устройство для добычи тяжелой вязкой нефти

Формула изобретения

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащее эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод, отличающееся тем, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен нагнетательным и всасывающим клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух рядов - верхнего и нижнего, которые расположены соответственно напротив водоносного пропластка и нефтеносного пласта, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше водоносного пропластка и нефтеносного пласта соответственно верхним и нижним пакерами, причем внутренняя полость трубопровода имеет возможность сообщения с нефтеносным пластом через нижний ряд рабочих отверстий посредством всасывающего клапана, а с водоносным пропластком - через верхний ряд рабочих отверстий посредством нагнетательного клапана, причем трубопровод выше нагнетательного клапана оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной фиксации цилиндра плунжерного насоса и его извлечения после преодоления усилия фиксации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче тяжелой вязкой нефти, а также парафиносмолистосодержащей нефти.

Известен способ добычи вязкой нефти или битума из пласта (авторское свидетельство №834339, Е21В 43/24, опубл. БИ №20 от 30.05.1981 г.), осуществляемый устройством, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями напротив продуктивного пласта.

Недостатками конструкции данного устройства являются:

- во-первых, закачку теплоносителя производят непосредственно в продуктивный пласт, который распространяется глубоко в пласт, разогревая последний, а по мере последующей добычи пласт остывает, снижая проницаемость по нефти отдаленных зон продуктивного пласта;

- во-вторых, область применения устройства ограничена и осуществима только в скважинах с высоким пластовым давлением, поскольку добыча осуществляется без применения насоса;

- в-третьих, закачка теплоносителя в неразогретый нефтебитумнонасыщенный пласт может быть существенно затруднена.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (патент RU №2098615, Е21В 43/24, опубл. БИ №34 от 10.12.1997 г.), содержащее нагнетательные и эксплуатационные колонны с рабочими отверстиями на нижних концах, при этом нагнетательные и эксплуатационные колонны охвачены жестко соединенными с ним трубопроводами, каждый из которых выполнен с возможностью прокачки по нему теплоносителя с обеспечением циркуляции последнего с поверхности земли - нефтяной пласт - на поверхность земли.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

- во-первых, требуется как минимум две скважины (нагнетательная и эксплуатационная), и в случае отсутствия рядом стоящей нагнетательной скважины невозможна работа устройства, а при отдаленном нахождении нагнетательной скважины от эксплуатационной возрастает длина трубопровода, связывающего их, в связи с чем увеличивается металлоемкость конструкции;

- во-вторых, теплоноситель (горячий водяной пар) закачивается непосредственно в пласт, при этом максимальный прогрев приходится на нагнетательную скважину, где затрачивается большая часть тепла;

в-третьих, продукция отбирается только за счет пластового давления в продуктивном пласте, поддерживаемого усилием нагнетания теплоносителя, что увеличивает затраты на его подготовку.

Технической задачей изобретения является исключение контакта теплоносителя с продуктами скважины путем отбора продукция посредством штангового насоса, а также повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине и сокращение затрат на подготовку теплоносителя.

Указанная задача решается устройством для добычи тяжелой вязкой нефти, содержащим эксплуатационную колонну с рабочими отверстиями и трубопровод.

Новым является то, что трубопровод расположен внутри эксплуатационной колонны и оснащен нагнетательным и всасывающим клапанами, а рабочие отверстия состоят из двух рядов - верхнего и нижнего, которые расположены соответственно напротив водоносного пропластка и нефтеносного пласта, при этом пространство между эксплуатационной колонной и трубопроводом разобщено выше водоносного пропластка и нефтеносного пласта соответственно верхним и нижним пакерами, причем внутренняя полость трубопровода сообщается с нефтеносным пластом через нижний ряд рабочих отверстий посредством всасывающего клапана, а с водоносным пропластком - через верхний ряд рабочих отверстий посредством нагнетательного клапана, причем трубопровод выше нагнетательного клапана оснащен седлом, выполненным с возможностью герметичной фиксации цилиндра плунжерного насоса и его извлечения после преодоления усилия фиксации.

На фиг.1 схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процессе закачки теплоносителя.

На фиг.2 схематично изображено устройство для добычи тяжелой вязкой нефти в процесс добычи продукции из пласта.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти (см. фиг.1) состоит из эксплуатационной колонны 1 с двумя рядами рабочих отверстий - верхним 2 и нижним 3, которые расположены соответственно напротив водоносного пропластка 4 и нефтеносного пласта 5, а также трубопровода 6, представляющего собой колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), расположенного внутри эксплуатационной колонны 1.

