способ интенсификации добычи нефти из нефтяной скважины

Формула изобретения

Способ интенсификации добычи нефти из нефтяной скважины, включающий изменение параметров откачивающего насоса, отличающийся тем, что открытие входного клапана насоса осуществляют с задержкой по мере освобождения пространства над клапаном, при этом над клапаном образуют кратковременную зону разряжения, затем осуществляют открытие входного клапана и обеспечивают при этом резкий перепад давления в скважине из зоны высокого давления в зону низкого давления, причем повторением этих действий создают волновое воздействие на пласт, обеспечивающее увеличение его проницаемости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки нефтяных месторождений для повышения нефтеотдачи пластов, находящихся на любой стадии разработки.

Для оценки новизны и технического уровня изобретения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с изобретением признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.

Известен способ обработки призабойной зоны добывающей скважины путем закачки в пласт кислотной микроэмульсии, содержащей кислоту. После технологической паузы последовательно закачивают растворитель и углеводородный раствор гидрофобизирующего ПАВ при объемном соотношении кислотной микроэмульсии, водорастворяющего растворителя и углеводородного раствора гидрофобизирующего ПАВ (0.28-0.32):(0.95-1), см. патент РФ № 2023143.

Недостатком известного способа является низкая эффективность из-за незначительного увеличения фазовой проницаемости для нефти и быстрого обводнения продукции скважин вследствие значительного увеличения фазовой проницаемости в водонасыщенной зоне пласта в условиях высокопроницаемых коллекторов, что способствует недостаточному росту коэффициентов нефтевытеснения и охвата пласта воздействием. Кроме того, возможность применения способа только на добывающих скважинах и только при проницаемости коллекторов пласта до 0.4 мкм² ограничивает область применения способа.

Известен способ извлечения нефти путем закачки в пласт оторочки кислотной композиции, содержащей кислоту, и композиции, содержащей поверхностно-активное вещество и жидкий углеводород, согласно изобретению кислотная композиция содержит дополнительно замедлитель реакции с породой пласта - или цеолит, или крошку синтетических цеолитов, или концентрат сиенитовый алюмощелочной, или лигносульфонаты технические, или карбоксиметилцеллюлозу - КМЦ, или Полицелл КМЦ марки КМЦ-9Н, КМЦ-9С, или алюмохлорид, или гидроксохлористый алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.%: кислота 97,5-99,9, указанный замедлитель 0,1-2,5, закачку кислотной композиции осуществляют перед или одновременно с композицией, содержащей ПАВ и жидкий углеводород при их соотношении, мас.%: ПАВ 5-16, жидкий углеводород 84-95, при соотношении ее объема к объему кислотной композиции от 2 до 4, см. патент РФ № 2295635. Способ может быть осуществлен одновременно на добывающих и нагнетательных скважинах.

Известно применение в области нефтегазодобычи волнового (механического, электромагнитного, акустического и др.) воздействия на флюид, которое обусловлено целым рядом его преимуществ: высокой степенью управляемости, проявлением эффекта в короткие сроки после начала воздействия, возможностью проведения воздействия одновременно с основным процессом добычи, не препятствуя ему и др.

Известен способ воздействия на флюид нефтяных месторождений при добыче нефти, включающий создание колебательного процесса непосредственно в обрабатываемом нефтяном флюиде несущими электромагнитными волнами в диапазоне частот от 3*10^-5 до 3*10¹⁴ Гц или ультразвуковыми волнами в диапазоне частот от 1,5*10 ⁴ до 10⁹ Гц, или акустическими волнами в диапазоне частот от 17 Гц до 20 кГц, которые модулируют информационными сигналами, резонансными углеводородам обрабатываемого нефтяного флюида, и формируют в стоячие волны, см.патент РФ № 2281387. Формирование направленных стоячих волн осуществляют резонансно-волновым устройством (генератором), погруженным в скважину, а управление резонансными, стоячими волнами осуществляют размещенным на поверхности антенным полем, включающим в себя подвижные резонансные модули, волноводы и др.

