способ регулирования поступления воды в нефтяную скважину из многопластового месторождения

Формула изобретения

1. Способ регулирования поступления воды в нефтяную скважину из многопластового месторождения в процессе её эксплуатации, включающий контроль обводнённости продукции скважины и изменение величины отбора жидкости в зависимости от значения её обводнённости, отличающийся тем, что контроль обводнённости продукции скважины осуществляют путём постоянного одновременного измерения текущих значений обводнённости продукции, поступающей из каждого продуктивного пласта, в процессе контроля, фиксируют пласты со значением обводнённости, не соответствующим максимально допустимым значениям для каждого пласта, определяемым из условия минимизации удельных затрат на добываемую из каждого вышеупомянутого пласта обводнённую продукцию, и изменяют величину отбора из указанных пластов дросселированием потоков до исключения рассогласования текущих значений обводнённости с допустимым значением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контроль обводнённости продукции осуществляют путём измерения её электрической проводимости по переменному току.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации обводняющихся нефтяных скважин многопластового месторождения.

Известен способ эксплуатации скважин многопластового месторождения нефти, включающий одновременный отбор продукции из нефтяного и водонефтяного пластов и выработку водонефтяного пласта до допустимой обводненности нефти или снижения его дебита с последующим отключением указанного пласта (см. патент RU №2100580, Е 21 В 43/14, 1996).

Указанный способ решает задачу регулирования поступления воды в скважину из нефтяного и одного водонефтяного пласта путем изоляции последнего, то есть в дискретном режиме, с соблюдением условия обеспечения равного давления в каждом пласте, и не может быть использован для случая n-го количества неоднородных пластов с различной обводненностью и с обеспечением экономически рентабельного режима эксплуатации скважин.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования обводнения скважины, основанный на измерении оптических характеристик водонефтяного потока, сравнении этих характеристик с эталонной зависимостью оптической светопроницаемости измеряемой среды от содержания воды в водонефтяном потоке, определении по их рассогласованию знака и величины обводнения нефти и изменении ее дросселированием потока до уменьшения рассогласования этих параметров до допустимого значения (см. Michaell, Chichester, Iohon Witey and soon. Petroleum Well Construction, 1997, p. 612).

К числу основных недостатков указанного способа относятся:

- оценка фактически интегральной характеристики значения обводненности продукции и регулирование ее соответственно дросселированием всего потока продукции непосредственно на устье скважины, что не позволяет учесть гидродинамические и геологические свойства отдельных пластов;

- определение допустимого значения обводненности нефти на базе традиционных критериев, основанных на использовании информации о критических значениях обводненности продукции и оптимизирующих фактически расходы на обезвоживание нефти и не учитывающих взаимовлияние параметров пластов в процессе их выработки.

Отмеченные недостатки обусловливают методологические погрешности способа, а использование оптических характеристик для оценки обводненности приводит к дополнительным инструментальным погрешностям и ограничениям применения рассматриваемого способа. Последнее, в частности, связано с необходимостью наличия горизонтального участка забоя скважины, ограничениями по мощности залежи и количеству эксплуатируемых одновременно продуктивных участков, а также с влиянием состава жидкости на оптические характеристики излучателя и приемника, которые носят случайный характер.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа регулирования поступления воды в нефтяную скважину из многопластового месторождения, обеспечивающего оптимальный режим эксплуатации обводняющихся нефтяных скважин за счет избирательного дросселирования потока продукции из каждого пласта, осуществляемого по дифференцированным критериям их обводненности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе регулирования поступления воды в нефтяную скважину из многопластового месторождения в процессе ее эксплуатации, включающем контроль обводненности продукции скважины и изменение величины отбора жидкости в зависимости от значения ее обводненности, согласно изобретению контроль обводненности продукции скважины осуществляют путем постоянного одновременного измерения текущих значений обводненности продукции, поступающей из каждого продуктивного пласта, в процессе контроля фиксируют пласты со значением обводненности, не соответствующим максимально допустимым значениям для каждого пласта, определяемым из условия минимизации удельных затрат на добываемую из каждого вышеупомянутого пласта обводненную продукцию, и изменяют величину отбора из указанных пластов дросселированием потока до исключения рассогласования текущих значений обводненности с допустимыми значениями.

Целесообразно контроль обводненности продукции осуществлять путем измерения ее электрической проводимости по переменному току.

Сущность способа заключается в следующем.

