электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта

Формула изобретения

Электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта, содержащий насосно-компрессорные трубы (НКТ), термостойкий пакер, заполненный токопроводящей жидкостью герметичный нагреватель, с центральным трубчатым тоководом которого через силовой кабель питания связан регулятор напряжения, установленные на центральном тоководе дисковые перфорированные электроды, и размещенные между ними термостойкие изоляторы, отличающийся тем, что устройство снабжено расположенным в нижней части НКТ штанговым насосом, соединенным с приводом на устье скважины, заполненным диэлектрической жидкостью распределителем и переходником, посредством которых нижняя торцевая часть корпуса штангового насоса соединена с герметичным нагревателем через термостойкий пакер, установленный между корпусом распределителя и штанговым насосом, при этом дисковые перфорированные электроды соединены жестко с центральным трубчатым тоководом, а термостойкие изоляторы выполнены трубчатыми цилиндрическими и размещены на поверхности центрального трубчатого токовода и на внутренней поверхности корпуса герметичного нагревателя, причем последние имеют отверстия, выполненные в зонах межэлектродных интервалов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может применяться для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды.

Известен скважинный генератор теплоты, авторское свидетельство № 381726, кл. Е21В 43/24, включающий коаксиальное расположение электродов, к которым подключается постоянный ток. Однако скважинный генератор теплоты не позволяет передать достаточно большие мощности для эффективного воздействия на призабойную зону продуктивного пласта.

Известно электронагревательное устройство тепловой обработки призабойной зоны скважины, патент РФ № 2169830, кл. Е21В 36/04, 43/24, включающий корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе, размещенные по оси корпуса. Диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопровод, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью до уровня самого верхнего диска-электрода.

Недостатками устройства является то, что осуществляют поочередный, неодновременный прогрев продуктивного пласта с откачкой высоковязкой нефти и осуществляют прогрев продуктивного пласта устройством в незамкнутом интервале скважины со значительными потерями теплоты по оси скважины выше устройства, что снижает технологические возможности термического воздействия на призабойную зону пласта.

Известно устройство патент RU № 2272893, 27.03.2006, 9 с., «Устройство для предупреждения образования и ликвидации гидратных и парафиновых образований в подъемных трубах нефтяных и газовых скважин» и патент RU № 2127362 С1, 10.03.1999, 7 с. По первому патенту следует отметить следующее. Это устройство обеспечивает подогрев жидкости только внутри НКТ для предупреждения образования и ликвидации гидратных парафиновых образований, но не увеличивает нефтеотдачу пластов с высоковязкой нефтью и дебита скважин и, как следствие, не обеспечивает восстановления гидравлической связи пласта со скважиной.

По второму патенту следует отметить, что новизна способа обработки призабойной зоны продуктивного пласта скважин заключается в совокупном использовании применяемого оборудования, твердотопливного заряда и твердотопливной шашки. Предложенный способ предусматривает термобарохимическую обработку пласта скважин в сочетании с репрессивно-депрессионным воздействием на пласт, осуществляемые сжиганием твердотопливного заряда в интервале перфорации обсадной колонны под пакером. Этот способ в какой-то степени обеспечивает обработку продуктивного пласта, но на незначительный период времени, поскольку процесс сжигания твердотопливного заряда длится в пределах 30 минут, как отмечено авторами этого изобретения. По оценке отечественных специалистов мировые запасы тяжелых высковязких нефтей превышают разведанные запасы легких нефтей приблизительно в 7 раз. Россия располагает крупными запасами тяжелых нефтей (более 9 млрд т). При естественном режиме эксплуатации месторождений с тяжелыми нефтями нефтеотдача пластов не превышает 6-15%. По мнению отечественных и зарубежных специалистов одним из перспективных направлений развития термических методов добычи высоковязкой нефти является разработка и создание забойных электротеплогенераторов, обеспечивающих высокие параметры теплоносителей и, как следствие, высокую нефтеотдачу пластов.

Известно устройство для тепловой обработки призабойной зоны скважины, патент № 2208145, кл. Е21В 43/25, 36/04, 43/24, принятой за прототип, включающий металлический корпус нагревателя, силовой кабель питания, диски-электроды, установленные на токопроводе и размещенные по оси корпуса, при этом диски-электроды выполнены с перфорацией и собраны в чередующиеся пары, где верхние диски-электроды соединены с корпусом, а нижние закреплены на токопроводе, причем в междисковых интервалах токопровода и корпуса размещены термостойкие изоляторы, а корпус нагревателя заполнен токопроводящей жидкостью, при этом устройство снабжено водоподающей системой, включающей выпускной клапан, расположенный в корпусе, соосном с корпусом нагревателя, насосно-компрессорные трубы (НКТ) и соединенную с ними водоподающую трубу с насосом с регулируемым приводом и емкостью с водой, термостойким пакером, расположенным над корпусом выпускного клапана, и регулятором напряжения.

