Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ В ПЛАСТ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к системе закачки жидкости в пласт при заводнении.

Известен «Способ для закачки воды в нефтяной в пласт» (см. А.с. №283120, Е 21 В 43/00. Бюл. №31 от 1970 г.). Для осуществления данного способа используется установка, включающая пакер, колонну насосно-компрессорных труб и емкость, сообщающиеся с насосом. Принцип работы установки заключается в непрерывной подаче жидкости в пласт.

Недостатками известной установки для закачки жидкости в пласт является то, что насосный агрегат находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации. Из-за наличия в воде механических примесей и растворенных солей уменьшается срок работы деталей насоса, кабеля электродвигателя. Все перечисленные причины снижают долговечность установки в целом.

Наиболее близкой к предлагаемой является «Установка для закачки жидкости в пласт» (см. А.с. №729336, Е 21 В 43/00. Бюл №15 от 1980 г.). Установка включает скважину, вскрывшую нефтеносный и водоносный пласты, пакер, станцию управления, колонну насосно-компрессорных труб и емкость, соединенные с насосом через сообщающий трубопровод, причем колонна насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены технологической жидкостью, при этом колонна насосно-компрессорных труб оснащена нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера. Насос с электродвигателем выполнены в реверсивном исполнении. Установка работает следующим образом. При достижении технологической жидкостью верхнего уровня в емкости, контролируемого датчиком, происходит нагнетание пластовой воды в пласт через насосно-компрессорные трубы. При этом насос и электродвигатель работают по принципу прямого вращения. При достижении технологической жидкостью нижнего уровня в емкости, контролируемого другим датчиком, происходит вытеснение технологической жидкости из насосно-компрессорных труб пластовой водой из межтрубного пространства. При этом электродвигатель насоса переключается на вращение, обратное предшествующему (реверсивное). При достижении технологической жидкостью верхнего уровня в емкости процесс повторяется в той же последовательности.

Недостатком известной установки для закачки жидкости в пласт является то, что в процессе работы происходит накопление пластовой воды в емкости, что в последствии приводит к образованию эмульсии в емкости. Причиной попадания пластовой воды в емкость является то, что при повторяющихся циклах работы установки в полости колонны насосно-компрессорных труб происходит чередование замены технологической жидкости на пластовую воду и наоборот. Вследствие того, что внутренняя поверхность колонны насосно-компрессорных труб является гидрофобной, на ней задерживаются капли пластовой воды, которые обволакиваются технологической жидкостью, и образующаяся эмульсия попадает в емкость. При этом снижается долговечность насоса вследствие его работы в химически агрессивной среде по сравнению с технологической жидкостью, а также происходит попадание технологической жидкости в пласт. По этой причине возникает необходимость периодического опорожнения эмульсии из емкости и заполнения ее технологической жидкостью, выводу на режим работы установки. Это приводит к вынужденным остановкам установки и снижению коэффициента эксплуатации (полезного времени работы).

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение коэффициента ее эксплуатации (производительности), повышение долговечности работы установки (насоса и емкости).

Техническая задача решается предлагаемой установкой для закачки жидкости в пласт, включающей скважину, вскрывшую водоносный и нефтеносный пласты, пакер, колонну насосно-компрессорных труб и емкость, соединенные с насосом через сообщающий трубопровод, причем колонна насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены технологической жидкостью, при этом колонна насосно-компрессорных труб оснащена нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера.

Новым является то, что колонна насосно-компрессорных труб снабжена разделителем сред, размещенным на границе раздела сред «пластовая вода - технологическая жидкость» с возможностью перемещения с ней и контактирующим с внутренней поверхностью колонны насосно-компрессорных труб, причем внутренняя поверхность колонны насосно-компрессорных труб выполнена футерованной, как минимум, в зоне перемещения разделителя сред, при этом в качестве футеровочного покрытия используют материалы, имеющие гидрофильную поверхность.

На чертеже представлена принципиальная схема установки для закачки жидкости в пласт с двумя меняющимися (I, II) циклами: I - закачка технологической жидкости в скважину (сплошные линии со стрелками); II - слив технологической жидкости из скважины (пунктирные линии со стрелками).