Использование известного способа резонансно-волнового воздействия на флюид позволяет реанимировать скважины и существенно продлить жизнь месторождениям, отличающимся низким дебитом, заводненностью, тяжелыми нефтями и др., за счет повышения коэффициента извлечения нефти, ее качества и реологических свойств, при снижении содержания воды в откачиваемом флюиде, сократить затраты и сроки разработки месторождений за счет уменьшения количества разбуриваемых скважин при увеличении расстояния между ними. При очевидной эффективности известного способа он, однако, имеет существенный недостаток, который заключается в том, что волновое резонансное воздействие на газожидкостную смесь осуществляется лишь в призабойной зоне, причем это приводит только к повышению гидродинамических свойств добываемого флюида по месту его нахождения в пластовом коллекторе. Перемещение же возбужденного флюида из пластового коллектора в добывающую скважину осуществляют традиционно за счет создания депрессии на продуктивный пласт через снижение динамического уровня скважинной жидкости в обсадной колонне скважины. Таким образом, известный способ не использует весь потенциал возможностей резонансно-волнового воздействия.

Известен способ интенсификации добычи нефти и реанимации простаивающих скважин, в котором с помощью резонансно-волновых генераторов, расположенных на поверхности или погруженных в скважину, создают в продуктивном пласте электромагнитные колебания, которые накладывают на собственную частоту колебаний углеводородов обрабатываемого флюида, формируя резонансные электромагнитные колебания, и управляют резонансными колебаниями с помощью размещенной на поверхности аппаратуры, согласно предложенному создают в продуктивном пласте модулированные электромагнитные колебания одинаковой частоты, направленные встречно от добывающей скважины и от ближайшей соседней скважины или группы ближайших соседних скважин, затем формируют с помощью размещенной на поверхности аппаратуры управления и генератора-приемника резонансные электромагнитные колебания путем наложения на собственную частоту колебаний углеводородов обрабатываемого флюида и направляют каждый из возникающих пиковых резонансов колебаний в сторону добывающей скважины повторяющимися пробегами, для чего первоначально задают волновому потоку от добывающей скважины мощность, значительно превышающую мощность каждого из встречных волновых потоков с учетом коэффициентов затухания, а в дальнейшем мощность колебательного потока от добывающей скважины плавно уменьшают с одновременным пропорциональным плавным увеличением мощности каждого из встречных колебательных потоков, при этом зоны возникновения пикового резонанса в начале процесса локализуют вблизи каждой из ближайших соседних скважин, перемещая его затем в принудительном управляемом режиме непосредственно к добывающей скважине, или, в случае реанимации простаивающих скважин, в месте ближайшего нахождения заблокированного пластовой водой флюида в его дальней от добывающей скважины точке, заставляя молекулы и атомы углеводородного флюида колебаться с пиковой резонансной амплитудой в вертикальной, горизонтальной или иной плоскости, перемещаясь к добывающей скважине в процессе соударений со скелетом коллектора при перемещении пикового резонанса повторяющимися пробегами в управляемом режиме по аналогии с работой вибротранспортера, см.патент РФ № 2379489.

Известны способы оптимизации процесса извлечения нефти из пласта. При построении системной оптимизации разработки нефтяного месторождения ставятся и решаются задачи оптимизации процесса извлечения нефти из пласта. Задача контроля за этим процессом во время эксплуатации является весьма актуальной, т.к. помимо контроля за процессом извлечения нефти из пласта она является информационной базой системы управления пластом.

Известен способ эксплуатации погружных центробежных насосных агрегатов, в котором поддержание и восстановление номинального режима отбора добываемой продукции осуществляется за счет изменения параметров работы насосных агрегатов с помощью частотно-регулируемого привода, см. патент РФ № 2050472. Определение номинального режима отбора заключается в задании аналитических зависимостей всех основных технологических и экономических показателей основных параметров нефтяных пластов, фильтрующихся через них флюидов, применяемых систем разработки и динамики осуществления технических мероприятий. Экономико-математическая модель строится на основе учета запасов нефти в пластах конкретного месторождения, данных о физико-геологических свойствах пород и необходимого комплекса мероприятий, проводимых при вскрытии и последующей эксплуатации пласта (выбор способа заводнения, интенсификации нефтедобычи, необходимое число скважин, сетка разбуривания и т.д.). К недостаткам известного способа следует отнести:

- применяемые методики, основанные на аналитических расчетах, не отражают адекватно поведение системы пласт-скважина-насос в условиях реальной эксплуатации и не обеспечивают подбора погружного оборудования с точностью, необходимой для оптимальной работы;

- отсутствие реальных аналитических зависимостей между основными параметрами добывающих скважин не позволяет выполнить объективную оценку эффективности проводимых мероприятий по увеличению нефтеотдачи, снижению обводненности и уменьшению неизвлекаемых запасов.

