способ закачки углеводородов в проницаемый пласт

Формула изобретения

1. Способ закачки углеводородов в проницаемый пласт, включающий бурение скважины, вскрытие проницаемого пласта, сооружение каверны выше проницаемого пласта и сообщение ее со стволом скважины, заполнение каверны жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, закачку в скважину подлежащей хранению продукции или ее смеси с окислителем или жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, отличающийся тем, что плотность заполняющего каверну жидкого поглотителя/нейтрализатора устанавливают выше плотности закачиваемой в скважину сероводородсодержащей продукции или ее смеси с окислителем, в скважину спускают компоновку из двух концентрически расположенных колонн труб, башмак наружной колонны труб располагают между дном каверны и кровлей вскрытого скважиной проницаемого пласта, а кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной в интервале ниже дна каверны разобщают пакером, выше которого в стенках наружной колонны труб имеются расположенные радиально вставки со струйно-диспергирующими каналами, сообщающими внутреннюю полость наружной колонны труб с каверной, а в интервале выше каверны располагают патрубки, сообщающие кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной с полостью внутренней колонны труб, в интервале ниже радиальных вставок со струйно-диспергирующими каналами кольцевое пространство между наружной и внутренней колоннами труб разобщают пакером, а в нижней части внутренней колонны труб располагают циркуляционный клапан, с помощью которого устанавливают режимы закачки продукции в проницаемый пласт, извлечения из каверны или регенерации в каверне отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерацию отработанного поглотителя/нейтрализатора сероводорода осуществляют путем подачи с поверхности в каверну через расположенные в стенках наружной трубы радиальные вставки со струйно-диспергирующими каналами окислителя с плотностью, ниже плотности находящейся в каверне жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к области очистки и закачки в проницаемые горные породы углеводородов в целях их хранения, и может быть использовано в процессе эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений, в продукции которых содержится сероводород.

Известны способы очистки газа от сероводорода по Ав. Св. СССР № 555904, Ав. св. СССР SU № 617882, Ав. св. СССР SU № 645687, Ав. св. СССР SU 820022, по патенту RU № 2116121, RU № 2320399, по заявке № 2007112710, согласно которым в процессе очистки применяют различные сорбенты и/или нейтрализующие вещества - окислители сероводорода.

Недостатком данных способов является необходимость сооружения металлоемких наземных, очистных сооружений, поддерживать в них заданный технологический режим, а также меры технической и экологической безопасности, что сопряжено с большими затратами.

Известен способ очистки углеводородного газа от сероводорода, основанный на закачке газа в проницаемую горную породу (С.П.Корсаков, П.Е.Яцюк и др. Очистка природного газа от сероводорода терригенными породами. // Подготовка и переработка газа и газового конденсата, ВНИИЭгазпром, Реф. Сб. № 11, 1978).

Недостатком данного способа является то, что при повышенном содержании сероводорода в закачиваемом газе из-за отложения в фильтрационных каналах серы и образованных на ее основе соединений проницаемость породы в процессе закачки уменьшается, что затрудняет закачку газа в течение длительного времени и сопряжено с большими энергетическими затратами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, описанный в патенте RU № 2085456, согласно которому при закачке в скважине осуществляют очистку продукта от сероводорода путем его окисления, для чего в продукт нагнетают кислородсодержащий газ, реакцию которого с продуктом осуществляют в колонне скважины в пористой среде и в объеме резервуара - хранилища, а по завершении реакции для удаления кислых газов в резервуар - хранилище подают щелочной раствор.

Недостатком данного способа является то, что окислительные реакции протекают в пространстве, образованном между зернами пористой среды, которой заполняют колонну скважины, и в объеме искусственного подземного резервуара - хранилища. При этом твердые продукты, в том числе сера, образующиеся в процессе реакции сероводорода с окислителем, оседают в порах среды, заполняющей колонну скважины, за счет чего увеличиваются потери давления на трение при закачке смеси газов в подземный резервуар - хранилище, увеличиваются потери энергии на закачку газов.

Предлагаемый способ лишен отмеченных недостатков.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение эффективности очистки и закачки в проницаемый пласт углеводородной продукции, содержащей сероводород, в целях ее хранения и дальнейшего использования.

Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на очистку и закачку в проницаемый пласт углеводородной продукции, содержащей сероводород, без заполнения ствола скважины пористым материалом и увеличения гидродинамических сопротивлений на трение в стволе скважины во время закачки в нее продукции и окислителя.

Техническая задача решается за счет того, что в способе закачки углеводородов в проницаемый пласт, включающий бурение скважины, вскрытие проницаемого пласта, сооружение каверны выше проницаемого пласта и сообщение ее со стволом скважины, заполнение каверны жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, закачку в скважину подлежащей хранению продукции или ее смеси с окислителем или жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, плотность заполняющего каверну жидкого поглотителя/нейтрализатора устанавливают выше плотности закачиваемой в скважину сероводородсодержащей продукции или ее смеси с окислителем, в скважину спускают компоновку из двух концентрически расположенных колонн труб, башмак наружной колонны труб располагают между дном каверны и кровлей вскрытого скважиной проницаемого пласта, а кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной в интервале ниже дна каверны разобщают пакером, выше которого в стенках наружной колонны труб имеются расположенные радиально вставки со струйно-диспергирующими каналами, сообщающими внутреннюю полость наружной колонны труб с каверной, а в интервале выше каверны располагают патрубки, сообщающие кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной с полостью внутренней колонны труб, в интервале ниже радиальных вставок со струйно-диспергирующими каналами кольцевое пространство между наружной и внутренней колоннами труб разобщают пакером, а в нижней части внутренней колонны труб располагают циркуляционный клапан, с помощью которого устанавливают режимы закачки продукции в проницаемый пласт, извлечения из каверны или регенерации в каверне отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода; регенерацию отработанного поглотителя/нейтрализатора сероводорода осуществляют путем подачи с поверхности в каверну, через расположенные в стенках наружной трубы радиальные вставки со струйно-диспергирующими каналами, окислителя с плотностью, ниже плотности находящейся в каверне жидкости.

Сущность предлагаемого способа закачки углеводородов в проницаемый пласт заключается в том, что плотность заполняющего каверну жидкого поглотителя/нейтрализатора устанавливают выше плотности закачиваемой в скважину сероводородсодержащей продукции или ее смеси с окислителем, в скважину спускают компоновку из двух концентрически расположенных колонн труб, башмак наружной колонны труб располагают между дном каверны и кровлей вскрытого скважиной проницаемого пласта, а кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной в интервале ниже дна каверны разобщают пакером, выше которого в стенках наружной колонны труб имеются расположенные радиально вставки со струйно-диспергирующими каналами, сообщающими внутреннюю полость наружной колонны труб с каверной, а в интервале выше каверны располагают патрубки, сообщающие кольцевое пространство между наружной колонной труб и обсадной колонной с полостью внутренней колонны труб, в интервале ниже радиальных вставок со струйно-диспергирующими каналами кольцевое пространство между наружной и внутренней колоннами труб разобщают пакером, а в нижней части внутренней колонны труб располагают циркуляционный клапан, с помощью которого устанавливают режимы закачки продукции в проницаемый пласт, извлечения из каверны или регенерации в каверне отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода; регенерацию отработанного поглотителя/нейтрализатора сероводорода осуществляют путем подачи с поверхности в каверну, через расположенные в стенках наружной трубы радиальные вставки со струйно-диспергирующими каналами, окислителя с плотностью, ниже плотности находящейся в каверне жидкости.

Способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.

В скважине 1, вскрывшей проницаемый пласт 2, известными способами выше проницаемого пласта 2 образуют каверну 3, спускают в скважину компоновку, состоящую из наружной колонны труб 4, внутренней колонны труб 5, имеющей в верхней части заглушку 6 и патрубки 7, сообщающие внутреннюю полость труб с объемом, образованным между наружными стенками обсадной колонны 8, а в нижней части колонны труб 5 в стенках радиальные отверстия 9 и заслонку 10 с отверстием 11, в нижней части колонны труб 4 выше дна каверны 3 размещены радиальные насадки со струйно-диспергирующими каналами 12, кольцевое пространство между колоннами труб 4 и 5 ниже радиальных насадок со струйно-диспергирующими каналами 12 разобщено пакером 13, а кольцевое пространство между колонной труб 4 и обсадной колонной 8 ниже дна каверны 3 перекрыто пакером 14, в нижней части колонны труб 5 установлен пружинный циркуляционный клапан 15, имеющий внутреннюю полость 16, сообщенную с внутренней полостью колонны труб 4, и радиальные каналы 17, корпус пружинного циркуляционного клапана 15 опирается на пружину 18, в нижней части контактирующую с гайкой 19, на устье скважины установлены задвижки 20 и 21, а также манометры 22 и 23. Каверну 3 заполняют жидким с плотностью, выше плотности подаваемой в скважину продукции, поглотителем/нейтрализатором сероводорода, например, имеющем в составе алконаноламины, этаноламины или водные растворы переходных металлов, соединения трехвалентного железа (SU № 645687) или трехвалентного железа в среде катализатора на основе бишофита (RU № 2116121), или бишофитом, содержащим хромат щелочноземельного металла или его смесь с хроматом щелочного металла (RU № 2320399), или смесью воды и гидроксида (оксида) щелочного или щелочноземельного металла (заявка № 2007112710/15).

Осуществление способа. При закрытой задвижке 20 (фиг.1) и открытой задвижке 21 подлежащую очистке сероводордосодержащую продукцию или ее смесь с окислителем 24 в дисперсном виде через задвижку 21 подают в колонну труб 4, и далее - через радиальные насадки со струйно-диспергирующими каналами 12 - в каверну 3, где поток этой продукции контактирует с жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, и за счет разности плотностей поднимается в верхнюю часть каверны 3, после чего проходит через патрубки 7, полость колонны труб 5, поступает в циркуляционный клапан 15, и через его отверстия 17, совмещенные с радиальными отверстиями 9 в стенках колонны труб 5 - на забой скважины и в проницаемый пласт 2; в этот период для обеспечения совмещения отверстий 17 с отверстиями 9 внутри полости циркуляционного клапана 16 поддерживают давление, при котором верхняя часть пружины 18 находится в крайнем верхнем положении. В проницаемом пласте за счет контакта с минералами породы происходит дополнительная очистка продукции от остатков сероводорода.

Регенерация отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода, например бишофита, может осуществляться двумя вариантами:

- на поверхности в наземных установках, для чего находящуюся в каверне 3 жидкость извлекают на поверхность;

- непосредственно в каверне 3, с извлечением из каверны в последующем продуктов регенерации.

Извлечение отработанного поглотителя/нейтрализатора из каверны на поверхность. При перекрытых клапаном 15 отверстий 9 в нижней части колонны труб 5 и открытых задвижках 20 и 21 (фиг.2) через задвижку 20 подают в пространство между обсадной колонной 8 и колонной труб 4 вытесняющую среду 25 с плотностью, меньшей, чем плотность находящегося в каверне 3 отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода, который через радиальные насадки со струйно-диспергирующими каналами 12 поступает в полость колонны труб 4 и далее через задвижку 21 - на регенерацию в предназначенных для этого устройствах.

Регенерация отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора сероводорода в каверне 3 (фиг.3) реализуется при перекрытых клапаном 15 отверстий 9 в нижней части колонны труб 5 и открытых задвижках 20 и 21 (фиг.3), для чего применяется закачка воздуха или другого кислородосодержащего газа, концентрация кислорода зависит от температуры в каверне 3 и может быть принята, например, при применении в качестве поглотителянейтрализатора сероводорода - бишофита - в соответствии с рекомендациями, приведенными в патенте RU № 2320399. Подаваемый для регенерации окислитель 27 через задвижку 21 поступает в колонну труб 4 и далее - через радиальные насадки со струйно-диспергирующими каналами 12 в нижнюю часть каверны 3, барботирует там, перемешивается с находящимся в каверне 3 отработанным жидким поглотителем/нейтрализатором сероводорода, в результате чего последний приобретает первоначальные свойства. Газы, выходящие в процессе регенерации поглотителя/нейтрализатора сероводорода из каверны 3 по кольцевому пространству между обсадными трубами 8 и колонной труб 4 поступают на устье скважины 1 и через задвижку 20 направляются на переработку или утилизацию.

Таким образом, процесс закачки в проницаемый пласт углеводородной продукции совмещается с ее очисткой: основной - в стволе скважины и/или в каверне, заполненной жидким поглотителем/нейтрализатором, и дополнительной - в проницаемом пласте, осуществляется циклически, с перерывами на регенерацию жидкого поглотителя/нейтрализатора. При наличии двух скважин они могут функционировать в циклическом режиме: в периоды, когда в одной скважине осуществляется очистка и закачка продукции в проницаемый пласт, во второй скважине осуществляется регенерация отработанного жидкого поглотителя/нейтрализатора или его извлечение на поверхность.

Использование предложенного способа дает следующие преимущества:

- сокращается объем и металлоемкость поверхностных сооружений для подготовки сероводородсодержащей продукции, закачиваемой в пласт;

- снижаются энергетические затраты;

- снижаются затраты, связанные с ремонтом и интенсификацией приемистости скважины;

- повышается техническая и экологическая безопасность процесса.