внутрискважинный сепаратор для разделения водогазонефтяной смеси

Формула изобретения

Внутрискважинный сепаратор для разделения водогазонефтяной смеси, включающий ступенчатую колонну насосно-компрессорных труб с электропогружным насосом, разделительную камеру, проходной канал для нефти и впускные отверстия для воды, отличающийся тем, что в качестве разделительной камеры содержит колонну насосно-компрессорных труб большего диаметра с расположенной в ней короткой колонной насосно-компрессорных труб меньшего диаметра, которые расположены вблизи от устья в участке ствола скважины с зенитным углом более 3°, при этом колонна насосно-компрессорных труб меньшего диаметра снабжена заглушенным с нижнего конца хвостовиком с двумя рядами впускных отверстий по всей длине для поступления воды, соединенным с ней рукавом высокого давления, а хвостовик со стороны отверстий расположен на нижней образующей внутренней поверхности и на расстоянии от нижнего конца колонны насосно-компрессорных труб большего диаметра.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение в системе поддержания пластового давления при межскважинной перекачке воды для отделения дисперсно-капельной нефти от добываемой продукции водозаборной скважины с небольшим наклоном, перешедшей из категории бывшей нефтедобывающей из-за обводнения продуктивного пласта.

Известна установка для разделения скважинного флюида, включающая разделительную камеру, в которой расположен статический сепаратор для отделения воды от нефти, включающий выпускное отверстие для приема скважинного флюида из выпускного участка скважины под разделительной камерой, выпускное отверстие для обогащенного нефтью компонента, открывающееся в участок скважины над разделительной камерой и выпускное отверстие для обогащенного водой компонента, открывающееся в спускной участок скважины под разделительной камерой, причем высота разделительной камеры больше толщины прослоя дисперсии, который образуется в ней при нормальных эксплуатационных условиях (Патент РФ № 2268999, опубл. 20.07.2004).

Известное устройство предназначено для разделения большого содержания нефти в составе добываемого флюида и имеет сложную конструкцию.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является скважинный сепаратор, включающий разделительную камеру, выпускное отверстие для нефти над разделительной камерой и выпускное отверстие для воды под разделительной камерой. В качестве разделительной камеры используется нижняя часть скважины, ограниченная обсадной колонной и разделительной манжетой, которая установлена на хвостовике, прикрепленном к погружному электродвигателю электроцентробежного насоса, подвешенного в скважине на колонне насосно-компрессорных труб. Хвостовик в нижней части под разделительной манжетой снабжен ограничителем, а в верхней части над разделительной манжетой - выпускным отверстием для воды. В качестве выпускного отверстия для нефти использована отводящая трубка с окнами и патрубками для сообщения пространства под разделительной манжетой и пространства выше приема электроцентробежного насоса (Патент РФ № 2291291, опубл. 10.01.2007 - прототип).

Известное устройство предназначено для разделения большого содержания нефти в составе добываемого флюида.

В предложенном изобретении решается задача отделения и отбора малых объемов нефти от больших объемов воды за счет проведения процесса в наклонном участке скважины.

Задача решается тем, что внутрискважинный сепаратор для разделения водогазонефтяной смеси, включающий ступенчатую колонну насосно-компрессорных труб с электропогружным насосом, разделительную камеру, проходной канал для нефти и впускные отверстия для воды, согласно изобретению в качестве разделительной камеры содержит колонну насосно-компрессорных труб большего диаметра с расположенной в ней короткой колонной насосно-компрессорных труб меньшего диаметра, которые расположены вблизи от устья в участке ствола скважины с зенитным углом более 3 градусов, при этом колонна насосно-компрессорных труб меньшего диаметра снабжена заглушенным с нижнего конца хвостовиком с двумя рядами впускных отверстий по всей длине для поступления воды, соединенным с ней рукавом высокого давления, а хвостовик со стороны отверстий расположен на нижней образующей внутренней поверхности и на расстоянии от нижнего конца колонны насосно-компрессорных труб большего диаметра.

На фиг.1 представлен заявленный внутрискважинный сепаратор; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.

Внутрискважинный сепаратор содержит ступенчатую подвеску колонны насосно-компрессорных труб 1 с подсоединенным к нижней части электропогружным насосом (на фиг. не показан), спущенную в эксплуатационную колонну наклонной скважины 2. Верхняя часть подвески состоит из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) большого диаметра 3 и размещенной в ней короткой колонной НКТ меньшего диаметра 4, которая расположена вблизи от устья скважины с зенитным углом более 3°.