Известен способ снижения энергозатрат на добычу единицы продукции при одновременном увеличении коэффициента нефтеотдачи.

Достижение цели осуществляется за счет прецизионного (точного) регулирования потоками добычи продукции и закачки воды, основанного на измерении оптимальных параметров извлечения нефти из пласта, а именно способ оптимизации процесса извлечения нефти из пласта включает регулирование потока добычи продукции и закачки воды в процессе разработки месторождения, для чего насос каждой добывающей скважины оснащают частотно-регулируемым приводом, достигают стабильной работы добывающих и закачивающих насосов фиксированием подводимой к ним мощности, определяют дебит продукции, дебит нефти и ее обводненность, затем изменяют частоту питающего напряжения с помощью частотно-регулируемого привода и оптимизируют работу каждой добывающей скважины по минимальному значению обводненности и/или максимальному значению дебита нефти, см. патент РФ № 2240422.

Следует особо отметить, что поставленная цель может быть достигнута исключительно при стабильной работе добывающих и закачивающих насосов.

Недостатком всех известных способов увеличения коэффициента нефтеотдачи является то, что это увеличение становится практически невозможным в условиях заполнения призабойной зоны слабосцементированными породами, что приводит к кальматации всех каналов, по которым нефть поступает в скважину.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение коэффициента нефтеотдачи пласта путем обеспечения выноса слабосцементированных пород и освобождения закальматированных каналов.

Сущность изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.

Способ интенсификации добычи нефти из нефтяной скважины, включающий изменение параметров откачивающего насоса, заключающийся в том, что открытие входного клапана насоса осуществляют с задержкой по мере освобождения пространства над клапаном, при этом над клапаном образуют кратковременную зону разрежения, затем осуществляют открытие входного клапана и обеспечивают при этом резкий перепад давления в скважине из зоны высокого давления в зону низкого давления, причем повторением этих действий создают волновое воздействие на пласт, обеспечивающее увеличение его проницаемости.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Достигаемый при использовании изобретения технический результат заключается в том, что волновое воздействие на пласт приводит к выносу слабосцементированных пород и освобождению закальматированных каналов, что позволяет увеличить коэффициент нефтеотдачи пласта.

Циклический режим работы осуществляют за счет того, что движение штока насоса происходит с разной скоростью, поскольку он связан с качалкой (штанговый насос). В начальной фазе при небольшой скорости движения штока открытие входного клапана насоса осуществляют с задержкой, т.е. шар приоткрывает всасывающую камеру, но дальше не перемещается из-за высокого гидросопротивления входящему потоку. Объем всасывающей среды при этом мал. Во второй фазе, когда скорость движения штока увеличивают, над клапаном образуется кратковременная зона разрежения, которая обеспечивает резкое открытие клапана (шар поднимается вверх) и резкий перепад давления. Гидросопротивление потоку среды резко уменьшается и также резко увеличивается объем всасываемой среды. Повторением этих действий создают волновое воздействие на пласт, обеспечивающее увеличение его проницаемости.

Способ реализуют следующим образом.

Открытие входного клапана насоса осуществляют с задержкой по мере освобождения пространства над клапаном. При этом над клапаном образуется кратковременная зона пониженного давления, т.е. зона разрежения. Затем осуществляют открытие входного клапана насоса и обеспечивают при этом резкий перепад давления в скважине из зоны высокого давления в зону низкого давления. Тем самым обеспечивается принудительное всасывание за счет образования кратковременного вакуума и увеличение отдачи пласта за один цикл на величину, равную объему создаваемого вакуумного пространства. Повторением этих действий создают волновое воздействие на пласт, обеспечивающее увеличение его проницаемости за счет выноса слабосцементированных пород из призабойной зоны перфорированного пласта, что влечет за собой увеличение проницаемости призабойной зоны за счет освобождения закальматированных каналов и увеличения площади сечения каналов, по которым нефть поступает в скважину. Как следствие, увеличивается коэффициент нефтеотдачи при том же пластовом давлении. При этом следует отметить, что существующие конструкции насосов за счет особенностей выполнения их камер и уплотнений обеспечивают возможность перекачки высвобождаемых заявленной технологией примесей и выноса их на поверхность.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения. Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает упрощение конструкции и повышение производительности устройства.