Устройство для удаления воды из скважины

 

Изобретение относится к области эксплуатации обводняющихся нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения - упрощение процесса удаления воды за счет использования энергии пласта для управления приводом насоса 3. Для этого в устр-ве привод выполнен & виде установленного в насосно-компрессорных трубах 1 цилиндра 6 с поршнем 7, имекяцим золотниковьй клапан 8. Подпоршневая полость ци

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 ЯО(ш

А1 (50 4 Е 21 В 43 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3936213/22-03 ,(22) 11.06.85 (46) 15.04.88. Бюл. У 14 .(71) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промьппленности (72) В.И.Смирнов и А.К.Шевченко (53) 622 ° 276.53(088.8) (56) Молчанов Г.В. и Молчанов А.Г.

Машины и оборудование для добычи нефти и газа. M. Недра, 1984, с. 229-, 231.

Патент США Ф 3167125, кл. 166-45, 1965 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВОДЫ

ИЗ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к области эксплуатации обводняющихся нефтяных и газовых скважин. Цель изобретения — упрощение процесса удаления воды эа счет использования энергии пласта для управления приводом насоса 3. Для этого в устр-ве привод выполнен и виде установленного в насосно-компрессорных трубах 1 цилиндра б с поршнем 7, имеющим эолотниковый клапан 8 ° Подпоршневая полость ци13885 линдра 6 связана посредством канала

9 с верхней частью подземного сепаратора (С) 5. Для обеспечения заданного режима отбора продукции из сква жины устр во имеет штуцеры 10, 11, 12, установленные в каналах С 5. Для. предотвращения попадания углеводород" ной фазы на прием насоса устр-во имеет поплавковый клапан 13, размещенный в канале 9. Для предотвращения повышения давления в подпоршневой полости привода устр-во имеет предохранительный клапан 14, установ48 ленный в поршне 7. В результате работы одного цикла устр-ва в поглощающий горизонт, закачивается объем во" ды, равный объему рабочей камеры насоса 3 с повышением давления воды.

Для этого расходуется объем нефти и газа, равный объему полости привода, н дополнительный объем нефти и газа, проходящий через штуцеры 11 и 12 за время перемещения поршня 7 вниз.- Дав. ление расходуемых объемов нефти снижается, а также снижается давление в С 5 и в пласте. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к эксплуа- . тации обводняющихся нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения — упрощение про-. цесса удаления воды за счет использования энергии пласта для управления приводом насоса, обеспечение заДанного режима отбора продукции из скважины, предотвращения попадания углеводородной фазы на прием насоса и предотвращения повышения давления в подпоршневой полости привода.

На фиг. 1 показана схема устройства для удаления воды из скважины, на фиг. 2 — разновидность конструкции золотникового типа.

Устройство для удаления воды из скважины включает привод, насоснокомпрессорные трубы 1 с установленным на них пакером 2 и размещенным внутри них под приводом насосом 3 со штоком 4, связанным с приводом, подземный сепаратор 5, нижняя часть

Которого посредством канала сообщена с полостью насоса 3, причем привод выполнен в виде установленного в насосно-компрессорных трубах 1 цилиндра 6 с поршнем 7, имеющим золотниковый клапан 8, при этом подпоршневая полость цилиндра 6 связана посредством канала 9 с верхнеи частью подземного сепаратора 5, а каналы подземного сепаратора 5 снабжены штуцерами 10, 11, 12. Устройство также имеет поплавковый клапан 13, размещенный в канале, сообщая подземный сепаратор 5 с полостью насоса 3 и предохранительный клапан 14, установленный в поршне 7.

Рабочая камера привода (фиг. 2) может быть снабжена упорами 15, а предкамера размещаться только на входе в рабочую камеру двигателя. Шток агрегата при этом снабжается упорами

I)6 и 17, а перепускное отверстие между рабочей камерой двигателя и предкамерой перекрывается клапаном 18 . золотникового типа с пружиной 19.

Устройство работает следующим образом.

Обводненные нефть и (или) газ из продуктивного пласта через перфорационные отверстия в обсадной колонне поступают в подземный сепаратор 5 и разделяются на водную и углеводородную фазы. Перед началом рабочего хода поршневого агрегата (поршни привода и насоса 3 в нижнем положении) нефть и газ иэ сепаратора перетекают в ее верхнюю часть, а вода из нижней части сепаратора заполняет рабочую камеру насоса 3, проходя через обратHBKR клапан насоса. В результате заполнения укаэанных свободных пространств углеводородной фазой и водой давление в них начинает повышаться, приближаясь к давлению в продуктивном пласте и поршень 7, а одновременно и связанный с ним штоком 4 поршень насоса, начинают перемещаться вверх.

При -этом аолотииковый.клапан..8 закЭ

35 рыт под действием перепада давления . над поршнем и в подпоршневом пространстве, всасывающий клапан насоса 3

1388548 закрыт в результате повышения давления в рабочей камере насоса 3, нагнетательный клапан насоса 3 открывается после повышения давления в насосе 3 до величины, большей, чем давление в поглощающем горизонте. При ходе поршней вверх происходит закачка воды в поглощающий горизонт, заполнение водой рабочей камеры насоса ниже пор-10 шня насоса и приток нефти и газа в подпоршневую полость привода. При подходе поршня 7 в крайнее верхнее положение клапан 8 открывается под действием механического соударения о корпус привода. После этого нефть и газ из подпоршневого пространства привода поступают в колонну насоснокомпрессорных труб I и отводятся на полезное использование, давления по обе стороны поршня 7 выравниваются, давление г. сепараторе 5 снижается.

