способ нагрева нагнетательной жидкости в стволе скважины для вытеснения нефти из пласта

Формула изобретения

Способ нагрева нагнетательной жидкости в стволе скважины для вытеснения нефти из пласта,

содержащий насосно-компрессорные трубы, нагнетательную жидкость, забой скважины, перфорационные отверстия в обсадной колонне и нефтяной пласт, предусматривающий следующее операции:

- предварительно размещают на насосно-компрессорной трубе конструкцию, состоящую из набора проточных кольцевых нагревателей, для нагрева нагнетательной жидкости во внутренней полости трубы,

- соединяют проточные кольцевые нагреватели кабелем с источником электрической энергии,

- собранную конструкцию спускают в скважину, при этом осуществляется:

- передача тепла через отверстия в насосно-компрессорной трубе во внутреннюю полость от нагревательных элементов проточных кольцевых нагревателей для нагрева нагнетательной жидкости с последующим движением ее в направлении забоя скважины,

- нагретая нагнетательная жидкость проточными кольцевыми нагревателями через перфорационные отверстия обсадной колонны нагнетается в нефтяной пласт, понижает вязкость нефти в призабойной зоне с последующим ее вытеснением по пласту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для теплового воздействия на призабойную зону и нефтяной пласт для разогрева парафиногидратных отложений.

Известны способы обработки призабойной зоны скважин темплоносителем, например паром. Паротепловая обработка заключается в периодическом прогреве призабойной зоны скважины путем нагнетания в пласт насыщенного пара. При этом скважину останавливают, извлекают глубинно-насосное оборудование и в репродуктивный пласт нагнетают пар с таким расчетом, чтобы образовалась зона радиусом 10-20 м. После этого скважину обычно герметизируют и выдерживают в течение 2-3 сут (Басарыгин Ю.М. Технология капитального и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин: учеб. для вузов / Ю.М.Басарыгин, А.И.Булатов, Ю.М. Проселков. - Краснодар: Сов. Кубань, 2002. - 584 с.).

Недостаток данного способа в сложности технологии и в остановке скважины.

Наиболее близким способом к технической сущности относится способ теплового воздействия на нефтяной пласт и устройство для его осуществления (патент RU № 2379495, МПК Е21В 43/24 (2006.1), Е21В 36/04 (2006.01)). Способ включает спуск скважинного электронагревателя на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) в интервал нефтяного пласта. Устройство включает скважинный электронагреватель с токоподводом, размещенные на колонне НКТ. Известный скважинный электронагреватель (авторское свидетельство SU 1627671, МПК 7 Е21В 36/04, Е21В 43/24, опубл. 15.02.1991),содержащий токоподвод с установленным под ним трубчатым корпусом с размещенными по спирали на его поверхности длинномерным нагревательным элементом, при этом нагревательный элемент размещен по длине корпуса неравномерно с увеличением шага спирали от конца корпуса по направлению к токоподводу /прототип/.

Недостатком способа является: во-первых, сложное конструктивное устройство, кроме того, большинство нагревателей индукционного типа с высоким электрическим сопротивлением нагревательного элемента выделяет большое количество тепла на единицу длины и потому недолговечно и недостаточно надежно; во-вторых, недостаточно эффективны для тепловой обработки мощных пластов, например карбонатовых, а также для расплавления или предупреждения парафиногидратных пробок большой протяженности.

Технической задачей изобретения является снижение себестоимости добываемой нефти за счет снижения энергозатрат на нагрев закачиваемой воды.

Технический результат достигается тем, что в предложенном способе нагрева нагнетательной жидкости в стволе скважины для вытеснения нефти из пласта, содержащем насосно-компрессорные трубы, нагнетательную жидкость, забой скважины, перфорационные отверстия в обсадной колонне и нефтяной пласт, предусматривающем следующее операции:

- предварительно размещают на насосно-компрессорной трубе конструкцию, состоящую из набора проточных кольцевых нагревателей, для нагрева нагнетательной жидкости во внутренней полости трубы,

- соединяют проточные кольцевые нагреватели кабелем с источником электрической энергии,

- собранную конструкцию спускают в скважину,

при этом осуществляется:

- передача тепла через отверстия в насосно-компрессорной трубе во внутреннюю полость от нагревательных элементов проточных кольцевых нагревателей для нагрева нагнетательной жидкости, с последующим движением ее в направлении забоя скважины,

- нагретая нагнетательная жидкость проточными кольцевыми нагревателями через перфорационные отверстия обсадной колонны нагнетается в нефтяной пласт, понижает вязкость нефти в призабойной зоне с последующим ее вытеснением по пласту.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявленном способе нагрева нагнетательной жидкости в стволе скважины для вытеснения нефти из пласта размещают проточные кольцевые нагреватели на дополнительно опущенной насосно-компрессорной трубе, причем нагрев нагнетаемой воды осуществляется последовательно от одного проточного кольцевого нагревателя к другому на одну и ту же величину. Температура каждого проточного кольцевого нагревателя одинаковая.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Новизна».

Сравнение заявленного решения с другими решениями показывает, что нагревательный способ известен (патент RU № 2379495, МПК Е21В 43/24 (2006.1), Е21В 36/04 (2006.01) и авторское свидетельство SU 1627671, МПК 7 Е21В 36/04, Е21В 43/24, ОПУБЛ. 15.02.1991). Однако неизвестно, что проточными кольцевыми нагревателями, размещенными на насосно-компрессорных трубах и спущенным за забой скважины выше верхних перфорационных отверстий, нагревают нагнетательную воду последовательно с минимальными мощностями. Снижается себестоимость добываемой нефти за счет снижения энергозатрат закачиваемой воды.

Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень».

Основные положения, лежащие в основе предложенного способа.

1. Нагрев газожидкостной смеси с парафином на забое скважины, не разогревая насосно-компрессорные трубы на устье.

2. Использование проточных кольцевых нагревателей, выпускаемых промышленностью.

3. Использование одной фазы из трехфазной системы, подводимых к электроцентробежному насосу.

4. Электроцентробежный насос размещается в скважине, согласно общепринятой технологии.

5. Дополнительно присоединяют насосно-компрессорные трубы к электроцентробежному насосу для спуска проточных кольцевых нагревателей до забоя скважины выше перфорационных отверстий.

6. Осуществление нагрева газожидкостной смеси с парафином не только в насосно-компрессорных трубах, но и в кольцевом пространстве между насосно-компрессорными трубами и обсадной колонной.

На фиг.1 изображена технологического схема размещения проточных кольцевых нагревателей на насосно-компрессорных трубах.

На фиг.1 показано: 1 - скважина, 2 - насосно-компрессорная труба, 3 - нагнетательная вода в насосно-компрессорной трубе с температурой Т, 4 - первый проточный кольцевой нагреватель (ПКН1) с рабочей температурой нагревательного элемента 25° (например, осуществляет нагрев нагнетательной воды на 25°С до температуры Т1=Т+25, где Т - температура нагнетаемой воды), 5 - нагнетательная вода в насосно-компрессорной трубе с температурой Т1, нагретая первым проточным кольцевым нагревателем (ПКН1) до температуры Т1, 6 - второй проточный кольцевой нагреватель (ПКН2) с рабочей температурой нагревательного элемента 25° (например, осуществляет нагрев нагнетательной воды на 25°С до температуры Т2=Т1+25, где Т1 - температура нагнетаемой воды, нагретая первым проточным кольцевым нагревателем до температуры Т1=Т+25), 7 -нагнетательная вода в насосно-компрессорной трубе с температурой Т2, нагретая вторым проточным кольцевым нагревателем (ПКН2) до температуры Т2, 8 - третий проточный кольцевой нагреватель (ПКН3) с рабочей температурой нагревательного элемента 25° (например, осуществляет нагрев нагнетательной воды на 25°С до температуры Т3=Т2+25, где Т2 - температура нагнетаемой воды, нагретая вторым проточным кольцевым нагревателем до температуры Т2=Т+25°), 9 - продуктивный нефтяной пласт, 10 - нагнетательная вода в пласте, нагретая до температуры Т3 тремя проточными кольцевыми нагревателями ПКН1, ПКН2 и ПКНЗ, размещенными на насосно-компрессорной трубе, 11 - нагнетательная вода на забое скважины в насосно-компрессорной трубе с температурой Т3, нагретая третьим проточным кольцевым нагревателем (ПКН3) до температуры Т3, 12 - забой скважины, 13 - перфорационные отверстия в обсадной колонне, 14 - вытесняемая по продуктивному пласту нагретая нефть до температуры Т3=Т+Т1+Т2 проточным кольцевыми нагревателями, 15 -отверстие для передачи тепла от нагревательного элемента ПКН3 во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы для нагрева нагнетательной воды до температуры Т3=Т2+25°, 16 - передача тепла от ПКН3 для нагрева нагнетательной воды во внутренней полости насосно-компрессорной трубы до температуры Т3=Т2+25°, 17 - отверстие для передачи тепла от нагревательного элемента ПКН2 во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы для нагрева нагнетательной воды до температуры Т2=Т1+25°, 18 - передача тепла от ПКН2 для нагрева нагнетательной воды во внутренней полости насосно-компрессорной трубы до температуры Т2=Т1+25°, 19 - отверстие для передачи тепла от нагревательного элемента ПКН1 во внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы для нагрева нагнетательной воды до температуры Т1=Т+25°, 20 - передача тепла от ПКН1 для нагрева нагнетательной воды во внутренней полости насосно-компрессорной трубы до температуры Т1=Т+25°, 21 - однофазный кабель, 22 - источник электрической энергии.

