Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке нефтяной залежи.

Известен способ разработки нефтяной залежи, включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины в циклическом режиме и отбор нефти через добывающие скважины. Из фонда добывающих скважин выделяют три группы, к первой относят добывающие скважины с практически полной обводненностью нефти, к второй - добывающие скважины с обводненностью нефти, близкой к предельной по экономическим показателям, и с дебитом по жидкости более 50 м³/сут, к третьей группе - добывающие скважины с обводненностью более 50% и с дебитом по жидкости менее 10 м³/сут. Первую группу добывающих скважин эксплуатируют в циклическом режиме: 2 года остановка скважин, затем эксплуатация до практически полной обводненности добываемой продукции. Вторую группу скважин разделяют на зональные подгруппы. В соседних зональных подгруппах в противофазе в течение 4-6 мес. добывающие скважины эксплуатируют в циклическом режиме: периодическая остановка на время уменьшения водонефтяного отношения, затем эксплуатация до увеличения водонефтяного отношения до предельной обводненности. После этого добывающие скважины всех зональных подгрупп останавливают на 6-8 мес. Зональные подгруппы добывающих скважин формируют из условия эквивалентного отбора жидкости в каждой зональной подгруппе и нахождения добывающих скважин зональной подгруппы в зоне воздействия группы нагнетательных скважин, снабжающихся от одного источника рабочего агента. Третью группу добывающих скважин эксплуатируют в циклическом режиме: 4-6 мес. периодическая остановка на время менее суток и эксплуатация в течение времени менее суток, после чего остановка скважин на 6-8 мес. При остановках добывающих скважин второй группы в зональных подгруппах одновременно уменьшают объемы закачки рабочего агента до 25% от среднего значения через группы нагнетательных скважин, в зоне воздействия которых находится зональная подгруппа. При эксплуатации добывающих скважин увеличивают объемы закачки рабочего агента до 25% от среднего значения (Патент РФ № 2047750, кл. Е21В 43/20, опубл. 10.11.1995).

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ разработки нефтяной залежи, включающий отбор нефти через добывающие скважины в циклическом режиме и закачку рабочего агента через нагнетательные скважины. Циклический режим работы добывающих скважин назначают продолжительностью 7 суток, из которых до 2 суток осуществляют отбор нефти без остановки скважины, а в оставшееся время выполняют остановку скважины, при этом производительность глубинно-насосного оборудования подбирают из расчета отбора накапливающейся в скважине нефти и в течение времени отбора нефти, а в нагнетательных скважинах, имеющих гидродинамическую связь с указанными добывающими скважинами, для обеспечения циклического режима работы добывающих скважин ограничивают объёмы закачки или переводят нагнетательные скважины в периодический режим работы (патент РФ № 2487233, кл. Е21В 43/16, опубл. 10.07.2013 - прототип).

Недостатком известных способов являются большие затраты на добычу нефти, нерациональное использование оборудования.

В предложенном изобретении решается задача обеспечения оптимального режима закачки и отбора и снижения расходов на добычу нефти.

Задача решается тем, что в способе разработки нефтяной залежи, включающем отбор нефти через добывающие скважины, закачку воды через нагнетательные скважины в циклическом режиме, согласно изобретению циклический режим выполняют на отдельных нагнетательных скважинах, снабжаемых водой от кустовой насосной станции, на остальных нагнетательных скважинах поддерживают постоянное давление закачки, при циклическом режиме производят периодическое ограничение закачки воды на отдельных нагнетательных скважинах полным или частичным перекрытием подводящего водовода с соответствующим ограничением расхода закачиваемой воды, насосы на кустовой насосной станции настраивают на режим поддержания постоянного давления на выходе кустовой насосной станции, а электропривод насосов выполняют частотно регулируемым, при этом применяют нелинейный обратный алгоритм регулирования частоты электрического тока электропривода насосов в зависимости от давления на выходе кустовой насосной станции, при уменьшении расхода рабочего агента и соответственно увеличении давления в выкидной линии насоса частоту питающего тока электронасоса уменьшают по нелинейной зависимости до заданного значения давления в выкидной линии кустовой насосной станции, при увеличении расхода рабочего агента и соответствующем снижении давления в выкидной линии насоса частоту питающего тока увеличивают до достижения заданного значения давления в выкидной линии кустовой насосной станции, при этом продолжительность перекрытия подводящего водовода определяют как время, необходимое для прекращения движения потоков жидкостей в пластовых условиях в пределах воздействия нагнетательной скважины, и назначают не менее 2 часов, а максимальный период ограничения - до 4 часов в сутки, а перекрытие подводящего водовода назначают с учётом времени контроля мощности электросети.

Сущность изобретения

При разработке нефтяной залежи значительная часть запасов остаётся не извлечённой из пластов. Циклический режим нагнетания рабочего агента способствует изменению градиентов давления в пласте, изменению направления потоков и вовлечению в разработку дополнительных запасов нефти. Однако постоянный режим закачки по нагнетательным скважинам зачастую не оптимален и приводит к недостижению потенциального коэффициента извлечения нефти. В предложенном изобретении совместно решаются задачи повышения нефтеотдачи и снижения расходов электроэнергии на закачку жидкости.

При разработке нефтяной залежи производят отбор нефти через добывающие скважины и закачку воды через нагнетательные скважины в циклическом режиме. Циклический режим выполняют на отдельных нагнетательных скважинах, снабжаемых водой от кустовой насосной станции, на остальных нагнетательных скважинах поддерживают постоянное давление закачки. Периодическое ограничение закачки на отдельных нагнетательных скважинах производят полным или частичным перекрытием подводящего водовода с соответствующим ограничением расхода закачиваемой воды. Насосы на кустовой насосной станции настраивают на режим поддержания постоянного давления на выходе кустовой насосной станции, а электропривод насосов выполняют частотно регулируемым.