Трубопровод 6 оснащен нагнетательным 7 и всасывающим 8 клапанами. Пространство между эксплуатационной колонной 1 и трубопроводом 6 разобщено выше водоносного пропластка 4 и нефтеносного пласта 5, соответственно верхним 9 и нижним 10 пакерами.

Внутренняя полость трубопровода 6 сообщается с нефтеносным пластом 5 через нижний ряд рабочих отверстий 3 посредством всасывающего клапана 8, а с водоносным пропластком 4 - через верхний ряд рабочих отверстий 2 посредством нагнетательного клапана 7. Трубопровод 6 выше нагнетательного клапана 7 оснащен седлом 11, выполненным с возможностью герметичной фиксации цилиндра 12 плунжерного насоса 13, спущенного в эксплуатационную колонну 1 посредством колонны насосных штанг 14, и его извлечения после преодоления усилия фиксации. Трубопровод 6 под нижним пакером 10 оснащен радиальными отверстиями 15 (см. фиг.2) и опирается на забой 16.

Устройство для добычи тяжелой вязкой нефти работает следующим образом.

Перед началом добычи тяжелой вязкой нефти из нефтеносного пласта 5 (см. фиг.1) приподнимают с устья скважины с помощью подъемного агрегата (не показано) посредством колонны насосных штанг 14 вставной плунжерный насос 13 на 1-2 метра выше седла 11, преодолев усилие фиксации цилиндра 12 плунжерного насоса 13 относительно замкового элемента (не показано), установленного в седле 11.

Затем по трубопроводу 6 через нагнетательный клапан 7 и верхний ряд рабочих отверстий 2 нагнетают теплоноситель (горячий водяной пар) в водоносный пропласток 4, при этом водоносный пропласток 4 разогревается и передает тепло сверху вниз сначала на кровлю нефтеносного пласта 5, далее прогревает сверху вниз весь нефтеносный пласт 5 по его высоте (мощности), причем основная зона прогрева приходится на приствольную зону эксплуатационной колонны 1, то есть на районы расположения верхних 2 и нижних 3 рядов рабочих отверстий эксплуатационной колонны 1.

Нагнетание теплоносителя продолжают определенное время, которое задается опытным путем и зависит от таких показателей, как глубина расположения нефтеносного пласта, расстояния между нефтеносным и водоносным пластами, степени вязкости нефти и т.п. Проникновение теплоносителя в нефтеносный пласт 5 исключается с помощью пакеров 9 и 10, установленных соответственно выше водоносного пропластка 4 и нефтеносного пласта 5.

По прошествии определенного времени на нагнетание теплоносителя приспускают вниз с устья скважины посредством подъемного агрегата и колонны штанг 14 вставной плунжерный насос 13, который, преодолев усилие фиксации замкового элемента своим цилиндром 12, герметично садится в седло 11.

Далее посредством привода (не показано), расположенного на устье скважины, запускают плунжерный насос 13 в работу (см. фиг.2), при этом разогретая тяжелая вязкая нефть из продуктивного пласта 5 через радиальные отверстия 15 трубопровода 6 и всасывающий клапан 8 поступает на прием плунжерного насоса 13, который перекачивает разогретую тяжелую вязкую нефть на дневную поверхность. По мере извлечения разогретой тяжелой вязкой нефти она остывает, и в определенный момент прекращается ее подъем на поверхность, на что реагирует датчик (не показано), установленный на устье скважины, который отключает привод плунжерного насоса 13. Далее необходимо закачивать теплоноситель и весь вышеописанный цикл повторяется.

Предлагаемое устройство исключает снижение фазовой проницаемости по нефти связанные с проникновением теплоносителя в нефтеносный пласт, поскольку закачка теплоносителя производится в водоносный пропласток, передающего тепло ниже в нефтеносный пласт, при этом отбор продукции скважин производится посредством штангового насоса. Кроме того, повышение эффективности прогрева добываемой продукции в скважине связано с прогревом продуктов нефтеносного пласта в основном в приствольной зоне эксплуатационной колонны. Все вышеотмеченные факторы повышают технико-экономические показатели и сокращают затраты на подготовку теплоносителя.