способ и устройство для тестирования скважины с помощью погружного насосного оборудования

Формула изобретения

1. Способ тестирования скважины с помощью погружного насосного оборудования, по которому замеряют производительность добывающей скважины с помощью погружного насосного оборудования, представленного винтовым насосом, приводимым в действие погружным гидравлическим объемным двигателем, и установленного в скважине на колонне труб с уплотнениями и пакером, причем в качестве колонны труб используют непрерывную гибкую трубу, располагают ее так, чтобы уплотнения зашли в ствол пакера, закачивают рабочую жидкость внутрь гибкой трубы, откачивают смесь рабочей жидкости и углеводородов через межтрубное пространство, осуществляют замер расхода жидкости, выходящей из скважины, определяют коэффициент продуктивности скважины и выбирают винтовой насос для эксплуатации скважины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что варьируют расход рабочей жидкости и осуществляют замер добываемой жидкости и забойного давления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в рабочую жидкость добавляют реагент, снижающий вязкость нефти.

4. Устройство для тестирования скважины с помощью погружного насосного оборудования, включающее пакер со стволом, гидравлический двигатель и винтовой насос, выполненные извлекаемыми, и уплотнения, отличающееся тем, что гидравлический двигатель и винтовой насос подвешены в скважине на гибкой трубе так, что уплотнения располагаются внутри ствола пакера.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ и устройство относится к технологии разработки углеводородных месторождений, а более конкретно к эксплуатации скважин, содержащих высоковязкие нефтепродукты.

К высоковязкими нефтям относится углеводородные смеси с удельным весом по классификации API <25. Для добычи подобных вязких нефтей используются погружные насосы объемного вытеснения, которые также известны под именем винтовых насосов. Типовой винтовой насос состоит из роторно-статорной пары, спускаемой в скважину на колонне насосно-компрессорных труб. Вращение ротору насоса может передаваться с установленного на поверхности электродвигателя через колонну насосных штанг или от погружного электродвигателя, присоединенного непосредственно к насосу через понижающий редуктор. В обоих случаях электрическая станция управления двигателем располагается на поверхности. В случае погружного электродвигателя в системе присутствует электрический кабель, спускаемый с поверхности к электродвигателю. В случае сильно искривленных скважин и при необходимости размещения насоса в горизонтальном участке скважины вариант системы с поверхностным двигателем через насосные штанги неприемлем и используется компоновка системы в виде винтового насоса с погружным электродвигателем.

Для правильного выбора параметров насосного оборудования необходимо оценивать производительность скважины. Оценка производительности скважины является одной из операций технологического процесса испытания скважины. Типовой метод испытания скважины с вязкой нефтью включает в большинстве случаев спуск винтового насоса с погружным электродвигателем и редуктором на колонне насосно-компрессорных труб, откачку жидкости из пласта при разных значениях депрессии, замер на поверхности объема отбираемой жидкости, определение оптимального режима добычи и параметров насосного оборудования. Во многих случаях параметры винтового насоса, используемого для тестирования скважины, соответствуют планируемому режиму добычи, и тот же самый насос может быть оставлен в скважине для ее эксплуатации. Однако существуют ситуации, когда реальная замеренная производительность скважины оказывается выше или ниже диапозона работы винтового насоса, используемого для тестирования. В этом случаи приходится извлекать насосное оборудование на поверхность и спускать в скважину винтовой насос с требуемыми параметрами. Операция по замене оборудования является высокозатратной в стоимостном и временном измерениях. Затраты возрастают в несколько раз в случае добывающих скважин, расположенных на морских платформах. Жесткие ограничения по полезной площади и стоимости требуют высокую эффективность от процесса тестирования морских скважин.

Известно техническое решение, в котором для добычи вязкой нефти используется винтовой насос, приводимый в движение гидравлическим погружным объемным двигателем (RU 449174 - аналог). Рабочая жидкость закачивается с поверхности по колонне насосно-компессорных труб и приводит в действие объемный гидравлический двигатель, состоящий из неподвижного статора и подвижного ротора. Ротор двигателя соединен с ротором винтового насоса. Добываемая нефть смешивается с рабочей жидкостью и подается на поверхность. Указанная система добычи позволяет исключить электрический двигатель с кабелем, редуктор, а также станцию электрического управления на поверхности. Другим достоинством аналога является возможность использования единой наземной гидравлической станции для привода нескольких погружных винтовых насосов. Недостатком аналога является необходимость подъема всего оборудования на поверхность, включая насосно-компрессорные трубы, в случае замены битового насоса на насос с другой производительностью.