Поршни начинают двигаться вниз, нагнетательный клапан насоса закрывается. Перемещение поршней вниз вначале происходит под действием веса поршней и штока и под действием перепада давления в насоса. После выравнивания давления выше и ниже поршня насоса 3 всасывающий клапан открывается, а перемещение поршней вниз осуществляется только под действием их веса и веса штока. При подходе поршней к крайнему нижнему положению клапан 7 закрывается от механического соударения о корпус рабочей камеры двигателя и новый цикл работы устройства совершается в описанной последовательности, В результате совершения одного цикла работы устройства происходит закачка в поглощающий горизонт объема воды, равного объему рабочей камеры насоса с повышением давления воды. Для этой операции расходуется объем нефти и газа, равный объему

45 полости камеры привода и дополнительный объем нефти и газа, прошедший через штуцеры 11, 12 за время перемещения поршня 7 вниз. Давление расходуемых объемов нефти снижается, а также снижаются давления в сепараторе 5 и пласте.

Конструкции и работа устройства обусловлены необходимостью предотвращения закачки в поглощанпций горизонт углеводородной фазы, необходимостью уменьшения объемов углеводородной фазы, проходящих через поршень 7 при движении его вниз, и необходимостью предотвращения высоких депрессий на продуктивный пласт.

Если производительность насоса 3 при работе устройства в заданном режиме выше, чем расход поступающей из пласта воды, то уровень воды в сепараторе 5 снжкается, пока не достигает положения поплавкового клапана 13. После этого поплавковый клапан перекрывает входное отверстие насоса и поршни останавливаются, Остановка поршней происходит при ходе их вверх, так как при ходе вниз вода из предкамеры в рабочую камеру насоса не поступает, и поэтому клапан 8 золотникового типа находится в закрытом положении. При остановке поршней давление под поршнем 7 повышается и достигает величины срабатывания предохранительного клапана 14.

После этого углеводородная фаза отбирается из сепаратора через клапан

14 до того времени, пока уровень воды в сепараторе не повысится.

При ходе поршней вниз через клапан 8 в насосно-компрессорные трубы

1 поступают из сепаратора и продуктивного пласта нефть и ras, не совершая при этом полезной работы, Если запасы энергии пласта ограничены, обводненность пластовой продукции значительна, то бесполезные перетоки нефти и газа снижают эффективность работы устройства. Для уменьшения бесполезных перетоков углеводородной фазы устройство снабжено штуцерами 10, 11, 12. Более значительный эффект по уменьшению бесполезных перетоков нефти и газа может быть получен при использовании золотникового клапана для перекрытия перепускного отверстия между сепаратором и полостью привода (фиг. 2). Работа такой конструкции части устройства осуществляется следующим образом.

Нефть и газ из сепаратора поступают в сепаратор и полость привода, перемещая поршень 7 вверх при закры— том клапане 8 и открытом клапане 18.

При подходе поршня к крайней верхней точке вначале клапаном 18 перекрывается перепускное отверстие между полостью привода и сепаратором и ход поршня замедляется из-за резкого снижения поступления в полость нефти и газа, так как штуцер 10 имеет уменьшенный диаметр. Замедленный ход

1388548 поршня до верхней точки происходит при сжатии пружины 19. У верхней точки клапан .8 открывается упорами 15, смещается по штоку:.4 до упора 16 и

5 начинается перемещение поршня вниз.

При подходе поршня к крайней нижней точке упор 16 открывает клапан 18, который в дальнейшем фиксируется упором 17 и работа устройства повторяет- 10 ся в описанной последовательности.

Уменьшение бесполезного расхода нефти и газа устройством по фиг. 2 достигается за счет того, что при ходе поршня 7 вниз через полость при 15 вода проходит ограниченный штуцером

10 объем углеводородной фазы, в то время как основное перепускное отверстие перекрыто золотниковым клапаном 18. 20

Кроме уменьшения бесполезного расхода нефти и газа клапан 18, штуцеры 10, 11, 12 предотвращают создание высоких депрессий на пласт. При отсутствии перечисленных элементов уст- 25 ройства, при ходе поршня 7 вниз, величина депрессии на пласт была бы равна разности давления в призабойной зоне пласта и давления насоснокомпрессорных трубах выше поршня 7.

Создание кратковременных высоких депрессий может привести к разрушению призабойной зоны пласта, цементного камня, усталостному разрушению труб и деталей устройства, а также вызовет эмульгирование воды в углеводородной фазе с последующим ухудшением эффективности разделения этих фаз в сепараторе. Отмеченные элементы устройства позволяют сглаживать пульсации давления и регулировать воздействие на призабойную зону пласта.

Формула из обре тен ия

1. Устройство для удаления воды из скважины, включающее привод, насосно-компрессорные трубы с установленным на них пакером и размещенным внутри них под приводом насосом с штоком, связанным с приводом, подземный сепаратор, нижняя часть которого посредством канала сообщена с полостью насоса, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения процесса удаления Ьоды за счет использования энергии пласта для управления приводом насоса, привод выполнен в виде установленного в насос. но-компрессорных трубах цилиндра с поршнем, имеющим золотниковый клапан, причем подпоршневая полость цилиндра связана посредством канала с верхней частью подземного сепаратора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения заданного, режима отбора продукции из скважины, оно снабжено штуцерами, установленными в каналах подземного сепаратора.

3 ° Устройство по п. 1, о т л ич ающ e ec я тем, что, с целью предотвращения попадания углеводородной фазы на прием насоса, оно снабжено поплавковым клапаном, размещенным в канале, сообщающем подземный сепаратор с полостью насоса.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью предотвращения повышения давления в пофпоршневой полости привода, оно снабжено предохранительным клапаном, установленным в поршне.

1388548

/7

Редактор М.Товтин

Заказ 1558/34

Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ко

Ó8

Составитель В. Борискина

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар