Селектор состоит из корпуса 2 с множеством сквозных фильтрационных отверстий 3 малого сечения. Внутри корпуса размещается толстостенная втулка 4, имеющая наружный диаметр по концам, соответствующий внутреннему диаметру корпуса 2. Осевая линия основного циркуляционного канала 5 втулки 4 не совпадаете осевой линией самой втулки таким образом, чтобы наименьшая толщина стенки втулки была не менее 2 мм. А наибольшая толщина стенки (напротив наименьшей) составляла бы не менее 30 мм. Диаметр проходного канала 5 втулки 4 выполняется не менее 40 мм, для возможности прохождения через селектор, во время ремонтных работ на скважине, гибкой НКТ. В утолщенной части втулки 4 размещают радиальные цилиндрические камеры 6, (по меньшей мере одну), под запорные шары 7 с нейтральной объемной плотностью, по величине, ниже плотности воды, но выше плотности нефти (≈0,9÷0,95 гс/см3). Размеры шаров 7 соответствуют свободному перемещению в камере 6, с возможностью запирания их циркуляционного отверстия 8 шарами 7. Втулка 4 в центральной ее части имеет уменьшенный наружный диаметр для образования проточной полости 9. На концах втулки 4 размещают радиальные и торцевые уплотнения 10, выполняющих, в том числе, функцию подшипника скольжения.

Селектор притока нефти и воды в горизонтальных скважинах, включаемый в колонну хвостовика, отличающийся тем, что в его цилиндрическом корпусе есть ряд сквозных фильтрационных отверстий, а во внутренней полости корпуса размещают толстостенную втулку с эксцентричным по оси проходным каналом, причем в утолщенной части втулки выполняют по меньшей мере одну радиальную цилиндрическую камеру с запираемым циркуляционным отверстием под запорный шар плотностью по величине меньшей, чем плотность воды, но больше плотности нефти, который будет перемещаться в камере вертикально только под действием сил гравитации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации нефтедобывающей скважины. Технический результат – повышение эффективности способа за счет его упрощения.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при эксплуатации горизонтальной скважины. Обеспечивает повышение эффективности эксплуатации горизонтальных скважин.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в уменьшении массогабаритных показателей системы питания.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при стравливании затрубного попутно-добываемого газа из нефтяной скважины. Технический результат - обеспечение возможности отвода газа из затрубного пространства нефтяной скважины при высоких температурах.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для глушения газовых скважин при проведении ремонтных работ. Способ заключается в определении зависимости изменения устьевого давления от высоты подъема уровня раствора, обеспечивающего нахождение давления на забое скважины в условиях отсутствия поглощения раствора и подхвата газовых пачек.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Устройство содержит колонну НКТ, насос, клапан и фильтр.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Устройство содержит колонну НКТ, насос, клапан и фильтр.

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано с установками электрических центробежных насосов (УЭЦН) для одновременно-раздельной эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин.

Группа изобретений относится к технике добычи нефти и других жидкостей и, в частности, к технике подъема добываемой продукции скважин. Изобретения могут быть использованы для добычи нефти из скважин, в основном тяжелой нефти с повышенной плотностью и вязкостью, а также с увеличенным содержанием природных примесей - воды, песка, парафина в условиях высокого давления, газового фактора и низких температур.

Группа изобретений относится к трубчатым элементам с насадкой для управления скважинным флюидом. Технический результат – усовершенствованные трубчатые элементы с насадками.

Изобретение относится к добывающей промышленности и может быть использовано для контроля цементной оболочки эксплуатационных добывающих скважин. Техническим результатом является обеспечение надежного и эффективного контроля правильной укладки и целостности цементной оболочки между обсадной колонной и пластом породы с целью прогноза необходимости проведения ремонтных работ и минимизации производственных потерь.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к ремонту фильтра-хвостовика скважин, пробуренных на сверхвязкую нефть. Способ включает бурение скважины, снабженной обсадной колонной труб, установку в необсаженном интервале продуктивного пласта фильтра-хвостовика, добычу продукции пласта через фильтр-хвостовик.