Известно техническое решение (патент США 4386654 - прототип устройства, для предлагаемого способа аналоги не выявлены), в котором система гидравлического двигателя и винтового насоса выполнена извлекаемой через колонну насосно-компрессорных труб. Указанное техническое решение позволяет снизить стоимость работ по замене насосного оборудования. Однако наличие ограничения по наружному диаметру системы не позволяет варьировать параметры насосного оборудования в широких пределах.

Указанные недостатки могут быть устранены за счет того, что система гидравлического двигателя с винтовым насосом устанавливается в скважине на гибкой трубе.

Предлагаемый способ и техническое решение представлены на чертеже, где слева представлена схема скважины до спуска насосного оборудования. Добывающая скважина 1 с обсадной колонной 2 с интервалом перфорации 3 и пакером 4, расположенным над перфорациями. В конструкции пакера 4 имеется ствол 5 со шлифованным внутренним каналом. На чертеже справа представлена схема той же скважины с установленным погружным насосным оборудованием. Погружное оборудование включает гидравлический объемный двигатель 6 и винтовой насос 7. Оборудование спущено в скважину на гибкой трубе 8. Гидравлический объемный двигатель 6 выполнен в виде геороторной пары ротор-статор. Корпус двигателя соединен с корпусом насоса посредством секции 9. Ротор гидравлического двигателя 10 соединен посредством гибкого вала 12 с ротором винтового насоса 11. Набор уплотнений 13 устанавливается под насосом 7. Компоновка насосного оборудования подвешена в скважине на гибкой трубе таким образом, что уплотнения 13 располагаются в стволе 5 пакера 4.

Предлагаемый способ и устройство для тестирования скважины функционируют следующим образом. Погружное насосное оборудование, включая уплотнения 13, собираются на поверхности и спускаются в скважину на гибкой трубе 8. Глубина спуска оборудования выбирается таким образом, чтобы уплотнения 13 оказались расположенными внутри ствола 5 пакера 4. Приводят в действие насос гидравлической наземной станции управления и начинают циркуляцию рабочей жидкости по колонне гибких труб 8 через гидравлический двигатель 6. В качестве рабочей жидкости может использоваться вода или добываемая нефть. Рабочая жидкость приводит во вращение ротор 10 гидравлического двигателя, выходит в затрубное пространство 14 через окна в секции 9 и движется по кольцевому зазору вверх к устью скважины. Вращение от ротора 10 передается на ротор 11 винтового насоса 7 посредством гибкого вала 12. Насос 7 осуществляет перекачку вязких углеводородов из пласта в затрубное пространство 14. Добываемая нефть смешивается с рабочей жидкостью и движется на поверхность по кольцевому пространству. На поверхности осуществляют замер расхода жидкости, выходящей из скважины, и, зная объем закачиваемой рабочей жидкости, определяют дебит скважины. Варьируя расходом рабочей жидкости, меняют скорость вращения ротора винтового насоса и тем самым меняют количество отбираемой жидкости из пласта. На основе данных по забойному давлению (при наличии датчика забойного давления с системой передачи данных на поверхность) строится зависимость производительности скважины от забойного давления. Определяется коэффициент продуктивности скважины (КП). Знание КП позволяет осуществить выбор оптимального винтового насоса, который будет использоваться для эксплуатации скважины. Тестовое насосное оборудование извлекается. В случае необходимости проведения работ по испытанию нескольких скважин на платформе система может быть немедленно спущена в следующую скважину и весь комплекс работ повторен.

Наличие канала подачи рабочей жидкости позволяет осуществлять добавку реагентов, снижающих вязкость нефти. Тем самым достигается снижение энергетических затрат по подъему жидкости на поверхность.

Наличие гибкой трубы позволяет сократить до минимума время спуска и подъема насосного оборудования. Использование гидравлического объемного двигателя в качестве привода винтового насоса позволяет исключить использование электрических компонентов, а также добиться существенной экономии времени по установке и запуску оборудования. В результате сокращаются расходы по испытанию скважины.