способ эксплуатации нефтяных малодебитных скважин и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ эксплуатации нефтяных малодебитных скважин с высоким газовым фактором, включающий разобщение установленной в скважине лифтовой колонны перегородками на сообщающиеся полости и перепуск газонефтяной смеси из одной полости в другую, отличающийся тем, что проходные сечения в перегородках регулируют в зависимости от величины расхода газожидкостной смеси, а при отсутствии восходящего потока в лифтовой колонне проходные сечения перекрывают.

2. Устройство для эксплуатации нефтяных малодебитных скважин, содержащее установленную в скважине лифтовую колонну с перегородками, отличающееся тем, что перегородки выполнены из упругого материала с прорезями для изменения проходного сечения перегородок при изменении расхода газожидкостной смеси в процессе эксплуатации скважины и перекрытия сечения лифтовой колонны при остановке скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано при эксплуатации нефтяных малодебитных скважин с высоким газовым фактором.

Известен способ эксплуатации нефтегазовых скважин, предусматривающий периодическую откачку нефти насосом [1] Перед откачкой нефти ее отстаивают и свободный газ удаляют через кольцевое межтрубное пространство, при этом энергия газа для подъема нефти не используется.

Наиболее близким к заявляемому является способ эксплуатации скважин с малым дебитом жидкости и высоким газовым фактором, предусматривающий пропускание газожидкостного потока через установленные по длине колонны насосно-компрессорных труб перегородки с осевыми каналами, установленные на расстоянии 8-12 м одна от другой [2]

Основными недостатками способа являются: во-первых, узкий диапазон дебитов и газожидкостного соотношения для шайб (перегородок с отверстием) конкретного диаметра, т.е. для каждого случая эксплуатации рассчитывают диаметр шайб, что ограничивает дебит скважин, а при существенном изменении газожидкостного соотношения в процессе эксплуатации ведет к его значительному падению; во-вторых, затрудняется запуск скважин, так как при каждой остановке скважины происходит гравитационное разделение смеси и стекание жидкости через шайбы на забой скважины; в-третьих, отсутствие возможности гидродинамических исследований скважин, так как осевые каналы в перегородках не пропускают канатное оборудование.

Целью изобретения является обеспечение эффективной эксплуатации скважин в широком диапазоне изменения дебитов и газожидкостного соотношения, облегчение запуска скважин и возможность исследования скважин глубинными приборами.

Для достижения поставленной цели в процессе эксплуатации нефтяных малодебитных скважин с высоким газовым фактором, предусматривающей разобщение установленной в скважине лифтовой колонны перегородками на сообщающиеся полости и перепуск газожидкостной смеси из одной полости в другую, проходное сечение в перегородках регулируют, увеличивая его, уменьшая его, соответственно с увеличением или уменьшением расхода газожидкостной смеси, а при отсутствии восходящего потока в лифтовой колонне проходное сечение перекрывают.

Устройство для реализации способа аналогично известному, включающему установленную в скважине лифтовую колонну с перегородками [2] но отличается тем, что перегородки выполнены из упругого материала, например, полиэтилена, и имеют прорези, края которых смыкаются. Перегородки предпочтительно устанавливать в муфтах, соединяющих трубы в колонну.

Изобретение промышленно применимо и имеет изобретательский уровень. В известной информации не выявлено влияние отличительных в заявляемом изобретении признаков на достижение полученного результата.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 дана схема установки перегородки в муфтовом соединении труб, а на фиг.2 сечение по А-А на фиг.1.

При спуске в скважину лифтовой колонны 1 в муфтовые соединения 2 устанавливают перегородки 3 с прорезями 4.

Перегородки могут быть изготовлены литьем из упругого материала, например, полиэтилена, капрона и т.п. Толщина перегородки в центре 1-2 мм, а на краях соответствует зазору между торцами труб в муфтовом соединении (5-10 мм). Диаметр перегородки соответствует диаметру муфты в центральном сечении. Прорези в перегородке образуют лепестки, раскрывающиеся при прохождении газожидкостного потока или при спуске глубинных приборов.

При эксплуатации скважины под действием перепада давления лепестки перегородок раскрываются вверх, пропуская газожидкостную смесь и интенсивно перемешивая ее. При этом, чем выше расход, тем больше площадь пропускного сечения и эффективность перемешивания.

При остановке скважины лепестки смыкаются и отделяют друг от друга пространства между соседними перегородками. В результате в пределах этих пространств происходит гравитационное разделение потока и жидкость накапливается на верхней стороне перегородок, препятствуя прорыву газа через прорези снизу. После пуска скважины газ прорывается через прорези, перемешивается с жидкостью по всей лифтовой колонне одновременно и скважина без переходного периода выходит на режим фонтанирования.

При проведении гидродинамических исследований упругость лепестков обеспечивает беспрепятственное прохождение приборов на забой скважины и обратно.

Известно, что эффективность перемешивания газожидкостных сред и длина участка стабильного движения смеси зависят от конструкции колонны и диаметра труб. На основе большого числа эксплуатационных экспериментов на газожидкостных струйных насосах было получено, что оптимальная длина участка движения газожидкостной смеси после перемешивания на диафрагме с прямоугольными кромками имеет вид



где L длина участка разрушения смеси, м;

D диаметр трубы, м;

D₁ эффективный диаметр диафрагмы, м;

В отношение площади сечения диафрагмы к площади сечения трубы.

Расчеты показывают, что для длины участка устойчивой газожидкостной смеси, равной длине насосно-компрессорной трубы (10 м), при диаметре 62 мм эффективный диаметр диафрагмы не должен превышать 10 мм, т.е. площадь сечения раскрытых прорезей перегородки на максимальном режиме не должна превышать 80 мм ². Эти соотношения лежат в основе расчета конструкции перегородки и выбора материала для ее изготовления.

Экспериментальные исследования на стеклянной модели труб диаметром 10 мм с перегородками из полиэтилена показали, что устойчивое фонтанирование обеспечивается даже при относительной длине погружения 0,05, в то время как без перегородок минимальная относительная глубина погружения для обеспечения устойчивого фонтанирования газожидкостной смеси не ниже 0,3.

Таким образом, эффективность способа не вызывает сомнений.