Колонна НКТ меньшего диаметра 4 снабжена заглушенным с нижнего конца хвостовиком 5 с двумя рядами впускных отверстий 6 по всей длине для поступления добываемой воды, соединенным с ней рукавом высокого давления (армированный резиновый шланг) 7. Хвостовик 5 со стороны отверстий 6 располагается на нижней образующей внутренней поверхности 8 и на некотором расстоянии от нижнего конца колонны НКТ большего диаметра 3, в которой происходит гравитационное разделение нефти и воды. Отделенная нефть движется по верхней образующей поверхности 9 колонны НКТ большего диаметра 3.

Внутрискважинный сепаратор работает следующим образом.

Для того чтобы отверстия 6 хвостовика 5 располагались на нижней образующей внутренней поверхности 8 колонны НКТ большего диаметра 3, при компоновке оборудования соблюдают азимутально-ориентированный спуск путем отметки каждой трубы колонны НКТ меньшего диаметра 3 и хвостовика 5 в соответствии с азимутом кривизны ствола скважины. Соединение хвостовика 5 с колонной НКТ меньшего диаметра 4 при помощи рукава высокого давления позволяет хвостовику всегда укладываться на нижней образующей поверхности колонны НКТ большего диаметра 3.

Длина хвостовика 5 выбирается исходя из производительности насоса таким образом, чтобы количество и диаметр отверстий 6 обеспечивали бы распределение парциальных расходов потока воды в каждой горизонтальной плоскости расположения отверстий 6 без захвата дисперсных капель нефти.

В процессе работы электроцентробежного насоса (на фиг. не показан) восходящий поток воды с нефтяными каплями движется по колонне НКТ 1. Поток, поступая в колонну НКТ большего диаметра 3, находящейся в зоне кривизны скважины, снижает скорость. При движении дисперсной структуры водонефтяной смеси до хвостовика 5 благодаря гравитации нефтяные капли всплывают восходящем потоке и при слиянии этих капель образуется тонкая струя нефти, движущаяся вдоль верхней образующей поверхности колонны НКТ большего диаметра 3. При этом поток воды движется по нижней образующей поверхности колоны НКТ большого диаметра 3 и, проходя вдоль хвостовика 5 на каждой горизонтальной плоскости расположения отверстия 6, парциально равномерно распределяется. Причем скорость движения восходящего потока вдоль хвостовика 5 после прохождения каждой плоскости отверстий 6 снижается за счет парциального отбора воды, а внутри хвостовика 5 - увеличивается за счет вновь поступающей порции воды. Благодаря расположению отверстий 6 хвостовика 5 на нижней образующей поверхности НКТ большого диаметра 3, парциальный отбор незначительного количества воды из потока в каждой поперечной плоскости не нарушает цельности струи и изменения направления движения капель нефти. Вода через рукав высокого давления 7 поднимается по колонне НКТ меньшего диаметра 4 к устью скважины, а нефть - по колонне НКТ большего диаметра 3.

В процессе эксплуатации добываемая вода из скважины-донора (водозаборной) по выкидной и водопроводной линии закачивается в нагнетательные скважины. При этом ограниченный объем нефти добывается по колонне НКТ большего диаметра путем регулирования отбора жидкости штуцером на устье скважины и направляется в нефтепровод. По предварительным исследованиям содержания нефти в добываемой жидкости скважины-донора определяется необходимая суточная добыча нефти по линии отбора нефтепроводом. При этом оптимальным является увеличение количества суточного отбора жидкости по нефтепроводу на 30-50%, чем это требуется по результатам определения содержания нефти в добываемой воде. Это позволяет исключить попадание нефти в водопровод и добывать из продукции скважины-донора нефть с приемлемым содержанием воды.

Несложная конструкция внутрискважинного оборудования предлагаемого сепаратора позволяет использовать его для разделения дисперсной структуры капельной нефти и газа от добываемой воды в стволе скважин-доноров с зенитным углом более 3 градусов, что составляет достаточное количество из фонда этой категории скважин на месторождениях Татарстана.

Реализация внутрискважинного разделения нефти и воды с отбором нефти и, в том числе, газа из добываемой воды скважин-доноров с использованием предлагаемого скважинного сепаратора позволяет сохранить приемистость нагнетательных скважин за счет очистки закачиваемой воды от нефтепродуктов и добыть дополнительный объем нефти из водозаборных скважин.