RU2683459C1

RU2683459C1 - Products lifting device with the steam-thermal effects on the formation

Info

Publication number: RU2683459C1
Application number: RU2018114338A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Климов; Александр Сергеевич Гречухин; Руслан Фаридович Хасанов; Роман Михайлович Полежаев
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина; Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛКАМ"
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2019-03-28

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to the technical means for the productive formation heat treatment and products lifting from wells with super-viscous oil and natural bitumens. Device includes the displacement chamber, columns of pipes for the lifted fluid passage and the working agent supply with the quick-detachable connection, a receiving valve, communicated with the downhole space, communicated with the lifted fluid passage pipe discharge valve, and the working agent vent valve, communicated with the downhole space. Device is additionally equipped with the working agent discharge valve, which communicates with the displacement chamber, quick-detachable connection is communicated with the two-way pneumatic guide distributor and the control pilot mechanical pneumatic valve, by its outputs communicated with the pneumatic two-way guide distributor corresponding control inputs and controlled float, which is located in the displacement chamber. Receiving valve, the working agent vent valve and the working agent discharge valve are installed in the pneumatically controlled unit with the first and second control inputs, communicated with the working agent vent valve corresponding inputs and the working agent discharge valve. With empty displacement chamber and the float lowest position the control pilot mechanical pneumatic valve is made with possibility of the control signal supply to the pneumatic two-way guide valve for the working agent supplying to the controlled unit first input, opening the working agent vent valve into the face and the receiving valve for the liquid reception from the face, and with the displacement chamber filling end the float extreme upper position is with possibility of the control signal supply to the pneumatic two-way guide distributor for the working agent vent valve and the receiving valve closing and the working agent pressure valve opening.EFFECT: technical result consists in the steam-thermal effects on the formation complete automation by the fluid in the well bottom presence criterion.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к техническим средствам для тепловой обработки продуктивного пласта, а также к способам и техническим средствам для подъема продукции из скважин со сверхвязкой нефтью и природными битумами.The invention relates to the oil industry, in particular to technical means for heat treatment of a productive formation, as well as to methods and technical means for lifting products from wells with ultra-viscous oil and natural bitumen.

Известен «Способ подъема нефти или теплового воздействия на пласт и устройство для его осуществления» (патент RU №2498059, МПК Е21В 43/24, Бюл. №31 от 10.11.2013), включающие устройство для подъема нефти или теплового воздействия на пласт, содержащее камеру вытеснения, колонны труб для прохода поднимаемой жидкости и подачи высокотемпературного рабочего агента в парообразном состоянии, а также приемный клапан, сообщенный с внутрискважинным пространством, и основной нагнетательный клапан, сообщенный с колонной труб для прохода поднимаемой жидкости, отличающееся тем, что основной нагнетательный клапан настроен на давление открытия, которое определено расчетным давлением в колонне труб для подачи высокотемпературного рабочего агента за вычетом противодавления в колонне труб для прохода поднимаемой жидкости, а рабочая камера снабжена дополнительным клапаном, сообщенным с внутрискважинным пространством и выполненным с возможностью открытия при давлении, превосходящем давление настройки для открытия основного нагнетательного клапана, и гидравлическим реле, сообщенным с внутрискважинным пространством и выполненным с возможностью открытия при заполнении рабочей камеры рабочим агентом и закрытия при заполнении рабочей камеры продукцией пласта, а также дросселем, сообщенным с колонной труб для подачи рабочего агента и обеспечивающим нелинейное изменение и ограничение расхода подаваемого рабочего агента, поступающего в конденсационную камеру, при открытии гидравлического реле для обеспечения снижения давления в камере до давления на забое скважины и поступления продукции пласта через всасывающий клапан в камеру при непрерывной подаче рабочего агента в камеру, причем интервалы времени выдержки реле определены: в открытом положении - временем заполнения рабочей камеры продукцией пласта, в закрытом положении - временем заполнения камеры рабочим агентом.The well-known "Method of lifting oil or thermal effects on the reservoir and a device for its implementation" (patent RU No. 2498059, IPC ЕВВ 43/24, Bull. No. 31 dated 10.11.2013), including a device for lifting oil or thermal effects on the reservoir, containing the displacement chamber, the pipe string for the passage of the fluid to be raised and the supply of the high-temperature working agent in the vapor state, as well as the inlet valve in communication with the downhole space and the main discharge valve in communication with the pipe string for the passage of the fluid to be lifted from characterized in that the main discharge valve is set to the opening pressure, which is determined by the design pressure in the pipe string for supplying the high-temperature working agent minus back pressure in the pipe string for the passage of the fluid to be lifted, and the working chamber is equipped with an additional valve in communication with the downhole space and configured to opening at a pressure higher than the setting pressure for opening the main discharge valve, and a hydraulic relay communicated from the inlet other space and made with the possibility of opening when filling the working chamber with a working agent and closing when filling the working chamber with formation products, as well as a throttle connected to the pipe string for supplying the working agent and providing non-linear change and limitation of the flow rate of the supplied working agent entering the condensation chamber, when opening the hydraulic relay to ensure that the pressure in the chamber is reduced to pressure at the bottom of the well and the flow of formation products through the suction valve into the chamber when the working agent is continuously fed into the chamber, and the relay exposure time intervals are determined: in the open position - the time of filling the working chamber with the formation products, in the closed position - the time of filling the chamber with the working agent.

