Поддержание пластового давления в нефтедобыче

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к гидродинамическим методам увеличения нефтеотдачи пластов и способам закачки воды в нагнетательную скважину. Метод программно-регулируемого поддержания пластового давления включает подачу воды от насоса (кустовой насосной станции КНС) через коллектор (блок напорной распределительной гребенки БНГ) и ряд автоматизированных регуляторов расхода жидкости, установленных на каждом водоводе, соединенном с нагнетательными скважинами. Регуляторы управляются от контроллера (в том числе верхнего уровня).

Известны методы поддержания пластового давления, включающие в себя насос (или КНС), распределительный коллектор с задвижками для подачи и отключения жидкости к скважинам [1]. Данная схема оборудования позволяет производить только распределение по скважинам жидкости от одного насоса и производить циклическое заводнение (отключение-включение скважин на длительный период, изменение направления потока жидкости).

Известны комплект устьевой с регулятором [2], содержащий штуцерные задвижки, дроссель угловой, расходомер, установленные на устьевой нагнетательной арматуре. Недостатками данной конструкции являются: невозможность использования одновременного нескольких штуцеров для достижения значительного условного прохода задвижки (например, Ду 30, 40 мм); частое перекрытие водовода при смене штуцеров (что приводит к гидроудару на столб жидкости в скважине высотой 1800 метров), ручной режим регулирования (конструкция диска со штуцерами револьверного типа не позволяет применения электро-, пневмо-, гидроприводов).

Целью предлагаемого изобретения является увеличение нефтеотдачи пластов путем колебательного воздействия жидкости на пласт. Колебательные воздействия достигаются частым изменением расхода жидкости, подаваемой в пласт, с помощью автоматизированных регуляторов расхода жидкости [3] (фиг.1) для отдельно взятой скважины и с применением автоматизированной делительно-регулирующей насосной установки [4] (фиг.2) для нескольких скважин (для куста скважин).

Автоматизированный регулятор расхода жидкости (или автоматизированное запорно-регулирующее устройство) [5] содержит: входной фланец 1, образующий со штуцерным фланцевым корпусом 3 делительную камеру. Корпус 3 соединен с фланцевым проходным корпусом 4 через электромагнитные клапаны 12 (или) шаровые краны 5. К корпусу 4 шпильками 9 через уплотнительное кольцо 7 присоединен выходной фланец 2, образующий совместно сборную выходную камеру. В корпусе 3 по окружности расположены гнезда для установки (съема) керамических штуцеров 6 с калиброванными отверстиями от 2 до 20 мм (или нужным набором отверстий). Штуцеры керамические 6 устанавливаются в гнезда с резиновым уплотнительным кольцом, а их отверстия предохраняются от загрязнений фильтром - сеткой. Штуцеры и фильтры фиксируются в гнездах Клапаны электромагнитные для управления подключены к контроллеру 11 с обратной связью от расходомера электромагнитного 13. Электромагнитные клапаны 12 или шаровые краны 5 соединяются с корпусами 3, 4 с помощью ниппеля 15 и гайки 16 (или муфты) для улучшения технологичности производства и ремонтопригодности устройства.

Запорно-регулирующее устройство может управляться от контроллера верхнего уровня, при этом в качестве расходомера могут быть использованы расходомеры ультразвуковые или электромагнитные, входящие в блок гребенки или насосную станцию.

Автоматизированное запорно-регулирующее устройство работает следующим образом: в соответствии с технологической картой режимов (программой контроллера) открытие всех клапанов обеспечивает быстрое заполнение объекта регулирования, например водоводов, к пласту; перекрытие всех клапанов обеспечивает срабатывание устройства как «закрыто», а комбинирование числом открытых-закрытых клапанов позволяет регулировать поток жидкости по времени от доли секунды и более; по расходу от Ду 0 до Ду равного суммарной площади отверстий штуцеров (Ду - условный диаметр). Число возможных комбинаций суммарного сечения составляет несколько десятков, а дискретность регулирования по времени и по объему (расходу) позволяет производить программно-регулируемое поддержание пластового давления при нефтедобыче.

Для нескольких скважин используется автоматизированная делительно-регулирующая насосная установка (АРРНУ) (фиг.2), содержащая: выходные (от насосов) водоводы 1, 2, 3, выполняющие функцию делительного коллектора; автоматизированные регуляторы расхода с расходомерами и контроллерами 4, 5, 6, 7, 8, 9 (5); отходящие напорные водоводы 10, 11, 12, 13, 14, 15 (усы); насосные агрегаты 16, 17 с системой управления и контроля и задвижки 18, 19.

