Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАБОТЫ СКВАЖИННОГО СТРУЙНОГО АППАРАТА

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным струйным установкам для добычи газа из скважин с низким давлением газа.

Известен способ работы струйной скважинной установки, включающий подачу по колонне насосно-компрессорных труб активной жидкой среды в сопло струйного аппарата, увлечение ею пассивной среды и смешение с ней с подачей смеси сред из скважины на поверхность (см. RU 2059891 C1, F04F 5/02, 10.05.1996).

Данный способ работы скважинной струйной установки позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако в данном способе рабочая среда подается в сопло струйного аппарата по колонне труб, что в ряде случаев сужает область использования данной установки.

Наиболее близким к изобретению является способ работы струйного аппарата при эксплуатации газоконденсатных скважин, заключающийся в том, что понижают устьевое давление путем установки на устье малодебитной скважины струйного аппарата, что одновременно препятствует накоплению жидкости в колонне труб, причем понижение устьевого давления приводит к снижению гидродинамического забойного давления, увеличению дебита и скорости потока газа в стволе скважины. При этом дебит скважины становится выше критического, необходимого для удаления жидкости с забоя скважины (см. книгу Джемс Ли и др. «Эксплуатация обводняющихся газовых скважин» М. ООО «Премиум Инжениринг» 2008, с. 103-106).

Однако данный способ не позволяет эффективно увеличить приток из скважины, что связано с тем, что используется только снижение давления на устье скважины без передачи высокопотенциальной энергии откачиваемой газовой среде на уровне продуктивного пласта скважины.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение выявленных недостатков известных способов работы скважинных струйных аппаратов.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность увеличить дебит скважин с низким давлением газа за счет использования энергии газа, который добывают из скважин с высоким давлением газа.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ работы скважинного струйного аппарата заключается в том, что в скважину с низким давлением газа спускают на колонне труб сборку, включающую закрепленные на колонне труб последовательно сверху вниз корпус струйного аппарата, пакер с центральным проходным каналом и трубопровод подвода газа из подпакерного пространства скважины, при этом входную воронку трубопровода подвода газа располагают на уровне середины интервала перфорации газового пласта скважины с низким давлением газа или на уровне подошвы скважины с газом низкого давления, после чего проводят распакеровку пакера и в корпусе струйного аппарата устанавливают эжекторную вставку, снабженную соплом, камерой смешения и диффузором, причем через корпус струйного аппарата вход в сопло сообщен с затрубным пространством скважины, камера смешения входом в нее сообщена с подпакерным пространством скважины с низким давлением газа через трубопровод подвода газа, а выход из диффузора сообщен с колонной труб, затем на устье скважины с низким давлением газа буфер устьевой арматуры этой скважины подключают через расходомер к буферу устьевой арматуры скважины с высоким давлением газа и через затрубное пространство колонны труб скважины с низким давлением газа подают газ высокого давления из скважины с газом высокого давления в сопло струйного аппарата, создают депрессию на пласт под струйным аппаратом и откачивают из подпакерного пространства скважины газ низкого давления, а также жидкости при ее наличии в скважине, причем откачиваемый газ низкого давления с жидкостью или без нее подводят по трубопроводу подвода газа в камеру смешения, где он смешивается с газом высокого давления, поданным из сопла, и далее смесь газов отводят в диффузор, а из последнего смесь газов за счет потенциальной и кинетической энергии газа высокого давления по колонне труб подают из скважины с низким давлением газа на поверхность потребителю.

В скважину с низким давлением газа с газом высокого давления, предпочтительно, подают ингибитор коррозии.

Анализ работы скважинного струйного аппарата показал, что с его помощью представляется возможность увеличить дебит скважин с низким давлением газа за счет использования энергии газа, который добывают из скважин с высоким давлением газа путем описанной выше последовательности действий при проведении работ по эксплуатации скважин с низким давлением газа, в частности газоконденсатных скважин.

Было установлено, что указанная выше последовательность действий позволяет наиболее эффективно использовать скважинный струйный аппарат при проведении работ по интенсификации добычи газа из скважин с низким давлением газа путем повышения притока газа из продуктивного пласта и обеспечить его подачу потребителю при более высоком давлении на буфере устья скважины с низким давлением газа без использования дополнительного оборудования, в частности какого-либо компрессорного оборудования.