Недостатком данного устройства является то, что заполнение камеры вытеснения рабочим агентом осуществляется через дроссель, сообщенный с колонной труб для подачи рабочего агента, ограничивающий расход подаваемого рабочего агента в конденсационную камеру. Таким образом, при открытии гидравлического реле в забой скважины может поступить только ограниченное дросселем количество рабочего агента, недостаточное для полноценной тепловой обработки продуктивного пласта. Поэтому рабочая камера снабжена дополнительным клапаном, сообщенным с внутрискважинным пространством и выполненным с возможностью открытия при давлении, превосходящем давление настройки для открытия основного нагнетательного клапана, и полноценной тепловой обработки продуктивного пласта. Другим недостатком данного устройства является то, что для переключения режимов работы устройства необходимо перекрывать выкидную линию на устье скважины при подъеме жидкости и открывать ее при тепловой обработке пласта, что сопровождается влиянием человеческого фактора на возможность оптимизации энергопотребления и эффективность разработки месторождения.The disadvantage of this device is that the filling of the displacement chamber with a working agent is carried out through a throttle connected to the pipe string for supplying the working agent, limiting the flow rate of the supplied working agent to the condensation chamber. Thus, when opening a hydraulic relay, only the amount of working agent limited by the throttle can enter the bottom of the well, insufficient for the full heat treatment of the reservoir. Therefore, the working chamber is equipped with an additional valve in communication with the downhole space and configured to open at a pressure higher than the setting pressure to open the main discharge valve, and complete heat treatment of the reservoir. Another disadvantage of this device is that to switch the operating modes of the device, it is necessary to block the flow line at the wellhead when raising the fluid and open it during heat treatment of the formation, which is accompanied by the influence of the human factor on the possibility of optimizing energy consumption and field development efficiency.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для подъема продукции при тепловом воздействии на пласт» (патент RU №2501976, МПК F04B 47/00, Бюл. №35 от 20.12.2013), содержащее камеру вытеснения, колонны труб для прохода поднимаемой жидкости и подачи рабочего агента, а также приемный клапан, сообщенный с внутрискважинным пространством, и нагнетательный клапан, сообщенный с колонной труб для прохода поднимаемой жидкости, при этом камера вытеснения снабжена дополнительным клапаном, сообщенным с внутрискважинным пространством и выполненным с возможностью открытия при давлении, превосходящем давление открытия нагнетательного клапана.The closest in technical essence and the achieved result is a "Device for lifting products with thermal exposure to the reservoir" (patent RU No. 2501976, IPC F04B 47/00, Bull. No. 35 dated 12/20/2013), containing a displacement chamber, pipe columns for passage the liquid to be lifted and the supply of the working agent, as well as a suction valve in communication with the downhole space and a discharge valve in communication with the pipe string for the passage of the liquid to be lifted, while the displacement chamber is equipped with an additional valve in communication with the downhole space and made with the possibility of opening at a pressure exceeding the opening pressure of the discharge valve.