Группа изобретений относится к бурению скважин с интенсификацией добычи. Способ включает расположение в обсадной трубе скважины трубы, оснащенной вдоль своей наружной стороны расширяемыми трубчатыми муфтами, неподвижно соединенными с трубой, при этом напротив каждой муфты труба имеет по меньшей мере одно отверстие для установления сообщения между внутренним пространством трубы и пространством, ограниченным этой трубой и каждой муфтой, закачивание в указанную трубу жидкости под заранее заданным первым давлением, причем это первое давление является достаточным для расширения указанных муфт.

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, а именно к способу спуска хвостовика в горизонтальную скважину с большим отклонением от вертикали. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств для спуска хвостовика в горизонтальную часть скважины с большим отклонением от вертикали, упрощение технологии спуска, а также повышение надежности установки хвостовика.

Группа изобретений относится к пакеру-подвеске хвостовика гидромеханической цементируемой, узлу якоря пакера-подвески хвостовика, муфте якоря пакера-подвески хвостовика, якорному элементу пакера-подвески хвостовика.

Группа изобретений относится к пакеру-подвеске хвостовика гидромеханической цементируемой, гидравлическому приводу якоря пакера-подвески хвостовика, поршню гидравлического привода якоря пакера-подвески хвостовика, узлу гидравлического привода якоря пакера-подвески хвостовика.

Группа изобретений относится к области бурения, крепления и ремонта нефтяных и газовых скважин. Способ строительства многозабойной скважины включает бурение основного ствола, спуск обсадной колонны основного ствола скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола, содержащего втулку с соединительным патрубком, вжатым во втулку, цементирование обсадной колонны, вывод наружу соединительного патрубка в интервале установки, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола с его креплением, при этом перед спуском обсадной колонны в интервале установки втулки производят расширение основного ствола для обеспечения отклонения соединительного патрубка втулки на необходимый угол.

Группа изобретений относится к области бурения, крепления и ремонта нефтяных и газовых скважин. Способ строительства многозабойной скважины включает бурение основного ствола, спуск обсадной колонны основного ствола скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола, содержащего втулку с соединительным патрубком, вжатым во втулку, цементирование обсадной колонны, вывод наружу соединительного патрубка в интервале установки, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола с его креплением, при этом перед спуском обсадной колонны в интервале установки втулки производят расширение основного ствола для обеспечения отклонения соединительного патрубка втулки на необходимый угол.

Группа изобретений относится к способу заканчивания скважины и к скважинной системе заканчивания скважины. Технический результат заключается в том, что при выполнении работ по обслуживанию главной эксплуатационной обсадной колонны обеспечена возможность выполнения работ по обслуживанию также и в боковой эксплуатационной обсадной колонне.

Группа изобретений относится к способу заканчивания скважины и к скважинной системе заканчивания скважины. Технический результат заключается в том, что при выполнении работ по обслуживанию главной эксплуатационной обсадной колонны обеспечена возможность выполнения работ по обслуживанию также и в боковой эксплуатационной обсадной колонне.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважины с большим углом наклона эксплуатационной колонны. Устройство содержит колонну НКТ, насос, клапан и фильтр.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может найти применение на новых горизонтальных скважинах и на реконструируемых скважинах путем зарезки бокового ствола с горизонтальным окончанием. Селектор притока нефти и воды содержит цилиндрический корпус с рядом сквозных фильтрационных отверстий, толстостенную втулку с эксцентричным по оси проходным каналом. Втулка содержит по меньшей мере одну радиальную цилиндрическую камеру с запираемым циркуляционным отверстием под запорный шар. Шар выполнен с плотностью меньшей, чем плотность воды, но больше плотности нефти. Достигается технический результат – предотвращение попадания подстилающей пластовой воды в полость скважины. 3 ил.

Наверх