Результат интеллектуальной деятельности: Способ водогазового воздействия на пласт и насосно-эжекторная система для его осуществления

Изобретения относятся к нефтяной промышленности и могут быть использованы при водогазовом воздействии для повышения нефтеотдачи пластов.

Известен способ водогазового воздействия на пласт, включающий закачку созданной эжектором водогазовой смеси в нагнетательные скважины с добавкой в водогазовую смесь пенообразующих ПАВ, и устройство для его осуществления, содержащее линии подачи воды, газа, ПАВ, а также эжектор и линию закачки водогазовой смеси (RU 2088752, 1997 г.).

Известные способ и устройство имеют низкие функциональные возможности и ограниченную область применения из-за невозможности создания эжектором высоких давлений нагнетания водогазовой смеси.

Наиболее близким по технической сущности решением к первому изобретению является способ водогазового воздействия на пласт, включающий нагнетание воды силовым насосом в сопло эжектора, добавку пенообразующих ПАВ в поток, откачку газа эжектором, создание, диспергирование и повышение давления водогазовой смеси струйным аппаратом с последующей закачкой дожимным насосом водогазовой смеси в нагнетательные скважины(RU 2190760, 2002 г.).

Наиболее близким по технической сущности решением ко второму изобретению является устройство для его реализации, содержащее силовой насос, эжектор, дожимной насос, емкость с пенообразующими ПАВ, регулируемые задвижки, а также линию подачи воды в силовой насос, линию нагнетания воды в сопло эжектора, линию откачки газа, линию подачи ПАВ и линию закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины (RU 2190760, 2002 г.).

Указанные способ и устройство имеют низкую эффективность, что обусловлено невозможностью обеспечения доли газа в водогазовой смеси, достаточной для существенного повышения нефтеотдачи.

Технической проблемой, на решение которой направлены предлагаемые изобретения, является повышение эффективности водогазового воздействия на залежь и, соответственно, коэффициента извлечения нефти.

Указанная проблема в первом изобретении решается тем, что в способе, включающем формирование эжектором мелкодисперсной водогазовой смеси с пенообразующими поверхностно-активными веществами (ПАВ) и последующую закачку полученной смеси дожимным насосом в нагнетательные скважины, согласно изобретению, на выходе дожимного насоса поток образованной смеси разделяют на две части, одну из которых направляют непосредственно в нагнетательные скважины, а вторую отводят в дополнительный контур эжектирования водогазовой смеси для повышения ее газосодержания с последующим возвратом образованной смеси на вход дожимного насоса, причем задают подачу дожимного насоса по жидкости больше, чем подача силового насоса.

В предпочтительных вариантах реализации способа:

превышение подачи дожимного насоса по жидкости над подачей силового насоса регулируют путем изменения частоты вращения вала дожимного насоса.

разделение потока водогазовой смеси на выходе дожимного насоса проводят в поле центробежных сил.

поток смеси перед направлением в нагнетательные скважины диспергируют.

Указанная проблема во втором изобретении решается тем, что в насосно-эжекторной системе для водогазового воздействия на пласт, содержащей силовой насос, первый эжектор, выход которого соединен с входом дожимного насоса, емкость с пенообразующими ПАВ, линии подачи воды в силовой насос, нагнетания воды, откачки газа, подачи ПАВ и закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины с установленными на них регулируемыми задвижками, приемная камера первого эжектора сообщена с линией откачки газа и с линией подачи пенообразующих ПАВ, а линия нагнетания воды сообщена с соплом первого эжектора, согласно изобретению, установлен второй эжектор, а на выходе дожимного насоса установлен разделитель потока водогазовой смеси с отводными линиями, одна из которых сообщена с линией закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины, а другая соединена с соплом второго эжектора, приемная камера которого сообщена с линией откачки газа, а выход - с входом дожимного насоса.

В предпочтительных вариантах реализации системы:

дожимной насос снабжен частотно-регулируемым приводом.

разделитель потока водогазовой смеси выполнен в виде центробежного сепаратора.

центробежный сепаратор выполнен в виде циклона.

на отводной линии из центробежного сепаратора, направленной в линию закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины, установлен диспергатор.

в качестве дожимного насоса использован многоступенчатый центробежный насос.

диспергатор выполнен роторным с приводом от вала роторным с приводом от вала многоступенчатого центробежного насоса.