Для системы из трех скважин, в которой одна скважина с высоким давлением газа и две скважины с низким давлением газа, согласно закону сохранения энергии, получим:

где

V_в - суточный объем газа, поступающего из скважины с высоким давлением газа;

V₁, V₂ - суточные объемы газа, поступающие из скважин с низким давлением газа;

V_см - общий суточный объем газа, поступающий в шлейф из трех скважин;

Р_в - давление газа на буфере скважины с высоким давлением газа;

P₁ и Р₂ - давления газа скважин с низким давлением газа на буфере устья этих скважин;

Р_см - давление в шлейфе смеси газа из трех скважин.

Из формул (1) и (2) получаем Р_см:

Возьмем для примера следующие значения указанных выше величин:

V_в=6000 м³/сут

Р_{в(на устье)}=45 атм

V₁=8000 м³/сут

V₂=7000 м³/сут

Р_{1(на устье)}=6 атм

Р_{2(на устье)}=7 атм

Давление в шлейфе (Р_ш) равно 7 атм.

При таких условиях все три скважины работать с нужными дебитами на общий шлейф не могут. Нужен дожимной компрессор.

А при работе скважинного струйного аппарата с описанной выше последовательностью действий часть энергии газа высокого давления передается газу низкого давления и давление смеси на буфере скважин с низким давлением газа будет выше, чем Р₁ и Р₂ при тех же дебитах.

Подставив параметры трех ГКС в формулу (3), получим:

Р_см=(6000×45+8000×5+7000×7)/(6000+8000+7000)=17,5 атм.

При 6-10% потерь на трение Р'_см=16 атм. Т.е. в шлейф будет поступать газ из 2-х скважин с низким давлением газа, смешанный с газом скважины с высоким давлением газа с общим давлением 16 атм.

Депрессия (ΔР), создаваемая скважинным струйным аппаратом на пласт, равна:

где

Р_пл - пластовое давление;

Р_к - давление на входе в камеру смешения скважинного струйного аппарата.

Величина Р_к зависит от давления газа высокого давления (Р_в) и величины противодавления (Р_пр) над диффузором скважинного струйного аппарата.

Р_пр=Р_см+Р_у,

где

Р_см - давление на диффузор столба смеси добываемого газа вместе с конденсатом и водой;

Р_у - давление в колонне труб на устье скважины с низким давлением газа.

Величину Р_к определяем по кривым Р_к=ƒ(Р_в, Р_пр), полученным при стендовых испытаниях скважинного струйного аппарата.

Для нашего скважинного струйного аппарата Р_к=5 атм, при Р_в=45 атм и давлении в шлейфе 16 атм. При давлениях на входе в камеру смешения 5 атм депрессия на пласты в скважинах с низким давлением газа увеличится, соответственно, на 2,3 атм и на 1,5 атм, что приведет к увеличению их дебитов до 9590 и 8648 м³/сут, соответственно.

Таким образом получим общий дебит из трех скважин 24230 м³/сут при давлении в шлейфе 16 атм.

На фиг. 1 показан скважинный струйный аппарат для реализации способа ее работы.

На фиг. 2 показана схема подключения скважин с низким давлением газа к скважине с высоким давлением газа.

Скважинный струйный аппарат (см. фиг. 1) содержит колонну труб 1, на которой установлены последовательно снизу вверх пакер 2, выполненный с центральным проходным каналом 3, и корпус струйного аппарата 4, в которой выполнен осевой канал 5 с посадочным местом 6 для установки на него эжекторной вставки 7. В стенке корпуса струйного аппарата 4 выполнен перепускной канал 8 с установленным в нем обратным клапаном 9, а эжекторная вставка 7 включает цилиндрический корпус 10, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой уступ 11 для установки эжекторной вставки 7 на посадочное место 6 в корпусе струйного аппарата 4, при этом в корпусе 10 выполнены канал 12 подвода активной среды в сопло 13 эжекторной вставки 7, канал 14 подвода в эжекторную вставку 7 газа откачиваемого из скважины с низким давлением газа среды, канал 15 отвода смеси газов из эжекторной вставки 7.

