Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для добычи высоковязкой нефти из глубоких скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано на нефтяных промыслах при добыче высоковязкой нефти из осложненных, глубоких скважин, а именно из скважин, эксплуатируемых установками винтовых насосов.

Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.

Известно, что возможная глубина спуска винтового насоса ограничивается из-за роста нагрузок на штанговую колонну. С увеличением глубины подвески винтового насоса растут растягивающие нагрузки, силы вязкого трения штанг о жидкость и силы граничного трения штанг о жидкость.

Известна винтовая насосная установка (патент RU №2326267, кл. F04С 2/107, опубл. 10.06.2008) для добычи жидкости, включающей песок, в состав которой входит приводная колонна полых штанг. В состав винтовой насосной установки входит поверхностный привод, винтовой насос, подъемные насосно-компрессорные трубы (НКТ) и колонна полых штанг, через которую предполагается извлечение жидкости с большой скоростью подъема в трубе для предотвращения оседания песчинок как в насосной установке, так и в полости скважины.

Однако, при откачке жидкости по полым штангам, значительно уменьшается площадь проходного сечения труб и увеличиваются гидравлические потери потока откачиваемой жидкости, что приводит к росту давления над насосом и росту нагрузки в винтовой паре насоса, затрачиваемой на подъем жидкости.

Известна установка для добычи вязкой пластовой жидкости (патент SU №1654549, кл. Е21В 43/00, опубл. 07.06.1991), содержащая поверхностный привод, устьевой сальник-превентор, насосно-компрессорные трубы, вращательную колонну полых штанг, верхний конец которой оснащен вертлюгом, выкидные линии, одна из которых связана через дроссель и вертлюг с вращательной колонной полых штанг. В данной установке предусматривается подъем пластовой вязкой жидкости скважинным насосом по колонне подъемных НКТ с одновременной подачей маловязкой жидкости в колонну полых штанг для снижения вязкости скважинного флюида. Кроме этого в качестве маловязкой жидкости предлагается использовать соленую воду.

Недостатком данного способа является то, что для существенного снижения вязкости откачиваемой жидкости, нужно закачивать значительный объем маловязкой жидкости. Закачка соленой воды может усугубить ситуацию с образованием стойких водонефтяных эмульсий и образованием отложений на стенках НКТ.

Известна винтовая насосная установка (патент RU №2447264, кл. Е21В 43/00, опубл. 10.04.2012)., содержащая поверхностный привод, устьевой сальник-превентор, насосно-компрессорные трубы, вращательную колонну полых штанг, верхний конец которой оснащен разделителем потока жидкости, а выкидные линии связаны с колонной полых штанг и колонной НКТ.

Данная установка позволяет закачивать по полым штангам в колонну НКТ технологические жидкости, например реагенты, снижающие вязкость откачиваемой жидкости. Недостатком использования реагентов является их высокая стоимость.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности добычи скважинной жидкости, преимущественно высоковязкой нефти, повышение надежности и эффективности устройства путем снижения нагрузки на штанговую колонну, что можно обеспечить снижением давления жидкости над скважинным винтовым насосом, а также путем снижения плотности и вязкости откачиваемой жидкости.

Указанная задача решается заявляемым устройством для добычи высоковязкой нефти из глубоких скважин.

Задача решается тем, что добыча высоковязкой нефти из глубоких скважин включает откачку высоковязкой жидкости по колонне НКТ скважинным винтовым насосом, приводящимся в движение колонной полых штанг, при этом одновременно с откачкой нефти осуществляется закачка газа по колонне полых штанг в НКТ, через газлифтный клапан, расположенный над скважинным винтовым насосом в колонне полых штанг, при этом газ, закачиваемый в колонну НКТ, создает газлифтный эффект, снижая плотность и вязкость откачиваемой жидкости и совершая дополнительную работу по подъему жидкости на поверхность.

Устройство для добычи высоковязкой нефти из глубоких скважин содержит поверхностный привод с электродвигателем, устьевой сальник, колонну насосно-компрессорных труб и колонну полых штанг, размещенную внутри колонны насосно-компрессорных труб. Верхний конец колонны полых штанг снабжен вертлюгом, а нижний конец соединен со скважинным винтовым насосом, над которым установлен газлифтный клапан. Устройство включает выкидную и нагнетательную линии с вентилями. Нагнетательная линия предназначена для закачки газа компрессором в скважину. Для предотвращения выброса скважинной жидкости в нагнетательную линию, установлен обратный клапан.

На фигуре представлено устройство для добычи высоковязкой нефти из глубоких скважин.

Принципиальная схема устройства (см. фиг.) содержит поверхностный привод с электродвигателем 1, устьевой сальник 2, колонну полых штанг 3 с установленным в нем газлифтным клапаном 4 и колонну НКТ 5. Верхний конец колонны полых штанг 3 снабжен вертлюгом 6, а нижний конец соединен со скважинным винтовым насосом, включающим ротор 7 и статор 8. На устье скважины находится выкидная линия 9, которая снабжена вентилем 10 и связана с колонной НКТ 5. Нагнетательная линия 11, предназначенная для закачки газа компрессором 12 в скважину, снабжена вентилем 13. Для предотвращения выброса скважинной жидкости в нагнетательную линию 11, установлен обратный клапан 14. Qг - направление подачи газа в колонну НКТ 5, Qс - направление подачи скважинной жидкости в выкидную линию 9.

Устройство для добычи высоковязкой нефти из глубоких скважин работает следующим образом.

Компрессор 12 через нагнетательную линию 11 закачивает газ в колонну полых штанг 3 через вертлюг 6. Давление газа в колонне полых штанг 3 постепенно растет и через газлифтный клапан 4 газ поступает в колонну НКТ 5, где смешивается с жидкостью, находящейся в колонне НКТ 5 над скважинным винтовым насосом. После запуска компрессора 12, запускается поверхностный привод электродвигателя 1, который передает вращение колонне полых штанг 3. При вращении колонны полых штанг 3, рабочий орган скважинного винтового насоса - ротор 7 подает скважинную жидкость в колонну НКТ 5. В процессе работы устройства закачиваемый газ и откачиваемая жидкость смешиваются в колонне НКТ 5, создавая газлифтный эффект, снижая плотность и вязкость откачиваемой жидкости, и поступают в выкидную линию 9. Затем процесс подъема жидкости на поверхность повторяется циклически.

Использование энергии газа, затрачиваемого на подъем продукции, позволяет уменьшить затраты энергии на работу скважинного винтового насоса, тем самым снижая нагрузки на колонну НКТ. Кроме того, при откачке высоковязкой нефти выделяющийся газ разрушает структурные связи в жидкости и повышает ее текучесть, что позволяет снизить величину нагрузок, затрачиваемых на подъем жидкости скважинным винтовым насосом и на вращение колонны полых штанг в высоковязкой жидкости. Это позволяет использовать штанговые винтовые насосные установки при большей глубине спуска скважинного винтового насоса в глубоких скважинах в осложненных условиях работы.

Устройство для добычи высоковязкой нефти из глубоких скважин позволяет увеличить дебит скважины, а также межремонтный период работы устройства.

Технико-экономическая эффективность данного технического решения заключается в повышении производительности глубоких скважин при добыче высоковязкой нефти, эксплуатируемых скважинными винтовыми насосами.

Заявляемое техническое решение отвечает существующим требованиям техники безопасности и охраны окружающей среды.