Теоретические основы применения технологии вертикально-раздельной эксплуатации обводненных скважин для обеспечения режима фонтанирования.

fontan

Одна из причин прекращения фонтанирования нефтяных скважин в обводняющихся месторождениях – вода, притекающая из нижних слоев продуктивного пласта и накапливающаяся  в стволе.

Рост водяного столба приводит к увеличению давления на забое, уменьшению депрессии на пласт и уменьшению притока в скважину. Обычно плотность воды в скважине на 0,25…0,3 г/см3 больше плотности нефти, поэтому каждые 100 м водяного столба дают дополнительный (по сравнению с нефтяным столбом) рост давления на забое соответственно в 2,5…3 атм.

Поскольку режим фонтанирования скважин на поздних стадиях эксплуатации обуславливается кинетической энергией газовых пузырьков, высвобождающихся из нефти и всплывающих в стволе скважины (естественный газлифт), то уменьшение притока нефти в скважину ведет к уменьшению поступающего газа и прекращению фонтанирования.

Отсюда следует, что для увеличения длительности периода фонтанирования необходимо проводить постоянную откачку воды с забоя.

Реализация технологии вертикально-раздельной эксплуатации многопластовых скважин предусматривает отбор нефти на поверхность и закачку воды насосом в нижний пласт. При этом система мониторинга работы скважины измеряет положение границы раздела «вода-нефть», и изменением производительности насоса и оборудования, добывающего нефть, граница раздела «вода-нефть» устанавливается на нужную глубину в скважине.

Для решения рассматриваемой задачи фонтанирования обводненной скважины требуется:

  • обеспечить снижение границы «вода-нефть» ниже уровня, при котором прекращается фонтанирование;
  • изменяя положение этой границы, т.е., регулируя объем добычи нефти, обеспечить стабилизацию режима фонтанирования.

Это вполне обеспечивается возможностями технологии вертикально-раздельной эксплуатации.

Вариант обустройства скважины показан на рисунке.

В скважине установлена сборка НКТ 1, по которой фонтанирующая нефть идет на поверхность, насос 2, закачивающий воду в нижний пласт . Насос установлен в пакере 3, питание насоса осуществляется по кабелю 4, в котором установлено оптическое волокно.

Работа происходит следующим образом.

В нефонтанирующей скважине вода насосом закачивается в нижний пласт. При этом уровень жидкости в НКТ опускается, уменьшается давление на забое, создается депрессия на пласт, и начинается раздельный приток нефти и воды в скважину, т.е. входящая вода сразу опускается вниз, а нефть войдя в скважину, глобулами поднимается в столбе воды вверх, образуя там границу «нефть-вода».  При достижении определенного уровня жидкости в НКТ скважина либо сама переходит в режим фонтанирования, либо ее переводят принудительно внешним газлифтом.

После этого в процессе откачки нефти фонтанирующим способом изменяя производительность насоса, закачивающего воду в нижний пласт, управляют (!) положением границы «нефть-вода», поддерживая давление на забое скважины на требуемом уровне, т.е., задают требуемые объемы притока из продуктивного пласта в скважину.

Положение границы «нефть-вода» определяют, например, по положению локальной термоаномалии регистрируемой распределенным волоконно-оптическим термодатчиком.

Кроме того, с помощью этого же оптического волокна измеряют распределение по НКТ акустического шума потока и определяют глубину 5 (см. рисунок), на которой происходит выделение растворенного газа в свободное состояние. Эта глубина будет характеризоваться резким  повышением шума в большом диапазоне частот (т.н. «белый шум»). Локализация глубины выделения свободного газа с точностью до 10 м возможна из-за того, что связка НКТ изготавливается из отрезков 10-метровых труб, соединенных муфтами 6. Максимум шума выделения газа в НКТ будет сосредоточен только по длине того отрезка НКТ, где он создается. Выше и ниже этой трубы интенсивность шума будет меньше, т.к. резьбы на муфтах, соединяющих трубы НКТ, являются серьезным препятствием для прохождения по трубам НКТ акустического сигнала.

Для эффективного использования энергии растворенного в нефти газа необходимо обеспечить, чтобы его выделение в свободное состояние происходило в НКТ. Это условие можно выполнить, подбирая диаметр используемых НКТ.

Таким образом, изменяя производительность насоса, выбирают оптимальный режим эксплуатации скважины и стабилизируют его, контролируя по глубине положение пика акустической эмиссии при выделении свободного газа, одновременно следя за положением границы «нефть-вода», не допуская ее опускания к насосу (т.е., не допуская закачку нефти в нижний пласт).

Разумеется, оба контролируемых параметра можно определять и иными способами, в частности, с помощью манометров, установленных на забое, на входе в НКТ и на устье.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*