В эжекторной вставке 7 могут быть выполнены для проведения дополнительных работ в скважине с низким давлением газа проходной канал 16 с установленным в его верхней части герметизирующим узлом 17. Проходной канал 16 подключен ниже герметизирующего узла 17 к каналу 14 подвода откачиваемого из скважины газа. В герметизирующем узле 17 выполнен осевой канал 18 с возможностью пропуска через него каротажного кабеля 19 для установки на нем в скважине ниже корпуса струйного аппарата 4 каротажного прибора 20 для измерения физических параметров скважины, например давления и температуры, и обработки продуктивных пластов, например ультразвуком, с возможностью перемещения его вдоль ствола скважины при работающей или неработающей эжекторной вставке 7. Канал 12 подвода газа с высоким давлением в сопло 13 эжекторной вставки 7 сообщен с перепускным каналом 8 корпуса струйного аппарата 4 и через последний с затрубным пространством колонны труб 1. Соосно соплу 13 установлена камера смешения 21 с диффузором 22. Последний со стороны выхода из него через канал 15 отвода смеси газов сообщен с внутренней полостью колонны труб 1 выше эжекторной вставки 7. Под пакером установлен трубопровод подвода газа 23.

На схеме подключения скважин с низким давлением газа к скважине с высоким давлением газа (см. фиг. 2) показаны трубопровод высоконапорного газа 24 от скважины с высоким давлением газа, трубопровод сбора газа 25, расходомер 26, манометр 27, скважинный струйный аппарат 28, установленный в скважинах 29 с низким давлением газа, пакер 2 и отвод 30 для ввода ингибитора.

Способ работы скважинного струйного аппарата заключается в том, что в скважину 29 с низким давлением газа спускают на колонне труб 1 сборку, включающую закрепленные на колонне труб 1 последовательно сверху вниз корпус струйного аппарата 4, пакер 2 с центральным проходным каналом 3 и трубопровод подвода газа 23 из подпакерного пространства скважины 29 с низким давлением газа.

Входную воронку (не показана на чертеже) трубопровода подвода газа 23 располагают на уровне середины интервала перфорации газового пласта скважины с низким давлением газа или на уровне подошвы скважины с газом низкого давления, после чего проводят распакеровку пакера 2 и в корпусе 4 струйного аппарата 28 устанавливают эжекторную вставку 7, снабженную соплом 13, камерой смешения 21 и диффузором 22, причем через корпус струйного аппарата 4 вход в сопло 13 сообщают с затрубным пространством скважины, а камеру смешения 21 входом в нее сообщают с подпакерным пространством скважины с низким давлением газа 29 через трубопровод подвода газа 23, а выход из диффузора 22 сообщают с колонной труб 1 (с ее внутренним пространством), затем на устье скважины с низким давлением газа 29 буфер устьевой арматуры этой скважины подключают через трубопровод высоконапорного газа 24 с расходомером 26 к буферу устьевой арматуры скважины с высоким давлением газа (не показана на чертеже) и через затрубное пространство колонны труб 1 скважины с низким давлением газа подают газ высокого давления из скважины с газом высокого давления в сопло 13 струйного аппарата.

Создают депрессию на пласт под струйным аппаратом 28 и откачивают из подпакерного пространства скважины 29 газ низкого давления, а также жидкость при ее наличии в скважине 29, причем откачиваемый газ низкого давления с жидкостью или без нее подводят по трубопроводу подвода газа 23 в камеру смешения 21, где он смешивается с газом высокого давления, поданным из сопла 13, и далее смесь газов отводят в диффузор 22, а из последнего смесь газов за счет потенциальной и кинетической энергии газа высокого давления по колонне труб 1 подают из скважины с низким давлением 29 газа на поверхность потребителю по трубопроводу сбора газа 25. Одновременно в скважину с низким давлением газа 29 с газом высокого давления подают ингибитор коррозии через отвод 30.

Настоящее изобретение может быть использовано в газодобывающей промышленности при освоении и эксплуатации скважин с низким давлением газа, в том числе газоконденсатных скважин после бурения и в ходе их эксплуатации.