Установка для закачки жидкости в пласт включает скважину 1, вскрывшую водоносный 2 и нефтеносный 3 пласты, пакер 4, колонну насосно-компрессорных труб 5 и емкость 6, соединенные с насосом 7 через сообщающий трубопровод 8, причем колонна насосно-компрессорных труб 5 и емкость 6 частично заполнены технологической жидкостью 9. Колонна насосно-компрессорных труб 5 оснащена нагнетательным 10 и всасывающим 11 клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера 4, при этом колонна насосно-компрессорных труб 5 снабжена разделителем сред 12, размещенным на границе раздела сред 13 (верхняя граница), 14 (нижняя граница) «пластовая вода - технологическая жидкость» с возможностью перемещения с ней и контактирующим с внутренней поверхностью колонны насосно-компрессорных труб 5. Внутренняя поверхность колонны насосно-компрессорных труб 5 выполнена футерованной 15, как минимум, в зоне перемещения 13,14 разделителя сред 12, при этом в качестве футеровочного покрытия 15 используют материалы, имеющие гидрофильную поверхность.

В качестве футеровочного покрытия внутренней поверхности насосно-компрессорных труб используются пластмасса, различные полимеры и другие материалы, имеющие гидрофильную поверхность.

В целях защиты колонны насосно-компрессорных труб футеровка может быть выполнена до забоя скважины в случаях, когда пластовая вода обладает высокой минерализацией и является коррозионно-активной.

В качестве технологической жидкости используется незамерзающая, некоррозионно-активная жидкость, например масло, нефть и другие.

Установка для закачки жидкости в пласт работает следующим образом. Первый цикл (I) работы установки для закачки жидкости в пласт происходит следующим образом.

При включении насоса 7 датчик верхнего уровня 16 технологической жидкости 9 в емкости 6 подает сигнал на станцию управления 17, которая переключает электродвигатель 18 насоса 7 на прямое вращение (возможно также ручное управление). В этом случае расчетный объем технологической жидкости 9 из емкости 6 поступает на прием 19 насоса 7 и далее через сообщающий трубопровод 8, запорное устройство 20 нагнетается в колонну насосно-компрессорных труб 5, футерованную колонну насосно-компрессорных труб 15 скважины 1 и перемещает разделитель сред 12, контактирующий с внутренней поверхностью футерованной колонны насосно-компрессорных труб 15, во внутренней полости 21 футерованной колонны насосно-компрессорных труб 15 вниз до конца рабочего хода 14 технологической жидкости 9. При этом нагнетательный клапан 10 сообщает полость колонны насосно-компрессорных труб 5 с нефтеносным пластом 3, а всасывающий клапан 11 разобщает полость насосно-компрессорных труб 5 с межтрубным пространством 22 скважины 1, расположенным выше пакера 4. В результате происходит процесс нагнетания пластовой воды в нефтеносный пласт 3 через нагнетательный клапан 10.

Второй цикл (II) работы установки для закачки жидкости в пласт происходит следующим образом.

При достижении технологической жидкостью 9 нижнего уровня в емкости 6 с помощью датчика нижнего уровня 23 и станции управления 17 электродвигатель 18 насоса 7 переключается на вращение, обратное предшествующему (реверсивное). При этом нагнетательный клапан 10 разобщает полость колонны насосно-компрессорных труб 5 с нефтеносным пластом 3, а всасывающий клапан 11 сообщает полость насосно-компрессорных труб 5 с межтрубным пространством 22 скважины 1. В этом случае пластовая вода из водоносного пласта 2 скважины 1 по межтрубному пространству 22 за счет энергии водоносного пласта 5 или в случае ее нехватки - с наземного коллектора 24 через всасывающий клапан 11 поступает в колонну насосно-компрессорных труб 5 и вытесняет технологическую жидкость 9 через футерованную колонну насосно-компрессорных труб 15, колонну насосно-компрессорных труб 5, запорное устройство 20, сообщающий трубопровод 8 и закачивается насосом 7 в емкость 6. При этом разделитель сред 12, контактирующий с внутренней поверхностью футерованной колонны насосно-компрессорных труб 15, перемещается во внутренней полости 21 футерованной колонны насосно-компрессорных труб 15 вверх до начала рабочего хода 13 технологической жидкости 9 и препятствует попаданию пластовой воды в емкость 6. Далее циклы закачек повторяются.

Использование данного изобретения в нефтяной промышленности позволяет снизить затраты на единицу закачиваемой пластовой воды (1 м³) и, в конечном итоге, снизить себестоимость единицы добытой нефти (1 тонны) за счет повышения производительности и долговечности установки.