Установка работает следующим образом: насосный агрегат 16 или 17 нагнетает жидкость под высоким давлением (160-210 кгс/см²) в водоводы и коллектор (3), где она (вода) распределяется по регуляторам расхода (4, 5, 6, 7, 8, 9), а затем через водоводы (10, 11, 12, 13, 14, 15) поступает на полевые трубопроводы к нагнетательным скважинам. Регуляторы расхода (4, 5, 6, 7, 8, 9) обеспечивают регулирование жидкости по времени от нескольких секунд и более, по расходу от Ду 0 до Ду равного суммарной площади сечений штуцеров при открытых клапанах (в пределах Ду=0÷65 мм). Каждый регулятор управляется контроллером с обратной связью от расходомера. Задвижки и дренажная система для слива жидкости при ремонте отдельных узлов используются от насосной части установки и на чертеже не показаны.

Интенсификация нефтедобычи достигается путем регулируемой нестационарной закачки жидкости в пласт, которую может обеспечить запорно-регулирующее устройство, содержащее делительную штуцерную камеру и сборную камеру, соединенные между собой двумя шаровыми кранами и двумя электромагнитными клапанами. Различные варианты такой закачки отображены на графиках 3÷6 (фиг.5-8). На графиках 1 и 2 (фиг.3 и 4) показаны соответственно стационарный способ закачки жидкости и циклическое заводнение с постоянным значением расхода.

График 3 - регулируемая закачка, при которой два шаровых крана обеспечивают номинальное (стержневое) значение расхода жидкости, а один клапан, работающий в режиме «закрыто - открыто», обеспечивает регулирование по времени от доли минуты и более и по амплитуде ΔQ₃ (на увеличение суммарного проходного сечения штуцеров).

График 4 - регулируемая закачка на уменьшение от номинала при работе двух шаровых кранов и одного клапана, работающего в режиме «закрыто - открыто» - амплитуда колебаний ΔQ₄.

График 5 - синхронная регулируемая закачка, при которой работают два шаровых крана и одновременно два клапана - амплитуда колебания ΔQ₃+ΔQ₄.

График 6 - циклическое заводнение с регулируемой подачей жидкости.

Литература

1. Шарбатова И.Н., Сургучев Н.П. Циклическое воздействие на неоднородные пласты, M. 1997 г., стр.112-115.

2. Комплекты устьевые ТУ 3665-003-4965 2808-2001, ООО «Техновек» РФ, Удмуртия, г.Воткинск.

3. Патент на полезную модель №43636, 2004 г., Автоматизированный регулятор расхода жидкости.

4. Патент на полезную модель №49924, 2005 г., Автоматизированная делительно-регулирующая насосная установка.

5. Заявка на патент №2006128645 от 07.08.2006 г., Автоматизированное запорно-регулирующее устройство на давление до 320 кгс/см².

Способ программно-регулируемого поддержания пластового давления для интенсификации нефтедобычи, включающий подачу воды от насоса через коллектор и ряд автоматизированных запорно-регулирующих устройств-регуляторов на высокое давление жидкости с механическими примесями, содержащих делительную штуцерную камеру и выходную сборную камеру, соединенных между собой клапанами электромагнитными, управляемыми от контроллера с обратной связью с расходомером электромагнитным, отличающийся тем, что штуцерная делительная камера образована входным присоединительным фланцем и корпусом штуцерным с гнездами для керамических втулок, а выходная сборная камера образована фланцевым проходным корпусом и выходным присоединительным фланцем, при этом многоканальное многозатворное запорно-регулирующее устройство, установленное перед нагнетательной скважиной, создает ряд управляемых динамических состояний потока жидкости: как прерывистое от кратковременной до длительной остановки потока с различными значениями амплитуды, так и непрерывное с задаваемым номинальным стержневым значением амплитуды от постоянно открытой части затворов и изменяющееся в режиме добавить-убавить за счет открытия, закрытия или одновременной работы другой части затворов по индивидуальным программам от контроллера, что, в свою очередь, создает ряд управляемых градиентов скорости потока в неоднородных нефтепластах, изменяя нефтеотдачу от слабопроницаемых слоев.