УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНУТРИСКВАЖИННОГО АДАПТИВНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ НЕФТИ ОТ ВОДЫ
Техническое предложение
Что сегодня
- Вероятно, первое упоминание о раздельной добыче нефти и воды из обводненных скважин – это авт. св. № 110513, где патентуется способ, заключающийся в том, что нефть и вода из скважины поднимают по различным трубам «во избежание смешения их и образования эмульсии». Для выполнения этого условия требовалось чтобы "соотношение отбираемых нефти и воды было бы таким же, в каком они поступают из пласта в скважину".
Условие - понятно, но как добиться его выполнения? - В патенте №63864 для решения вышеназванной задачи дана формула расчета:
основанная на предположении, что и фактическая величина обводненности жидкости в верхнем продуктивном пласте Bпласт и ожидаемая величина обводненности этой продукции, поднимаемой на поверхность в результате применения установки Bпов, известны и являются константами. И это условие - понятно, но как же добиться этого? - В патенте №123497 впрямую сказано, что так вести раздельный отбор нефти и воды можно лишь непродолжительное время. Улучшить ситуацию предлагалось путем создания водонепроницаемого экрана на контакте «нефть–вода» .
Но в глубине продуктивного пласта такой экран создать невозможно! - В патенте №2290502 и др. решение задачи откачки пластовой воды и отбора нефти производится уже с привлечением дополнительных скважин и установки нового оборудования, что ведет к усложнению устройства и, опять-таки, не решает полностью проблему.
- В предлагаемом техническом решении обеспечен непрерывный контроль абсолютных объёмов поступления/откачки нефти и воды за счёт адаптивного регулирования объема добываемой нефти.
Технология ТАР
- В процессе откачки устройство адаптивно поддерживает глубину границы раздела «нефть–вода» в заданном интервале глубин.
- Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено заявленное устройство для внутрискважинного разделения нефти от воды с откачкой воды на поверхность, где:
нефть всплывает вверх и самотеком выходит из межтрубья;
вода откачивается насосом;
установлены в устройство измерительные сенсоры*, на основе работы которых авторегулятор регулирует глубину границы раздела «нефть–вода».
* - существенный признак изобретения. - Область применения: на кустовых скважинах, например, где предусмотрена раздельная перекачка обводненной нефти и условно-безводного сырья; на скважинах, где наличествует нижележащий пласт, допускающий закачку воды в пласт без подъёма воды на поверхность
Публикации - vk.com/doc161134141_579561800
Как работает
- В скважину из продуктивного пласта 1 поступает смесь воды с нефтью. По принципу гравитационного разделения вода направляется в нижнюю часть скважины, откуда откачивается насосом 2 в линию откачки воды 3 или в низлежащий пласт.
- Глобулы нефти всплывают (нефть легче воды) в столбе воды вверх и, сливаясь, накапливаются в межтрубном пространстве 4. Под действием выталкивающего давления через управляемый вентиль 5 накапливаемая нефть поступает в линию откачки нефти 6. При этом в межтрубном пространстве формируется граница раздела «нефть–вода» 7.
- Авторегулятор границы раздела «нефть–вода» 8 определяет глубину границы раздела «нефть–вода» и, регулируя вентилем объем откачиваемой нефти, адаптивно поддерживает местоположение границы в заданном интервале глубин.
- Авторегулятор имеет два сенсора 9 воды или нефти («нефть–вода») и регулирование происходит следующим образом:
если оба сенсора показывают нефть, то авторегулятор приоткрывает управляемый вентиль, увеличивая отбор нефти;
если оба сенсора не показывают нефть, то авторегулятор призакрывает вентиль, уменьшая отбор нефти;
если верхний сенсор показывает нефть, а нижний сенсор не показывает нефть, то граница «нефть–вода» находится в пределах требуемого значения глубин. Степень открытия вентиля не изменяют. - Увеличивая в системе контроля число разноглубинных сенсоров, добавляют количество и местоположение интервалов глубин, в которых авторегулятор адаптивно удерживает границу раздела «нефть–вода» в пределах требуемого значения.