Недостатком данного устройства является то, что продолжительность теплового воздействия на пласт определяется технологическим режимом разработки месторождения, и для его соблюдения необходимо перекрывать выкидную линию на устье скважины при подъеме жидкости и открывать ее при тепловой обработке пласта в ручном режиме, поэтому имеет место человеческий фактор, как источник ошибочных действий, при оптимизации режимов разработки месторождения, увеличиваются затраты на эксплуатацию.The disadvantage of this device is that the duration of thermal exposure to the formation is determined by the technological regime of the development of the field, and to comply with it, it is necessary to block the flow line at the wellhead when lifting the fluid and open it when the reservoir is heat treated in manual mode, therefore, there is a human factor, such as the source of erroneous actions, while optimizing field development modes, increases operating costs.

Техническими задачами предполагаемого изобретения являются:The technical objectives of the alleged invention are:

- полная автоматизация паротеплового воздействия на пласт по критерию наличия жидкости в забое скважины;- full automation of the thermal and steam impact on the reservoir according to the criterion of the presence of fluid in the bottom of the well;

- автоматическое включение режима подъема при наличии жидкости на забое скважины и автоматическое включение режима паротеплового воздействия на пласт при отсутствии жидкости на забое скважины;- automatic inclusion of the mode of recovery in the presence of fluid at the bottom of the well and automatic inclusion of steam and thermal exposure to the formation in the absence of fluid at the bottom of the well;

- исключение влияния человеческого фактора как детерминанта отрицательного воздействия на технологические процессы паротеплового воздействия на пласт и подъема продукции с точки зрения оптимального энергопотребления и эффективности разработки месторождения.- the exclusion of the influence of the human factor as a determinant of the negative impact on the technological processes of steam and thermal effects on the reservoir and product recovery from the point of view of optimal energy consumption and field development efficiency.

Технические задачи решаются устройством для подъема продукции при паротепловом воздействии на пласт, содержащим камеру вытеснения, колонны труб для прохода поднимаемой жидкости и подачи рабочего агента с быстроразъемным соединением, приемный клапан, сообщенный с внутрискважинным пространством, нагнетательный клапан, сообщенный с колонной труб для прохода поднимаемой жидкости, и вентиляционный клапан рабочего агента, сообщенный с внутрискважинным пространством.Technical problems are solved by a device for lifting products during the steam and thermal treatment of the formation, containing a displacement chamber, pipe columns for the passage of the liquid to be lifted and supply of a working agent with a quick-disconnect connection, a receiving valve in communication with the downhole space, a pressure valve in communication with the pipe string for the passage of the liquid to be lifted , and the vent valve of the working agent in communication with the downhole space.

Новым является то, что устройство дополнительно оснащено нагнетательным клапаном рабочего агента, который сообщен с камерой вытеснения и расположен в пневматически управляемом блоке, объединяющем приемный клапан, вентиляционный клапан рабочего агента и нагнетательный клапан рабочего агента, быстроразъемное соединение сообщено с пневматически управляемым двухпозиционным пневматическим направляющим распределителем и механически управляемым поплавковым приводом, управляющим пилотным пневмораспределителем, своими выходами сообщенным с соответствующими управляющими входами пневматически управляемого двухпозиционного пневматического направляющего распределителя, причем управляющий пилотный механический пневмораспределитель при опорожненной камере вытеснения и крайнем нижнем положении поплавкового привода выполнен с возможностью подачи управляющего сигнала на пневматически управляемымый двухпозиционный пневматический направляющий распределитель для подачи рабочего агента на первый вход пневматически управляемого блока, открывающего вентиляционный клапан рабочего агента в забой и приемный клапан на прием жидкости из забоя, а при заполнении камеры вытеснения и крайнем верхнем положении поплавкового привода - с возможностью подачи управляющего сигнала на пневматически управляемый двухпозиционный пневматический направляющий распределитель для подачи рабочего агента на второй вход пневматически управляемого блока, для закрытия вентиляционного клапана рабочего агента и открытия нагнетательного клапана рабочего агента для вытеснения жидкости через нагнетательный клапан в выкидную линию.New is that the device is additionally equipped with a working agent discharge valve, which is in communication with the displacement chamber and is located in a pneumatically controlled unit that combines a receiving valve, a working agent ventilation valve and a working agent discharge valve, a quick-disconnect connection is connected to a pneumatically controlled on / off pneumatic directional distributor and mechanically controlled float actuator, controlling the pilot air distributor, its outputs with the corresponding control inputs of the pneumatically controlled two-position pneumatic guide valve, the pilot mechanical pilot valve with the empty displacement chamber and the lowest position of the float actuator is configured to supply a control signal to the pneumatically controlled two-position pneumatic guide valve to supply the working agent to the first input of the pneumatically controlled unit opening vent to the valve of the working agent into the face and the receiving valve to receive liquid from the face, and when filling the displacement chamber and the float actuator is in the highest position, with the possibility of supplying a control signal to a pneumatically controlled two-position pneumatic directional distributor for supplying the working agent to the second input of a pneumatically controlled unit, for closing the ventilation valve of the working agent and opening the discharge valve of the working agent to displace fluid through the discharge valve to the flow line.

На чертеже изображена схема устройства для подъема продукции при паротепловом воздействии на пласт.The drawing shows a diagram of a device for lifting products with steam and thermal effects on the reservoir.

