Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНО ДОБЫВАЕМОЙ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации высокообводненных нефтяных скважин на поздней стадии эксплуатации нефтяного месторождения.

Известен способ разработки нефтяного месторождения (Г.С. Лутошкин «Сбор и подготовка нефти, газа и воды» М.: Недра, 1974 г, с. 13), включающий сбор продукции добывающих скважин и транспортирование ее насосами дожимных насосных станций на центральный пункт сбора и подготовки нефти, на котором производят сброс воды, ее очистку и последующую закачку насосами кустовых насосных станций в пласт для поддержания пластового давления.

Недостатком данного способа являются значительные затраты электроэнергии, затрачиваемые на транспортировку попутно добываемой воды на длительные расстояния.

Известен способ утилизации попутно добываемых нефтяного газа и пластовой воды, заключающийся в том, что продукцию обводненных скважин направляют на прием, по меньшей мере, одного насоса-компрессора и закачивают через распределительную гребенку в нагнетательные скважины, при этом закачку осуществляют в бездействующие обводнившиеся скважины по лифтовым трубам через насадок, имеющий два отвода, внутри которых расположены вертикальный канал и решетка направляющих пластин, которыми формируют плоский тангенциальный пристеночный нисходящий под углом 45° к поперечному сечению ствола скважины поток закачиваемой жидкости (см. патент РФ №2435944, МПК Е21В 43/16, опубл. 10.12.2011 г.).

Недостатком данного способа являются значительные материальные затраты из-за закачки продукции обводненных добывающих скважин через насос-компрессор и распределительную гребенку.

Также недостатком данного способа является применение насадка с отводами, увеличивающего металлоемкость и требующего применения нестандартного оборудования, к тому же закачка продукции обводненных скважин в бездействующую скважину, выполняющую роль отстойника, по лифтовым трубам приводит к недостаточно эффективному разделению воды и нефти вследствие высокой скорости потока жидкости из-за малого проходного сечения лифтовых труб, что приводит к закачке нефти в пласт скважины-отстойника или поступлению воды в сборный коллектор.

Указанный способ наиболее близок к предлагаемому и его можно взять в качестве прототипа.

Технической задачей изобретения является утилизация попутно добываемой пластовой воды в скважине-отстойнике для снижения затрат электроэнергии, затрачиваемых на транспортировку попутно добываемой воды на длительные расстояния, при качественном разделении нефти и воды в скважине-отстойнике за счет более низкой скорости потока жидкости в межтрубном пространстве, в котором происходит разделение.

Поставленная задача решается описываемым способом утилизации попутно добываемой пластовой воды, включающим закачку продукции добывающих скважин в бездействующую добывающую скважину, выполняющую роль отстойника.

Новым является то, что продукцию рядом расположенных друг от друга добывающих скважин с суммарным дебитом жидкости 25-65 м³/сут закачивают непосредственно в межтрубное пространство скважины-отстойника для поглощения воды пластом, имеющим приемистость 0,7-4,3 м³/(сут⋅атм), при одновременном отборе фонтанным способом отделившейся нефти через колонну насосно-компрессорных труб.

На чертеже изображена схема сбора продукции добывающих скважин и закачки попутно добываемой пластовой воды в бездействующую скважину, где 1 - добывающие скважины, 2 - бездействующая скважина, выполняющая роль отстойника, 3 - пласт скважины-отстойника, 4 - сборная линия, обвязывающая добывающие скважины, 5 - межтрубное пространство скважины-отстойника; 6 - эксплуатационная колонна скважины-отстойника; 7 - колонна насосно-компрессорных труб.

Способ утилизации попутно добываемой пластовой воды по предлагаемому методу осуществляют следующей последовательностью действий.

1. Определяется группа (куст) рядом расположенных друг от друга обводненных добывающих скважин 1 с суммарным дебитом жидкости 25-65 м³/сут.

2. Определяется приемистость пласта 3 скважины-отстойника 2, значение которой должно находиться в интервале 0,7-4,3 м³/(сут⋅атм).

3. Производится обвязка добывающих скважин 1 с закачкой их продукции через сборную линию 4 в межтрубное пространство 5 бездействующей скважины, выполняющей роль отстойника 2, между эксплуатационной колонной 6 и колонной насосно-компрессорных труб 7.

4. Закачка продукции добывающих скважин 1 в межтрубное пространство 5 бездействующей скважины, выполняющей роль отстойника 2.

5. В межтрубном пространстве 5 между эксплуатационной колонной 6 и колонной насосно-компрессорных труб 7 происходит гравитационное разделение нефти и воды. Благодаря тому что сечение межтрубного пространства 5 имеет большую площадь, чем внутреннее сечение насосно-компрессорных труб 7, обеспечивается более эффективное разделение воды и нефти вследствие более низкой скорости потока жидкости.

6. Поглощение отделившейся воды пластом 3 с приемистостью 0,7-4,3 м³/(сут⋅атм). Подбор суммарного дебита добывающих скважин 1 и приемистости пласта 3 определяется скоростью течения жидкости в межтрубном пространстве 5, при которой сохраняется ламинарность течения жидкости путем сравнения с критическим числом Рейнольдса, а также скоростью седиментации (осаждения) частиц фазы в среде.

Скорость течения жидкости в межтрубном пространстве 5 определяется по формуле

где Q - расход жидкости [м³/с],

S - площадь сечения, через которую протекает жидкость [м²].

Число Рейнольдса определяется по формуле

где V - скорость течения жидкости [м/с],

d - диаметр кольцевого пространства, через которое протекает жидкость [м],

ρ - плотность жидкости [кг/м³],

μ - вязкость жидкости [Па⋅с].

Скорость седиментации (осаждения) частиц определяется по формуле Адамара-Рыбчинского для реальных эмульсий:

где

μ₁, μ₂ - динамические вязкости дисперсной среды и дисперсной фазы [Па⋅с],

r - радиус частиц [м],

ρ₁, ρ₂ - плотности дисперсной среды и дисперсной фазы [кг/м³],

n - количество частиц.

7. Отбор фонтанным способом отделившейся нефти по колонне насосно-компрессорных труб 7 на поверхность в сборный коллектор.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает утилизацию попутно добываемой пластовой воды в скважине-отстойнике, что позволяет снизить затраты электроэнергии, затрачиваемые на транспортировку попутно добываемой воды на длительные расстояния, при качественном разделении нефти и воды в скважине-отстойнике за счет более низкой скорости потока жидкости в межтрубном пространстве, в котором происходит разделение.