- В качестве сенсоров «нефть–вода» могут использоваться скважинные влагомеры или резистиметры, например, опускаемые на заданную глубину в скважину по межтрубью.
как регулирует
- В качестве сенсоров могут быть применены и устройства непосредственного измерения глубины границы раздела «нефть–вода», например, акустический эхолот, работающий по методам эхолокации. или распределенный оптоволоконный термометр, определяющий глубину по местоположению характерной термоаномалии. Алгоритм при этом – следующий.
Задают рабочий интервал глубин, например, от 600 до 700 м, и измеряют авторегулятором глубину границы раздела «нефть–вода». По аналогии с вышеописанным, вентиль будет приоткрываться, если глубина раздела будет ниже 700 м, и призакрываться, если глубина раздела будет выше 600 м. - В качестве сенсора может быть применен манометр на входе в управляемый вентиль. В этом случае вентиль будет приоткрываться, если измеренное манометром давление будет выше верхнего предела, и призакрываться, если измеренное давление будет ниже нижнего предела.
- Авторегулятор может быть реализован с помощью известных промышленных устройств, например, микроконтроллера, по описанным алгоритмам.
- Значения верхнего и нижнего пределов выбираются в диапазоне от устья скважины до входа в насос эмпирически на основе результатов испытаний скважин, полученных при разных режимах работы.
адаптивно
- Устройство обладает исключительной способностью к изменению рабочего режима отбора нефти. Адаптивные способности следящей системы позволяют уменьшить или увеличить производительность скважины, только лишь изменив производительность насоса, откачивающего воду. Следящая система устройства без предварительных расчетов и участия оператора подстроит положение управляемого вентиля, при котором по-прежнему разделение нефти и воды будет полным.
- Эти же способности следящей системы позволяют перевести режим отбора из стационарного в колеблющийся, при котором на забое будут формироваться волны давления с частотой, близкой к резонансной системы сообщающихся сосудов данной скважины. Такие колебания, постоянно присутствующие в столбе жидкости, будут вносить свою долю в усилия по интенсификации работы скважины и даже месторождения
преимущества
В чём преимущества предлагаемого технического решения?
- Главным преимуществом является тот факт, что в результате работы данного устройства в скважине не образуется эмульсия, поскольку в установившемся режиме в пласте и в скважине обе жидкости (нефть и вода) текут разными путями. Нефть вначале движется по верхней части продуктивного интервала к скважине, затем – по межтрубью к устью. Вода, соответственно – по нижней части интервала, затем по НКТ. При этом жидкости соприкасаются только в зоне перфорации, где их скорости недостаточны для перемешивания и создания эмульсии. А эта «скважинная жидкость» вреднее воды. Если вода просто удорожает конечную продукцию, то эмульсия, даже незначительная ломает насос.
- Второе преимущество устройства вытекает из первого.
Поскольку нефть из межтрубья выходит самотёком и требуется откачивать только воду с забоя, вероятность поломки насоса, здесь откачивающего только воду, а ранее занятого перекачкой эмульсии, резко уменьшается. И в данном случае можно применять насос меньшей мощности, что ведет к уменьшению производственных затрат. Кроме того, пропадает необходимость использования вспомогательного второго насоса, откачивающего нефть. Производственные затраты за счет этого уменьшаются ещё больше. - Третье преимущество вытекает из первого и второго. Поскольку и нефть, и вода поступают на устье раздельно, то в производственном процессе пропадает необходимость проведения операции разделения нефти от воды. Причем при кустовом методе эксплуатации месторождения может быть исключена и операция утилизации воды путем её закачки в нижележащий пласт без подъема на поверхность.
- И, наконец, попластовый расходомер.
Патентные права
РЕЕСТР ЗАЯВОК НА ВЫДАЧУ ПАТЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ
Дальнейшие действия с патентными правами на это изобретение регулируются
Статьёй 1366 ГК РФ. Публичное предложение заключить договор об отчуждении патента на изобретение
Контакт
- Москва, Россия
Мы предлагаем Вам высказать свое мнение о предлагаемом техническом решении, предложить свое видение проблемы, задать вопросы. Редактор сайта: Скопинцев Сергей Петрович.