Недостатком этого устройства является также, поочередный, неодновременный прогрев продуктивного пласта с откачкой нефти.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение нефтеотдачи пласта за счет непрерывной передачи тепловой энергии устройством в продуктивный пласт с одновременной откачкой нефти.

Технический результат достигается тем, что электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта, содержащий насосно-компрессорные трубы (НКТ), термостойкий пакер, заполненный токопроводящей жидкостью герметичный нагреватель, с центральным трубчатым тоководом которого через силовой кабель питания связан регулятор напряжения, установленные на центральном тоководе дисковые перфорированные электроды, и размещенные между ними термостойкие изоляторы, отличающийся тем, что устройство снабжено расположенным в нижней части НКТ штанговым насосом, соединенным с приводом на устье скважины, заполненным диэлектрической жидкостью распределителем и переходником, посредством которых нижняя торцевая часть корпуса штангового насоса соединена с герметичным нагревателем через термостойкий пакер, установленный между корпусом распределителя и штанговым насосом, при этом дисковые перфорированные электроды соединены жестко с центральным трубчатым тоководом, а термостойкие изоляторы выполнены трубчатыми цилиндрическими и размещены на поверхности центрального трубчатого токовода и на внутренней поверхности корпуса герметичного нагревателя, причем последние имеют отверстия, выполненные в зонах межэлектродных интервалов.

Предлагаемое изобретение преследует цель создания электротермического комплекса мощностью более 500 кВт. для тепловой обработки продуктивного пласта высоковязкой нефти с ее непрерывной откачке, восстановления гидравлической связи пласта со скважиной, увеличения нефтеотдачи пластов и дебита скважин, а также возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, на пресные, минеральные и термальные воды. Предложенный электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта с использованием известных устройств позволит многократно сократить время на спускоподъемные операции и значительно увеличить производительность добычи высоковязкой нефти по сравнению с использованием известных решений.

Электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема устройства, на фиг.2 представлено устройство для тепловой обработки продуктивного пласта.

Электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта содержит штанговый насос 1, расположенный в нижней части НКТ 2 и герметичный нагреватель 3, заполненный токопроводящей жидкостью, соединенный посредством переходника 4 и распределителя 5, заполненного диэлектрической жидкостью, с нижней торцевой частью штангового насоса 1, при этом штанговый насос 1 через штанги 6 соединен с приводом 7 на устье скважины. Центральный изолированный по всей длине трубчатый токовод 8 соединен с переходником 9, который соединен с жилами силового питающего кабеля 10. Центральный трубчатый токовод 8 жестко соединен со всеми дисковыми перфорированными электродами 11, между которыми размещены трубчатые термостойкие цилиндрические изоляторы 12 и 13. Термостойкие цилиндрические изоляторы 12 размещены на поверхности центрального трубчатого токовода 8, а термостойкие цилиндрические изоляторы 13, оснащенные отверстиями 14, выполненными в зонах межэлектродных интервалов, размещены на внутренней поверхности корпуса нагревателя 3. Верхняя полость нагревателя 3, свободная от дисковых перфорированных электродов 11 образует паровую зону 15. Регулируемый привод 16 и регулятор напряжения 17 связывают систему питания с нагревателем 3.

Между корпусом распределителя 5 и штанговым насосом 1 установлен термостойкий пакер 18, при этом обсадные трубы 19 соединены с заземленной нейтралью питающего трансформатора N, а корпус нагревателя 3 через распределитель 5 и НКТ 2 соединен с заземленной нейтралью питающего трансформатора N.

Устройство работает следующим образом.

После сборки устройства и постановки его в область продуктивного

пласта обрабатываемая зона изолируется термостойким пакером 18. Через регулятор напряжения 17 по силовому питающему кабелю 10 на диски-электроды 11, размещенные в полости корпуса нагревателя 3, заполненного токопроводящей жидкостью 15, подают напряжение частотой 50 Гц, после чего от дисковых перфорированных электродов 11 через жидкость 15 к корпусу нагревателя 3 и отверстия 14 в термостойких цилиндрических изоляторах 13 потечет ток, вызывая нагрев токопроводящей жидкости 15, кипение и образование пара, что, в свою очередь, приводит к теплообмену между стенкой корпуса нагревателя 3 и внутрискважинной жидкостью. При нагреве внутрискважинной жидкости включается штанговый насос 1 от привода 7 через насосные штанги 6. Таким образом осуществляется транспортирование подогретой внутрискважинной жидкости с продуктивного пласта.

Электротермический комплекс для увеличения нефтеотдачи продуктивного пласта основан на нагреве жидкости в изолированном продуктивном участке скважины на уровне продуктивного пласта. Устройство обеспечивает восстановление гидравлической связи пласта со скважиной, увеличение нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью, а также возобновление эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды за счет непрерывного нагнетания теплоносителя в пласт при работе штангового насоса.