При регулирования поступления воды в скважину предлагается в качестве критерия предельных значений обводненности нефти использовать удельные затраты на добычу нефти

При этом с учетом условий многопластовой залежи регулирование поступления воды в скважину целесообразно осуществлять не на базе информации о допустимых значениях обводненности для всей продукции скважины (на ее выкиде), а дифференцирование для каждого пласта.

Эта рекомендация ниже проиллюстрирована зависимостью удельных затрат (Z, %) от степени обводнения отбираемой из скважины жидкости (q, %).

На чертеже приведены аналитические зависимости, характеризующие затраты на единицу добываемой нефти (удельные затраты) из скважины от ее обводненности (кривая 1) и раздельно по пластам (кривые 2). Семейство кривых 2 отличаются величиной дебита нефти (Q₁>Q₂>Q₃>Q₄). При этом, чем больше дебит, тем ниже удельные затраты. Область под кривой 1 по существу является областью минимальных затрат при эксплуатации обводненной скважины. Точки пересечения кривых 2 с кривой 1 соответствуют максимально допустимым значениям обводненности для каждого пласта.

Предлагаемый способ регулирования поступления воды в нефтяную скважину из многопластовой залежи реализуют следующим образом.

В скважину, эксплуатирующую многопластовые залежи, спускают колонну насосно-компрессорных труб с насосом, пакеры, измерители обводненности в виде датчиков электропроводности, исполнительные механизмы дроссельного типа в количестве, равном числу пластов, а также линии для передачи на поверхность информации о величине обводненности продукции и для снабжения энергией исполнительных механизмов.

На устье скважины размещают источник электрического питания, контроллер и коммутирующую аппаратуру.

Принудительно, посредством исполнительных механизмов (полным дросселированием), перекрывая группу пластов, открывают последовательно, поочередно по одному пласту и определяют дебит и обводненность каждого пласта.

Для каждого из пластов определяют максимальное значение обводненности, при котором, исходя из условия минимизации удельных затрат, целесообразна их эксплуатация.

С помощью контроллера для каждого из пластов устанавливают вышеопределенную величину обводненности нефти, сравнивают ее с текущим значением и для каждого пласта осуществляют регулирование производительности путем дросселирования потока посредством исполнительных механизмов, которые, например, могут быть выполнены в виде регулируемых клапанов.

Ниже приведен пример реализации способа с использованием в качестве параметра, определяющего степень обводнения нефти, электропроводность.

Использование электропроводности связано с тем, что нефть обладает невысокой электропроводностью, а пластовая вода в своей основе, вследствие наличия растворенных в ней солей, является хорошим проводником электрического тока.

Предварительно производят отбор проб нефти и пластовой воды по пластам и осуществляют лабораторные исследования электропроводности смеси по любой из существующих методик при различных соотношениях воды и нефти.

По полученным данным строят экспериментальную (эталонную) зависимость электропроводности (относительного удельного сопротивления) от количества воды в нефти, которая аппроксимируется уравнением вида

где , ₀ - удельное сопротивление пластовой воды и нефти соответственно [Ом];

q - относительное количество воды в жидкости;

А, В - эмпирические коэффициенты.

В процессе эксплуатации скважин через датчики электропроводности постоянно протекает электрический ток, величина которого зависит от количества воды в извлекаемой из данного пласта жидкости. Функционально зависимость тока между электродами от обводненности нефти может быть представлена в виде

где - константа электродной ячейки датчика электропроводности;

U - разность потенциалов на электродах датчика проводимости [В];

S и l - площадь поверхности электродов и расстояния [мм²];

- удельное сопротивление жидкости, протекающей через электроды датчиков электропроводности [Ом];

q - величина обводненности нефти;

А, В - эмпирические коэффициенты.

Поскольку для каждого из пластов предварительно были определены значения констант и эмпирических коэффициентов уравнения (2), то с помощью контроллера задаются значения тока между электродами и соответствующие им величины предельной (допустимой) обводненности нефти для каждого из пластов индивидуально.

Таким образом, в процессе эксплуатации осуществляет сравнение текущего значения тока, протекающего через жидкость каждого из продуктивных пластов с заданным значением по эталонной зависимости. По их рассогласованию определяют величину обводненности нефти и осуществляют дросселирование потока до ликвидации этого рассогласования.

В предлагаемом способе путем ранжирования пластов по водонасыщенности и откачки жидкости из наиболее продуктивных по нефти пластов обеспечивается добыча нефти из скважины с минимальными удельными затратами и допустимыми величинами обводненности.