Устройство для подъема продукции при паротепловом воздействии на пласт, содержит камеру вытеснения 1, колонны труб для прохода поднимаемой жидкости и подачи рабочего агента (показаны условно) с быстроразъемным соединением 2, приемный клапан 3, сообщенный с внутрискважинным пространством 4 (показано условно), нагнетательный клапан 5, сообщенный с колонной труб для прохода поднимаемой жидкости, и вентиляционный клапан рабочего агента 6, сообщенный с внутрискважинным пространством 4, нагнетательный клапан рабочего агента 7, который сообщен с камерой вытеснения 1. Быстроразъемное соединение 2 сообщено с двухпозиционным пневматическим направляющим распределителем 8 и управляющим пилотным механическим пневмораспределителем 9, своими выходами 10 и 11 сообщенным с соответствующими управляющими входами 12 и 13 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8, и управляемым поплавком 14, который расположен в камере вытеснения 1, при этом приемный клапан 3, вентиляционный клапан рабочего агента 6 и нагнетательный клапан рабочего агента 7 установлены в пневматически управляемом блоке 15 с управляющими входами 16 и 17, сообщенными с соответствующими входами вентиляционного клапана рабочего агента 6 и нагнетательным клапаном рабочего агента 7. Управляющий пилотный механический пневмораспределитель 9 при опорожненной камере вытеснения 1 и крайнем нижнем положении поплавка 14 выполнен с возможностью подачи управляющего сигнала с выхода 11 на вход 13 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8 для подачи рабочего агента на первый вход 16 управляемого блока 15, открывающего вентиляционный клапан рабочего агента 6 в забой и приемный клапан 3 на прием жидкости из забоя, а при заполнении камеры вытеснения 1 и крайнем верхнем положении поплавка 14 - с возможностью подачи управляющего сигнала с выхода 10 на вход 12 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8 для подачи рабочего агента на второй вход 17 управляемого блока 15, на закрытие вентиляционного клапана рабочего агента 6 в забой и приемного клапана 3 на прием жидкости из забоя, и на открытие нагнетательного клапана рабочего агента 7. Устройство работает следующим образом.A device for lifting products with heat and steam exposure to the formation, contains a displacement chamber 1, pipe strings for the passage of the liquid to be lifted and the supply of the working agent (shown conditionally) with a quick coupler 2, a receiving valve 3 in communication with the downhole space 4 (shown conditionally), a discharge valve 5, in communication with the pipe string for the passage of the fluid to be lifted, and the ventilation valve of the working agent 6, in communication with the downhole space 4, the discharge valve of the working agent 7, which is in communication with displacement measure 1. A quick-disconnect connection 2 is communicated with a two-position pneumatic guide valve 8 and a pilot pilot pneumatic valve 9, its outputs 10 and 11 communicated with the corresponding control inputs 12 and 13 of the pneumatic two-position guide valve 8, and controlled by a float 14, which is located in the displacement chamber 1, while the inlet valve 3, the ventilation valve of the working agent 6 and the discharge valve of the working agent 7 are installed in pneumatic control the attached block 15 with the control inputs 16 and 17, connected with the corresponding inputs of the ventilation valve of the working agent 6 and the pressure valve of the working agent 7. The control pilot mechanical pneumatic distributor 9 with the empty chamber 1 and the lowest position of the float 14 is configured to supply a control signal from the output 11 to the input 13 of the pneumatic on-off directional distributor 8 for supplying the working agent to the first input 16 of the controlled unit 15, which opens the ventilation valve n of working agent 6 into the face and a receiving valve 3 for receiving liquid from the face, and when filling the displacement chamber 1 and the float 14 is in the highest position, with the possibility of supplying a control signal from output 10 to input 12 of the pneumatic on-off directional distributor 8 for supplying the working agent to the second input 17 of the controlled unit 15, to close the ventilation valve of the working agent 6 into the bottom and the receiving valve 3 to receive liquid from the bottom, and to open the discharge valve of the working agent 7. The device operates as follows immediately.

Устройство спускают в скважину на колонне труб для подъема продукции (показана условно). Колонну труб (показана условно) для подачи рабочего агента соединяют с устройством через быстроразъемное устройство 2 и подают рабочий агент на пневмораспределители 8 и 9. Механически управляемый поплавком 14 управляющий пилотный пневмораспределитель 9 выполняет функцию триггера и при опорожненной камере вытеснения 1 и крайнем нижнем положении поплавка 14 подает управляющий сигнал через выход 11 на вход 13 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8, который подает рабочий агент на первый вход 16 пневматически управляемого блока 15 и открывает вентиляционный клапан рабочего агента 6 в забой и приемный клапан 3 на прием жидкости из внутрискважинного пространства 4, а после заполнения камеры вытеснения 1, соответствующего крайнему верхнему положению поплавка 14, подает управляющий сигнал с выхода 10 на вход 12 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8 для подачи рабочего агента на второй вход 17 пневматически управляемого блока 15 для закрытия вентиляционного клапана рабочего агента 6 и приемного клапана 3, а также на открытие нагнетательного клапана рабочего агента 7 для вытеснения жидкости через нагнетательный клапан 5 в выкидную линию. Таким образом, при отсутствии жидкости в забое скважины устройство беспрепятственно пропускает пар во внутрискважинное пространство 4 для «горячего» паротеплового воздействия на пласт, а при наличии жидкости во внутрискважинном пространстве 4 использует упругую энергию пара для подъема жидкости, а использованный «холодный пар» направляет во внутрискважинное пространство 4 для компенсации диссипации тепла в окружающую среду и поддержания температурного режима паротеплового воздействия на пласт.The device is lowered into the well on a pipe string for lifting products (shown conditionally). A pipe string (shown conditionally) for supplying a working agent is connected to the device through a quick disconnect device 2 and the working agent is supplied to the pneumatic distributors 8 and 9. The pilot pneumatic distributor 9 mechanically controlled by the float 14 performs the function of a trigger even when the displacement chamber 1 is empty and the float 14 is in the lowest position provides a control signal through output 11 to the input 13 of the pneumatic on-off directional distributor 8, which supplies the working agent to the first input 16 pneumatically controlled unit 15 and opens the ventilation valve of the working agent 6 into the face and the receiving valve 3 to receive fluid from the downhole space 4, and after filling the displacement chamber 1, corresponding to the extreme upper position of the float 14, provides a control signal from output 10 to the input 12 of the pneumatic on-off guide a distributor 8 for supplying the working agent to the second input 17 of the pneumatically controlled unit 15 for closing the ventilation valve of the working agent 6 and the receiving valve 3, as well as for opening the supercharger th working agent valve 7 to displace liquid through the valve 5 in the discharge flow line. Thus, in the absence of fluid in the bottom of the well, the device freely passes steam into the downhole space 4 for “hot” steam and thermal treatment of the formation, and in the presence of fluid in the downhole space 4 it uses the elastic energy of the steam to lift the fluid, and the used “cold steam” directs downhole space 4 to compensate for the dissipation of heat into the environment and maintain the temperature regime of the steam and thermal effects on the formation.

