Устройство для эксплуатации обводняющейся газовой скважины
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при разработке обводняющихся газовых залежей с подошвенной водой, особенно на поздней стадии разработки, в период падающей добычи газа. Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение эффективности эксплуатации обводняющихся низконапорных, низкодебитных газовых и газоконденсатных скважин. Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на повышение эффективности эксплуатации обводняющихся низконапорных, низкодебитных газовых и газоконденсатных скважин за счет приема ЭПН жидкости - воды, предварительно прошедшей сепарацию в забойном гравитационном сепараторе, в качестве которого используется объем в нижней части обсадной колонны - часть пространства ниже плоскости текущего водогазового раздела в продуктивном пласте. Сущность предлагаемого способа эксплуатации обводняющейся газовой скважины заключается в том, что ЭПН, предназначенный для перепуска воды в поглощающий пласт, устанавливают в интервале между подошвой эксплуатируемого продуктивного газового пласта и кровлей поглощающего пласта, а для управления используют не менее двух глубинных датчиков давления, которые позволяют настраивать ЭПН на включение при достижении верхним уровнем жидкостного - водяного столба положения текущего водогазового раздела в продуктивном газовом пласте и выключение - при снижении уровня жидкости - воды в затрубном пространстве скважины до значения, при котором наблюдаются первые признаки поступления газа на прием ЭПН; при большой толщине продуктивного газового пласта отделяемую на забое скважины жидкость - воду закачивают в нижнюю, обводненную часть данного пласта, разобщенную от верхней части пакером; замеры давления осуществляют одновременно на уровне приемного патрубка ЭПН и на уровне водогазового раздела в продуктивном пласте; показания датчиков давления передаются на поверхность, где располагается электронная система контроля и регулирования режима работы ЭПН.
Преимущества данного способа:
- повышается эффективность и продляется рентабельный период эксплуатации обводненных, низконапорных и низкодебитных газовых и газоконденсатных скважин;
- сокращается количество подземных ремонтов скважин и продляется межремонтный период их эксплуатации;
- повышается коэффициент эксплуатации скважин;
- улучшаются экологические условия, т.к. поступившая из продуктивного пласта вода утилизируется без подъема на поверхность.
Полезная модель - устройство для эксплуатации обводняющейся скважины - относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при разработке обводняющихся углеводородных залежей с подошвенной водой.
Известна технология удаления воды с забоя газовых скважин (В.М.Котельников, Б.А.Наников. Удаление воды с забоя газовых скважин. // Газовая промышленность, 
11, 1972, С.15-18), согласно которой из поступающей в скважину водогазовой смеси в нижней части лифтовых труб отделяют воду от газа, который направляют на устье, а воду - с помощью перепускного устройства - в один из поглощающих пластов разреза месторождения без подъема ее на поверхность.
Недостатком данной технологии является то, что она может осуществляться только при условии, когда давление в нижней части столба накопившейся в стволе скважины жидкости превышает давление в предназначенном для ее отвода пласте. При низких значениях давления в газовом пласте и на устье скважины, что имеет место на поздней стадии разработки газовой залежи, осуществление данной технологии становится невозможным.
Известна технология по патенту RU 2287673, согласно которой перепуск жидкости из одного пласта в другой осуществляется с применением электрического погружного насоса - ЭПН, установленного в скважине в интервале между этими пластами, которые разобщаются пакером. В зависимости от параметров пластов: коэффициентов продуктивности и приемистости, расстояния между пластами и производительности ЭПН, перепуск жидкости с включением в работу ЭПН может осуществляться циклически, для чего предусмотрен датчик напора жидкости, который установлен между приемом ЭПН и всасывающим клапаном и периодически отключает ЭПН при отсутствии жидкости на приеме ЭПМ и включает ЭПМ при увеличении давления на приеме ЭПМ.
Недостатком технологии, основанной на применении данного патента, является то, что при наличии в составе перепускаемой продукции газа, не предусмотрено его отделение от жидкости, а ЭПН отключается только в случае прекращения потока через датчик напора жидкости, это может приводить к поступлению на прием ЭПН вместе с жидкостью газа, что, как известно, сопровождается явлениями кавитации и снижения КПД ЭПН, вызывает повышенные затраты энергии и быстрый износ оборудования.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение эффективности эксплуатации обводняющихся скважин.
Данный технический результат достигается решением технической задачи, направленной на повышение эффективности эксплуатации обводняющихся скважин за счет поступления на прием ЭПН жидкости - воды, предварительно прошедшей сепарацию в забойном гравитационном сепараторе, в качестве которого используется объем в нижней части обсадной колонны - часть пространства ниже плоскости текущего водогазового раздела в продуктивном пласте.