центробежный сепаратор подключен к валу многоступенчатого центробежного насоса.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении регулирования газосодержания водогазовой смеси в пластовых условиях до значений, обеспечивающих максимально возможный прирост коэффициента вытеснения нефти, путем оптимизации доли газа в водогазовой смеси, закачиваемой в нагнетательные скважины.

Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема насосно-эжекторной системы для водогазового воздействия на пласт, на фиг. 2 - зависимость коэффициента вытеснения нефти Квыт от газосодержания водогазовой смеси βпл в пластовых условиях для одного из нефтяных месторождений.

Система содержит (см. фиг 1) силовой насос 1, эжектор 2, дожимной насос 3, емкость 4 с пенообразующими ПАВ, регулируемые задвижки 5, 6, 7, 8, 9, а также линию 10 подачи воды в силовой насос 1, линию нагнетания воды 11, линию откачки газа 12, линию подачи ПАВ 13 и линию закачки водогазовой смеси 14 в нагнетательные скважины. Приемная камера эжектора 2 сообщена с линией откачки газа 12, а линия нагнетания воды 11 направлена в сопло эжектора 2. Выход 15 эжектора 2 соединен с входом 16 дожимного насоса 3. В системе установлен второй эжектор 17. Выход 18 дожимного насоса 3 снабжен разделителем потока водогазовой смеси 19 с отводными линиями 20 и 21. Одна из них (линия 20) сообщена с линией закачки водогазовой смеси 14 в нагнетательные скважины, а другая (линия 21) соединена с соплом второго эжектора 15. Приемная камера второго эжектора 17 сообщена с линией откачки газа 12, а выход 22 - с входом 16 дожимного насоса 3. В системе установлен также дозировочный насос 23 для подачи пенообразующих ПАВ.

Рабочий диапазон подач дожимного насоса 3 может быть выше, чем у силового насоса 1.

В вариантах системы дожимной насос 3 снабжен частотно-регулируемым приводом 24, а разделитель потока водогазовой смеси 19 выполнен в виде центробежного сепаратора.

Кроме того, в вариантах реализации системы центробежный сепаратор 19 выполнен в виде циклона, на отводной линии 20 из центробежного сепаратора 19, направленной в линию закачки водогазовой смеси 14 в нагнетательные скважины, установлен диспергатор 25. В качестве дожимного насоса 3 установлен многоступенчатый центробежный насос, а диспергатор 25 является роторным и приводится в действие от вала многоступенчатого центробежного насоса 3. Центробежный сепаратор 19 может приводиться в действие от вала дожимного многоступенчатого центробежного насоса 3.

Способ водогазового воздействия на пласт осуществляют следующим образом.

Проводят закачку созданной эжектором 2 водогазовой смеси в нагнетательные скважины и добавку в водогазовую смесь пенообразующих поверхностно-активных веществ. Для этого из линии подачи воды 10 силовым насосом 1 по линии нагнетания воды 11 направляют под давлением воду в рабочее сопло эжектора 2. При истечении воды через рабочее сопло с высокой скоростью создается разрежение в приемной камере эжектора 2, куда подсасывается газ по линии подачи газа 12. Одновременно с этим по линии 13 в приемную камеру эжектора 2 подают дозировочным насосом 23 пенообразующие ПАВ из емкости 4. В проточной части эжектора 2 происходит смешивание потоков и образование водогазовой смеси, которая поступает с выхода 15 эжектора 2 на вход 16 дожимного насоса 3.

На выходе 15 из эжектора 2 водогазовая смесь имеет некоторое повышенное давление, которого, однако, недостаточно для закачки водогазовой смеси в нагнетательные скважины. Поэтому после эжектора 2 дожимают насосом 3 водогазовую смесь. Поток водогазовой смеси на выходе 18 дожимного насоса 3 разделяют. При этом одну часть потока смеси направляют по линии 14 в нагнетательные скважины, а другую часть - в сопло второго эжектора 17, создавая тем самым дополнительный контур эжектирования. Эжектором 17 производят дополнительную откачку газа, создание, диспергирование и повышение давления водогазовой смеси с направлением ее на вход 16 дожимного насоса 3, причем обеспечивают подачу дожимного насоса 3 по жидкости больше, чем подача силового насоса 1. Это дает возможность запустить в работу второй эжектор 17 и увеличить производительность системы по газу.