Предлагаемое устройство для подъема продукции при паротепловом воздействии на пласт позволяет добиться полной автоматизации паротеплового воздействия на пласт по критерию наличия жидкости в забое скважины за счет автоматического включения режима подъема при наличии жидкости на забое скважины и автоматического включения режима паротеплового воздействия на пласт при отсутствии жидкости на забое скважины, при этом исключается человеческий фактор как детерминант отрицательного влияния на технологические процессы паротеплового воздействия на пласт и подъема продукции с точки зрения оптимального энергопотребления и эффективности разработки месторождения.The proposed device for lifting products with steam-thermal stimulation of the formation allows to achieve full automation of the steam-thermal stimulation of the formation by the criterion of the presence of fluid in the bottom of the well due to the automatic inclusion of the recovery mode in the presence of fluid at the bottom of the well and automatic inclusion of the regime of steam-thermal stimulation of the formation in the absence of fluid wells, while the human factor is excluded as a determinant of the negative impact on the technological processes of thermal steam ystviya on the formation and rise of production in terms of optimal energy efficiency and development of the field.

Claims

A device for lifting products during the thermal and steam treatment of a formation containing a displacement chamber, pipe strings for passing a liquid to be lifted and supplying a working agent with a quick-disconnect connection, a receiving valve in communication with the downhole space, a pressure valve in communication with a pipe string for passing the liquid to be lifted, and a vent a working agent valve in communication with the downhole space, characterized in that the device is additionally equipped with a working agent pressure valve The second is in communication with the displacement chamber, the quick-disconnect connection is communicated with the on-off pneumatic directional control valve and the pilot mechanical pneumatic control valve, its outputs communicated with the corresponding control inputs of the pneumatic on-off directional control valve and controlled by a float, which is located in the displacement chamber, while the receiving valve, the ventilation valve of the working agent and the discharge valve of the working agent are installed in pneumatically controlled a unit with first and second control inputs communicated with the corresponding inputs of the working agent ventilation valve and the working agent pressure valve, and the pilot mechanical pneumatic distributor with the empty displacement chamber and the lowermost position of the float is configured to supply a control signal to the pneumatic on-off directional distributor for supplying the working agent to the first input of a controlled unit that opens the ventilation valve of the working agent in and Aba at the receiving valve receiving fluid from the bottom, and when completing the displacement chamber and the uppermost position of the float - to supply a control signal to the pneumatic two-position directional control valve to close vent working fluid and the receiving valve and the discharge valve opening the working agent.