Частотно регулируемый электропривод насосов представляет собой устройство, состоящее из моста постоянного тока (выпрямитель), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. В частотно регулируемом электроприводе используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение выпрямляется в выпрямителе, фильтруется фильтром, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды.

При этом применяют нелинейный обратный алгоритм регулирования частоты электрического тока электропривода насосов в зависимости от давления на выходе кустовой насосной станции.

Нелинейный обратный алгоритм регулирования частоты электрического тока электропривода насосов представляет собой принцип обратной зависимости частоты вращения рабочего органа центробежного насоса (колеса или колёс) с датчиком контроля давления, установленного на выкидной линии центробежного насоса. Используя известный принцип пропорциональности, характерный для центробежных насосов, устанавливаем, что напор, развиваемый насосом, изменяется пропорционально квадрату частоты вращения рабочего колеса. Поскольку напор и давление на выкидной линии центробежного насоса находятся в линейной зависимости между собой, для того чтобы сохранить неизменным параметр давления в выкидной линии, необходимо установить нелинейную квадратичную зависимость между параметром давления в выкидной линии центробежного насоса и частотой вращения рабочего органа центробежного насоса.

При уменьшении расхода рабочего агента и соответственно увеличении давления в выкидной линии насоса частоту питающего тока электронасоса уменьшают по нелинейной зависимости до заданного значения давления в выкидной линии кустовой насосной станции, при увеличении расхода рабочего агента и соответствующем снижении давления в выкидной линии насоса частоту питающего тока увеличивают до достижения заданного значения давления в выкидной линии кустовой насосной станции.

Перекрытие подводящего водовода назначают с учётом времени контроля мощности электросети - минимальную продолжительность перекрытия подводящего водовода назначают не менее 2 часов, максимальный период ограничения - до 4 часов в сутки.

Продолжительность перекрытия подводящего трубопровода определяют как время, необходимое для полного прекращения движения потоков жидкостей в пластовых условиях в пределах воздействия нагнетательной скважины. В остановившемся потоке происходит выравнивание давления в высокопроницаемых и низкопроницаемых зонах пласта, а при возобновлении движения жидкостей происходит вовлечение в поток жидкостей из низкопроницаемых зон, что способствует повышению нефтеотдачи залежи.

Периодически анализируют эффективность мероприятия. Как правило, следствием применения мероприятий является снижение обводненности добываемой продукции в добывающих скважинах. При реализации мероприятия и снижении текущей обводненности продолжают перекрытие подводящего трубопровода на части нагнетательных скважин, запитываемых от кустовой насосной станции. При прекращении эффекта, т.е. возвращении обводненности добываемой продукции к прежнему уровню, нагнетательные скважины переводят на постоянный режим закачки рабочего агента, а мероприятия по перекрытию подводящего трубопровода применяют на прочих нагнетательных скважинах. При этом удается длительное время поддерживать обводненность добываемой продукции на участке разработки в добывающих скважинах на постоянном уровне. После длительной работы на постоянном режиме и стабилизации обводненности в реагирующих добывающих скважинах прежние нагнетательные скважины, на которых ранее перекрывали подводящий трубопровод, снова переводят на циклический режим работы. При этом в результате такого воздействия снова обводненность добываемой продукции в реагирующих добывающих скважинах становится меньше, что благотворно сказывается на нефтеотдаче залежи.

Пример конкретного применения

Разрабатывают нефтяную залежь, приуроченную к отложениям терригенного девона. Закачивают рабочий агент - подтоварную (пластовую) воду через нагнетательные скважины, отбирают пластовую продукцию через добывающие скважины.

Производительность насосного агрегата на кустовой насосной станции составляет 1500 м³/сут, рабочее давление на выкидной линии при этом режиме составляет 12 МПа. Агрегат оборудован системой поддержания постоянного давления на выкидной линии насоса (частотно-регулируемый привод).

Из 19 нагнетательных скважин кустовой насосной станции исходя из условий необходимости повышения коэффициента охвата пласта воздействием необходимо циклировать закачку по 5 скважинам, расположенным на двух водоводах. Суммарная суточная приёмистость данных скважин составляет 250 м³/сут.

Ограничение закачки по циклируемым скважинам обеспечивается перекрытием задвижек на водоводах. При этом в автоматическом режиме снижается частота тока, подаваемого на силовой привод насосного агрегата, для поддержания неизменного давления закачки по остальным нагнетательным скважинам, работающим в постоянном режиме.

Электропривод насосов выполняют частотно регулируемым, при этом применяют нелинейный обратный алгоритм регулирования частоты электрического тока электропривода насосов в зависимости от давления на выходе кустовой насосной станции (расписать какой в цифрах), при уменьшении расхода рабочего агента и соответственно увеличении давления в выкидной линии насоса частоту питающего тока электронасоса уменьшают по нелинейной зависимости (привести эту зависимость) до заданного значения давления в выкидной линии кустовой насосной станции, при увеличении расхода рабочего агента и соответствующем снижении давления в выкидной линии насоса частоту питающего тока увеличивают до достижения заданного значения давления в выкидной линии кустовой насосной станции,

Ограничение закачки по циклическим скважинам осуществляется каждый рабочий день в период с 8:00 до 12:00. При этом суточное ограничение закачки по кустовой насосной станции составляет 42 м³/сут при суточной закачке по кустовой насосной станции 1458 м³/сут.

В результате достигается повышение коэффициента охвата пласта воздействием за счёт избирательного циклического заводнения по отдельным участкам с соответствующим увеличением нефтеотдачи на 1,8 %. Расходы на электроэнергию за счёт снижения нагрузки в периоды, когда цены на электроэнергию максимальны, сокращаются на 8,5 %.