способ эксплуатации нефтяных скважин, продуктивные пласты которых обводнены, и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ эксплуатации нефтяных скважин, продуктивные пласты которых обводнены, включающий разделение продукции в скважине с помощью размещенного в скважине сепаратора, снабженного мембранным фильтром, проницаемым для одного из компонентов пластовой жидкости, причем отделенную нефть с одной стороны фильтра откачивают на поверхность земли, отличающийся тем, что отделение мембранным фильтром нефти от воды производят в призабойной зоне, для чего на фильтре создают постоянную депрессию 0,01-4,0 МПа, воду оставляют в пласте, а для предотвращения засорения мембран производят предварительную обработку добываемой продукции и/или предварительную и периодическую обработку поверхности мембран или используют мембраны с антиадгезионными свойствами.

2. Устройство для эксплуатации нефтяных скважин, продуктивные пласты которых обводнены, включающее размещенный в скважине сепаратор, снабженный мембранным фильтром, проницаемым для одного из компонентов пластовой жидкости и выполненным из полимерного материала, отличающееся тем, что устройство для эксплуатации нефтяных скважин снабжено насосом для создания постоянной депрессии 0,01-4,0 МПа на выходе мембранного фильтра, мембранный фильтр установлен в призабойной зоне скважины и выполнен в виде половолоконного мембранного модуля из ацетатцеллюлозы или полисульфона, мембраны которого имеют антиадгезионные свойства.

Описание изобретения к патенту

Способ эксплуатации нефтяных скважин, продуктивные пластины которых обводнены, и устройство для его осуществления.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа, в частности к способу эксплуатации нефтяных скважин, продуктивные пласты которых обводнены.

В технике известно использование молекулярных (мембранных) фильтров, например, для разделения маслосодержащих жидкостей (В.А. Соколов и др. Молекулярные сита и их применение. М.: Химия. 1964, с. 67, 149) [1].

Однако известные фильтры не решают задачу экономии материальных и энергетических затрат при добыче нефти.

Известен традиционный способ эксплуатации нефтяных скважин, продуктивные пласты которых обводнены, предусматривающий добычу обводненной нефти из скважины (Банков Н. М. др. Сбор, транспорт и подготовка нефти. М.: Недра. 1975). Однако способ не позволяет осуществить разделение добываемой продукции в скважине и не позволяет получить:

- сбережение пластовой энергии разрабатываемого продуктивного горизонта за счет предотвращения добычи попутной воды из добывающих скважин;

- сбережение материальных и энергетических затрат, связанных с подъемом обводненной продукции скважин на дневную поверхность, отделением попутно добываемой воды, ее подготовкой и последующей закачкой для целей поддержания пластового давления или утилизации;

- повышение эффективности вытеснения закачиваемой водой нефти за счет уменьшения оборотного движения воды (от нагнетательной скважины к добывающей и затем через дневную поверхность, после добычи и подготовки скважинной жидкости снова к нагнетательной скважине);

- уменьшение темпов обводнения продуктивных пластов за счет сокращения объемов непроизводительно двигающейся в пласте воды, закаченной для поддержания пластового давления, из-за блокирования ее попутной добычи в добывающих скважинах.

Известен способ обезвоживания и обессоливания нефти (SU 691482 А, кл. E 21 В 43/00, 15.10.1979) [2] , частично решающий указанные выше задачи и предусматривающий обработку нефти водой с деэмульгатором на забое скважины, куда ее подают и через слой которой выводят продукцию скважины. Способ позволяет произвести разделение нефти и воды непосредственно в скважине, однако обезвоживание нефти в данном способе обеспечивается неполное - лишь на 10% от начального, в результате чего на поверхность поднимается балластная вода со всеми вытекающими из этого последствиями.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу является "Способ добычи нефти из пластовой жидкости, содержащей нефть и воду" по US 4296810 А, Е 21 В 43/02, 27.10.1981 [3] - прототип. Согласно способу для добычи нефти в скважине устанавливают колонну. Пластовая жидкость из продуктивной зоны поступает в сепаратор, находящийся внутри эксплуатационной колонны в области продуктивной зоны. Сепаратор снабжен фильтром, проницаемым для одного из компонентов пластовой жидкости. На фильтре поддерживается соответствующий перепад давления. Отделенную нефть с одной стороны фильтра откачивают на поверхность земли, а отделенную воду с другой стороны фильтра откачивают в зону сброса через перфорацию эксплуатационной колонны. Фильтр представляет собой гидрофильный мембранный материал.