Соотношение между частями потока смеси, направляемыми по линии 14 в нагнетательные скважины и в сопло второго эжектора 17 для дополнительной откачки газа, выбирают так, чтобы повысить газосодержание водогазовой смеси в пластовых условиях до значений, обеспечивающих наивысший прирост коэффициента вытеснения нефти. Таким образом, осуществляют оптимизацию значения газосодержания водогазовой смеси в пластовых условиях, обеспечивающего достижение максимально возможного коэффициента вытеснения нефти в процессе разработки нефтяного месторождения.

В варианте способа превышение подачи дожимного насоса 3 по жидкости над подачей силового насоса 1 обеспечивают путем увеличения частоты вращения вала дожимного насоса 3 с помощью частотно-регулируемого привода 24.

В другом варианте способа разделение потока водогазовой смеси на выходе 18 дожимного насоса 3 проводят в поле центробежных сил. При этом часть потока смеси с меньшим газосодержанием направляют по линии 21 в сопло второго эжектора 17, а другую часть потока смеси с большим газосодержанием направляют по линиям 20 и 14 в нагнетательные скважины. Это позволяет повысить эффективность водогазового воздействия.

Часть потока смеси с большим газосодержанием диспергируют перед направлением в нагнетательные скважины. Это позволяет измельчить газовые пузырьки и повысить эффективность процесса, избежав тем самым образования крупных газовых пробок в водоводах и нагнетательных скважинах, вызывающих рост давления нагнетания.

Насосно-эжекторная система для водогазового воздействия на пласт работает следующим образом.

Силовой насос 1 откачивает воду из линии 10 и нагнетает воду по линии 11 в сопло эжектора 2. Газ идет по газовой линии 12 в приемные камеры эжектора 2 и второго эжектора 17. При этом в поток по линии 13 из емкости 4 дозировочным насосом 23 подаются пенообразующие ПАВ. Эжекторы 2 и 17 откачивает газ, повышают давление водогазовой смеси и диспергируют ее. Мелкодисперсная смесь с высокими пенообразующими свойствами при повышенном давлении поступает затем с выходов 15 и 22 эжекторов 2 и 17 на вход 16 дожимного насоса 3. Не испытывая в таких условиях вредного влияния газа, дожимной насос 3 закачивает смесь под высоким давлением в разделитель 19. Из него часть водогазовой смеси идет по отводной линии 20 в линию 14 закачки смеси в нагнетательные скважины, а другая часть - по линии 21 в сопло второго эжектора 17, который откачивает газ из линии 12.

Регулирование значений расходов и давлений воды, газа и водогазовой смеси при необходимости осуществляется регулируемыми задвижками 5, 6, 7. 8, 9.

Для эффективной эксплуатации эжектора 17 рабочий диапазон подач дожимного насоса 3 выше, чем у силового насоса 1. Это может обеспечиваться тем, что дожимной насос 3 имеет более высокую напорно-расходную характеристику, чем силовой насос 1, например, за счет большей подачи ступеней насоса 3 при одинаковой частоте вращения валов насосов 1 и 3, и большего числа ступеней в дожимном насосе 3. Кроме того, снабжение дожимного насоса 3 частотно-регулируемым приводом 24 и повышение частоты вращения вала насоса 3 по сравнению с насосом 1 также позволяет обеспечить это условие.

Выполнение разделителя потока водогазовой смеси 19 в виде центробежного сепаратора, например, циклона, позволяет частично разделить поток в поле центробежных сил и направить в сопло эжектора 17 смесь с меньшим газосодержанием, чем в линию 14 закачки смеси в нагнетательные скважины. Нагнетание в сопло эжектора 17 смеси с меньшим газосодержанием позволяет повысить характеристику эжектора 17, производительность по газу и эффективность системы.

Диспергатор 25, установленный на отводной линии 20 из центробежного сепаратора 19, направленной в линию закачки 14 водогазовой смеси в нагнетательные скважины, дробит газовые пузырьки. Уменьшение размеров газовых пузырьков снижает потери давления в водоводах и нагнетательных скважинах, что повышает эффективность процесса.

Использование в качестве дожимного насоса 3 многоступенчатого центробежного насоса позволяет выполнить диспергатор 25 роторным, и приводить в действие центробежный сепаратор 19 и диспергатор 25 непосредственно от вала многоступенчатого центробежного насоса, что повышает эффективность сепарации и диспергирования.

На фиг. 2 на примере одного из нефтяных месторождений показано, что рост газосодержания смеси в пластовых условиях с 5% до 15% дает возможность увеличить коэффициент вытеснения нефти с 0,62 до 0,715.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность водогазового воздействия на пласт.