Пример осуществления способа.

Первая операция. Размещают на насосно-компрессорной трубе 2 (фиг.1) конструкцию, состоящую из набора трех проточных кольцевых нагревателей ПКН1, ПКН2 и ПКН3, для нагрева нагнетательной жидкости 3 (фиг.1) во внутренней полости трубы 2 (фиг.1).

Вторая операция. Соединяют проточные кольцевые нагреватели ПКН1 4 (фиг.1), пкн2 6 (фиг.1) и ПКН3 8 (фиг.1) однофазным кабелем 21 (фиг.1) с источником электрической энергии 22 (фиг.1).

Третья операция. Собранную конструкцию, с размещенными на насосно-компрессорной трубе 2 (фиг.1) ПКН1 4 (фиг.1), ПКН2 6 (фиг.1) и ПКНЗ 8 (фиг.1) спускают в скважину 1 (фиг.1) на насосно-компрессорных трубах (не показано) до забоя скважины 12 (фиг.1) с остановкой выше перфорационных отверстий 13 (фиг.1), выполненных в обсадной колоне 1 (фиг.1).

После спуска собранной конструкции в скважину осуществляется:

1) - передача тепла 20 (фиг.1) через отверстия 19 (фиг.1) в насосно-компрессорной трубе 2 (фиг.1) во внутреннюю полость от нагревательного элемента первого проточного кольцевого нагревателя 4 (фиг.1) для нагрева нагнетательной жидкости 3 (фиг.1) во внутренней полости трубы до температуры Т1=Т+25° (где Т - температура нагнетаемой воды),

2) - передача тепла 18 (фиг.1) через отверстия 17 (фиг.1) в насосно-компрессорной трубе 2 (фиг.1) во внутреннюю полость от нагревательного элемента второго проточного кольцевого нагревателя 6 (фиг.1) для нагрева нагнетательной жидкости 5 (фиг.1) во внутренней полости трубы до температуры Т2=Т1+25 (где Т1 - температура нагнетательной воды во внутренней полости трубы, нагретая первым проточным кольцевым нагревателем),

3) - передача тепла 16 (фиг.1) через отверстия 15 (фиг.1) в насосно-компрессорной трубе 2 (фиг.1) во внутреннюю полость от нагревательного элемента третьего проточного кольцевого нагревателя 8 (фиг.1) для нагрева нагнетательной жидкости во внутренней полости трубы до температуры Т3=Т2+25 (где Т2 - температура нагнетательной воды во внутренней полости трубы, нагретая вторым проточным кольцевым нагревателем),

4) - нагретая нагнетательная жидкость 11 (фиг.1) проточными кольцевыми нагревателями ПКН1 4 (фиг.1), ПКН2 6 (фиг.1) и ПКН3 8 (фиг.1) через перфорационные отверстия 13 (фиг.1) обсадкой колонны 2 (фиг.1) нагнетается в нефтяной пласт 9 (фиг.1), понижает вязкость нефти в призабойной зоне с последующим ее вытеснением по пласту 9 (фиг.1).