Результат интеллектуальной деятельности: Способ снижения затрубного давления механизированных скважин и устройство для его осуществления

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для добычи нефти из скважин механизированным способом, в частности электроцентробежными насосами, с высоким содержанием свободного газа, и может быть применено для добычи нефти из многопластовых залежей с различным энергетическим состоянием.

Обеспечивает расширение области применения эжекторных систем при добыче нефти и газа за счет одновременного использования скважины-донора высоконапорного потока (газа/газожидкостной смеси с высоким газосодержанием) и скважины-акцептора низконапорного потока (газа/газожидкостной смеси) и полного использования энергии высоконапорного потока, увеличения депрессии на пласт и оптимизации работы скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов (УЭЦН).

Сущность изобретения: способ включает в себя совместную обвязку высоконапорной газовой или нефтяной скважины с высоким газовым фактором, вскрывающей пласт с высоким потенциалом, и низконапорной нефтяной скважины с высоким газовым фактором, вскрывающей пласт с низким потенциалом, через устьевой газоструйный аппарат, откачку продукций высоконапорной и низконапорной скважин из пластов, сепарацию свободного газа низконапорной скважины от жидкости, последующее поступление свободного газа в затрубное пространство низконапорной скважины, последующее поступление высоконапорного потока в сопло устьевого газоструйного аппарата, эжектирование газоструйным аппаратом низконапорного потока-газа из затрубного давления низконапорной скважины, при этом снижая значение затрубного давления низконапорной скважины, последующее восстановление давления смешанного потока до значения линейного давления общего нефтегазосборного коллектора.

Предпосылками для создания изобретения является следующее: при эксплуатации скважин механизированными способами, в частности УЭЦН, происходит естественная и искусственная (при наличии предвключенных модулей) сепарация и накопление нефтяного газа в затрубном пространстве скважины. Ныне существующие газоперепускные клапаны дают возможность снизить давление в затрубном пространстве в лучшем случае до линейного давления. В некоторых случаях: при кустовой схеме обвязки скважин, вскрывающих различные по энергетическому состоянию эксплуатационные объекты, и/или когда протяженность трубопроводов достигает значительных величин, рабочие линейные давления могут достигать значений вплоть до 50-70 атм. Это приводит к переводу низконапорных скважин в бездействующий фонд, а также неоправданным нагрузкам на колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), УЭЦН и сальниковые устройства.

Из практики известен способ сброса нефтяного газа из затрубного пространства в атмосферу путем периодического открытия вентиля на устье скважины по мере накопления и повышения давления до критической величины. Этот способ имеет следующие недостатки:

1. Создание загазованности атмосферы и связанная с этим пожарная и экологическая опасность;

2. Необходимость привлечения рабочих для контроля за давлением и для сброса нефтяного газа из-за отсутствия необходимых технических средств.

Известен подъемник газожидкостной смеси, содержащий колонну НКТ, обратный клапан, погружной насос, нагнетательный патрубок которого подключен к активному соплу струйного аппарата с приемной камерой, камерой смешения и диффузором [Патент РФ №2157926, F04F 5/54 "Подъемник газожидкостной смеси"]. Недостатками данного подъемника является то, что обратный клапан расположен в колонне НКТ, что ведет к снижению прочности колонны, а при возникновении неисправностей необходим полный подъем глубинно-насосного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранный в качестве прототипа способ сброса газа из затрубного пространства, включающий создание в колонне НКТ давления ниже давления в затрубном пространстве и перепуск газа при работающем глубинном насосе из затрубного пространства в полость НКТ, а колонну НКТ выше глубинного насоса оборудуют эжекторным устройством, причем добываемую жидкость направляют после выхода из глубинного насоса через сопло эжекторного устройства в его камеру смешения [Патент РФ №2079636, Е21В 43/00 "Способ сброса газа из затрубного пространства"].

Этот способ обладает следующими недостатками:

1. Для монтажа устройства необходимо наличие бригады подземного ремонта скважины.

2. Снижение прочности колонны НКТ из-за устройства в ней обратного клапана.

3. При возникновении неисправностей, связанных с засорением устройства, требуется полный подъем глубинно-насосного оборудования.

4. Затруднен качественный отбор проб.

Задачей изобретения является расширение области применения эжекторных систем при добыче нефти и газа за счет одновременного использования скважины-донора высоконапорного потока (газа/газожидкостной смеси с высоким газосодержанием) и скважины-акцептора низконапорного потока (газа/газожидкостной смеси) и полного использования энергии высоконапорного потока, увеличения депрессии на пласт и оптимизации работы механизированных скважин.

Расширение области применения и повышение эффективности эжекторных систем в способе снижения затрубного давления механизированных скважин достигается тем, что в качестве донора высоконапорного потока используется газовая или нефтяная скважина с высоким газовым фактором, вскрывающая пласт с высоким потенциалом, а в качестве акцептора низконапорного потока используется нефтяная скважина с высоким газовым фактором, вскрывающая пласт с низким потенциалом, причем осуществляется полное использования энергии высоконапорного потока и увеличение депрессии на пласт, что влечет за собой повышение производительности скважины.

Указанная совокупность отличительных признаков изобретения позволяет повысить эффективность добычи нефти из скважин. В дополнение расширяется область применения эжекторной нефтегазодобычи в связи с появлением возможности эксплуатации скважин с высоким содержанием свободного газа в продукции, также устраняются режимы неустойчивой работы известных технических решений насосных и насосно-эжекторных систем добычи нефти.

Способ снижения затрубного давления механизированных скважин осуществляют следующим образом.

В варианте способа на фиг. 1 продукция скважины 16 по линии высокого давления 17 поступает в устьевой газоструйный аппарат 20. За счет создаваемого разряжения давления на приеме газоструйного аппарата низконапорный поток скважины 18 по линии низкого давления 19 поступает в газоструйный аппарат 20, где происходит смешение потока и дальнейшая его транспортировка по коллектору 21 до объектов сбора скважинной продукции 22. Продукция скважины, добываемая по НКТ по линии 23, поступает также в систему сбора 22.

Устройство для снижения затрубного давления механизированных скважин на фиг. 2 согласно настоящему изобретению осуществляют следующим образом.

Предложенное устройство включает в себя фланцы 1, 11 и 12, втулку 2, корпус 3, камеру смешения 4, приемную камеру 5, сопло 6, цилиндр 7, распределитель 8, гайку 9, хвостовик 10, перепускные клапаны 13 и 14, диффузор 15.

Из линии высокого давления поток проходит по перепускному каналу 13, и проходя далее, через сопло 6 с высокой скоростью подсасывает в приемную камеру 5 газ низкого потока через перепускные каналы 14. После приемной камеры газовая смесь поступает в камеру смешения 4, где происходит смешивание взаимодействующих потоков, далее поток поступает в диффузор 15, где происходит замедление потока.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет существенно повысить эффективность и расширить область применения и функциональные возможности способа снижения затрубного давления механизированных скважин по сравнению с известными изобретениями.