Техническая задача решается за счет того, что устройство для эксплуатации обводняющейся скважины включает расположенные в интервале между продуктивным газовым и нижележащим водонасыщенным пластами пакер и электрический погружной насос - ЭПН. В процессе функционирования устройства осуществляется отбор из продуктивного пласта через скважину пластовой продукции - жидкостно-газовой смеси, разделение добытой продукции на забое скважины на газ, который направляется на устье скважины, и жидкость - воду, которая направляется в нижележащий водонасыщенный пласт. Для управления работой системы используют не менее двух глубинных датчиков давления, которые позволяют настраивать ЭПН на включение при достижении верхним уровнем жидкостного - водяного столба положения текущего водогазового раздела в продуктивном пласте и выключение - при снижении уровня жидкости - воды в затрубном пространстве скважины до значения, при котором наблюдаются первые признаки поступления газа на прием ЭПН, что фиксируется неустойчивой работой ЭПН, появлением пульсации давления на выходе ЭПН. При большой толщине продуктивного газового пласта отделяемая на забое скважины жидкость - вода закачивается в нижнюю, обводненную часть данного пласта, разобщенную от верхней части пакером. Замеры давления осуществляются одновременно на приеме и выкиде ЭПН и на уровне водогазового раздела; показания датчиков давления передаются на поверхность, где располагается электронная система контроля и регулирования режима работы ЭПН.
Способ поясняется чертежом.
Внутренняя полость обсадной колонны 1 газовой скважины сообщена с верхним газовым пластом 2 и нижним водонасыщенным пластом 3. В скважину спущены лифтовые трубы 4 с радиальными отверстиями 5 в нижней части и пакером 6, перекрывающим затрубное пространство на глубине кровли водонасыщенного пласта 2. В нижней части лифтовых труб 4 установлен электрический погружной насос ЭПН 7, который при помощи кабель-троса грузонесущего с сигнальными жилами - 8 сообщен с поверхностной системой питания и управления режимом работы ЭПН 7 (на чертеже не показано). Приемный патрубок 9 ЭПН 7 расположен на уровне кровли водонасыщенного пласта 3, на выкиде ЭПН 7 установлен обратный клапан 10, а пространство между корпусом ЭПН 7 и внутренними стенками лифтовых труб 4 разобщено уплотнителем 11. На корпусе ЭПН 7 установлен датчик давления 12, сообщенный с внутренней полостью лифтовых труб 4 на уровне приемного патрубка 9, на кабель-тросе 8 установлен на уровне водогазового раздела 13 датчик давления 14, а на выходе воды из ЭПН - датчик давления 15 (на чертеже не показано).
Работа устройства. После оборудования нижней части ствола скважины в соответствии с чертежом и ее освоения, пускают скважину в работу, устанавливают режим работы, при этом поступающая из газового пласта 2 водогазовая смесь в затрубном пространстве сепарируется, за счет разности плотностей воды и газа разделяется на газ, уходящий вверх, и воду, стекающую вниз и скапливающуюся в пространстве над пакером 6. При помощи датчиков давления 12 и 14 определяют изменение во времени (t) давления на уровне приемного патрубка 9 - Рв (t) и на уровне водогазового раздела 13 - Р г (t) и на основании этих замеров рассчитывают высоту y в(t) столба жидкости - воды над пакером 6 по формуле
где
g - ускорение силы тяжести;
h - расстояние по вертикали от пакера 6 до водогазового раздела 13;
г(t) - плотность газа при пластовых условиях - давлении Рг (t) и температуре Tг;
в - плотность пластовой воды;
z(t) - коэффициент сверхсжимаемости газа при давлении Рг (t) и температуре Тг;
г ст., Тст, Рст. - соответственно, плотность газа, температура и давление при стандартных условиях.
Настраивают систему управления ЭПН 7 на включение и выключение ЭПН при достижении заданных, определенных по данным, полученным при исследовании газового и водонасыщенного пластов, а также затрат энергии на закачку воды и оптимальных условий работы ЭПН - положений уровня жидкостного - водяного столба. Получаемая информация позволяет задать оптимальный режим отбора газа при одновременном удалении с забоя газовой скважины жидкости - воды путем ее закачки в водонасыщенный пласт при минимальных затратах энергии. Показания датчиков давления 12, 14 и 15 передаются на поверхность в электронную систему учета и анализа результатов и принимается решение по поддержанию оптимальной работы ЭПН.
Преимущества данного устройства:
- повышается эффективность и продляется рентабельный период эксплуатации обводненных скважин;
- сокращается количество подземных ремонтов скважин и продляется межремонтный период их эксплуатации;
- повышается коэффициент эксплуатации скважин;
- улучшаются экологические условия, т.к. поступившая из продуктивного пласта вода утилизируется без подъема на поверхность.
1. Устройство для эксплуатации обводняющейся газовой скважины, включающее пакер, установленный в затрубном пространстве между продуктивным газовым и нижележащим водонасыщенным пластами, электрический погружной насос - ЭПН, установленный на забое скважины в интервале между подошвой эксплуатируемого продуктивного газонасыщенного пласта и кровлей поглощающего водонасыщенного пласта, и датчики напора - давления жидкости, установленные на забое скважины, отличающееся тем, что оно имеет не менее двух глубинных датчиков давления для настройки ЭПН на включение при достижении верхним уровнем жидкостного - водяного столба в затрубном пространстве скважины - положения текущего водогазового раздела в продуктивном газовом пласте и выключение - при снижении уровня жидкости - воды в затрубном пространстве скважины до значения, при котором обеспечено наблюдение первых признаков поступления газа на прием ЭПН.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет возможность передачи показаний датчиков давления на поверхность, где расположена электронная система контроля и регулирования режима работы ЭПН.