Кроме того, известен "Погружной сепаратор для скважин" по US 4241787 А, кл. Е 21 В 43/02, 30.12.1980 [4], являющийся наиболее близким техническим решением к заявленному устройству - прототип. Устройство предназначено для реализации способа по [3] и включает размещенный внутри эксплуатационной колонны в области продуктивной зоны сепаратор, снабженный мембранным фильтром, проницаемым для одного из компонентов пластовой жидкости и выполненный из гидрофильного мембранного полимерного материала.

Общим недостатком известных способа и устройства является значительные материальные и энергетические затраты на подъем обводненной продукции скважины до места установки мембранного фильтра, а также возможность загрязнения мембран, причем загрязнение поверхности мембран приводит не только к ухудшению их проницаемости, но и к уменьшению производительности мембранных модулей ввиду уменьшения потока через мембраны и уменьшения порозности межволоконного пространства, что в свою очередь приводит к сокращению срока службы мембранных модулей и увеличению материальных и энергетических затрат при добыче нефти.

Техническим результатом изобретения является снижение материальных и энергетических затрат при добыче нефти, а также предотвращение загрязнения поверхности мембран, продление срока службы мембранных модулей.

Это достигается тем, что способ эксплуатации нефтяных скважин, продуктивные пласты которых обводнены, включает разделение продукции в скважине с помощью размещенного в скважине сепаратора, снабженного мембранным фильтром, проницаемым для одного из компонентов пластовой жидкости, причем отделенную нефть с одной стороны фильтра откачивают на поверхность земли, при этом отделение мембранным фильтром нефти производят в призабойной зоне, для чего на фильтре создают постоянную депрессию 0,01-4,0 МПа, позволяющую отделять нефть, оставляя воду в пласте, а для предотвращения засорения мембран производят предварительную обработку исходной (добываемой) продукции, и/или предварительную и периодическую обработку поверхности мембран, или используют мембраны с антиадгезионными свойствами.

Кроме того, в устройстве для эксплуатации нефтяных скважин, продуктивные пласты которых обводнены, включающем размещенный в скважине сепаратор, снабженный мембранным фильтром, проницаемым для одного из компонентов пластовой жидкости и выполненным из мембранного полимерного материала, мембранный фильтр установлен в призабойной зоне скважины и выполнен в виде половолоконного мембранного модуля из ацетатцеллюлозы или полисульфона, при этом мембранный фильтр выполнен с возможностью предотвращения засорения мембран за счет использования мембран с антиадгезионными свойствами.

Предлагаемый способ эксплуатации скважин реализуется за счет установки в призабойной зоне скважины сепаратора с мембранным (молекулярным) фильтром, пропускающим только нефть и удерживающим воду внутри скважины и внутри вскрытых ею водонасыщенных пропластков.

Предлагаемое устройство с внутрискважинным оборудованием (чертеж) состоит из следующего:

- на колонне насосно-компрессорных труб 1 спускается в призабойную зону скважины мембранный (молекулярный) фильтр 2, имеющий свойство пропускать нефть и не пропускать воду;

- над ним устанавливается мандрель 3, предназначенная для первоначального освоения скважины после глушения;

- выше мандрели на определенной обычным расчетом глубине устанавливается вставной насос 4, спускаемый на колонне штанг 5 после вызова притока продукции из пласта скважины, который предназначен для создания постоянной депрессии на нефтенасыщенные участки пласта и добычи нефти из скважины.

Добыча нефти осуществляется следующим образом.

На первом этапе:

- бригадой ГКРС в скважину спускается компоновка в соответствии с чертежом, но без вставного насоса, в предполагаемом месте установки которого устанавливается замковая опора;

- в мандрель устанавливается клапан для освоения (при освоении компрессором) или не устанавливается никакой клапан (при освоении свабированием);

- после завершения освоения и замещения скважинной жидкости на продукцию пласта в мандрель с помощью канатной техники устанавливается клапан-заглушка, затем бригадой ТКРС спускается на колонне штанг вставной насос и производится его запуск в работу.

За счет работы вставного насоса на выходе мембранного (молекулярного) фильтра создается депрессия, которая через молекулярный фильтр передается только одному из компонентов многофазной пластовой жидкости, присутствующему в призабойной зоне скважины, то есть нефти, и она поднимается на дневную поверхность.

Для предотвращения засорения мембран, например, в результате осаждения на поверхности мембран коллоидных микрочастиц, поступающих вместе с исходной продукцией скважины, или осаждения труднорастворимых органических или неорганических солей предусмотрена или предварительная обработка исходной продукции, и/или предварительная и периодическая обработка поверхности мембран, или используют мембраны с антиадгезионными свойствами. При этом исходную продукцию, например, обрабатывают неионогенным поверхностно-активным веществом. А в качестве мембран с антиадгезионными свойствами используют мембраны с полимерным антиадгезионным слоем.