Способ добычи нефти и погружная насосная установка для его осуществления

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при насосной добыче нефти из скважин, продукция которых содержит твердые частицы. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения путем осуществления магнитной сепарации твердых частиц от жидкости при насосной добыче нефти. Сущность изобретения: способ включает откачку жидкости насосом на поверхность и магнитную обработку жидкости. Ее проводят ниже приема насоса и выше него. При выводе скважины на режим проводят магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости выше насоса в затрубном пространстве скважины. После вывода скважины на режим осуществляют магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости ниже приема насоса. Поток жидкости с твердыми частицами предварительно делят не менее чем на два потока. Одну часть потоков обрабатывают магнитным полем, а другую не обрабатывают. Затем соединяют потоки в один и снова разделяют не менее чем на два потока. Повторяют операции деления и соединения потоков не менее одного раза. Меняют расположение в пространстве обрабатываемых и необрабатываемых магнитным полем частей потоков. Установка содержит насос с магнитными устройствами. Одно из них размещено ниже приема насоса, а другое выше него. Магнитные устройства выполнены в виде нижнего и верхнего магнитных сепараторов. Они состоят из последовательно подключенных делителей потока с проходными патрубками и соединительных емкостей. В одной части проходных патрубков делителей потока установлены магнитные вставки, а в другой части не установлены. По меньшей мере в двух делителях потока каждого магнитного сепаратора магнитные вставки размещены по отношению друг к другу для изменения расположения в пространстве обрабатываемых и необрабатываемых магнитным полем частей потоков. Верхний магнитный сепаратор установлен в затрубном пространстве скважины. 2 c. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при насосной добыче нефти из скважин, продукция которых содержит твердые частицы.

Известны способ эксплуатации нефтяных скважин, включающий подъем скважинной жидкости на поверхность с обработкой потока магнитным полем и устройство для его реализации, содержащее электромагнит, выпрямитель, автотрансформатор и коммутатор (патент РФ 2077658, кл. Е 21 В 43/00, 1997). Эти способ и устройство имеют ограниченный набор функциональных возможностей, что затрудняет их использование при насосной добыче нефти.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются способ добычи нефти, включающий откачку жидкости насосом на поверхность с магнитной обработкой жидкости ниже приема насоса и выше насоса и устройство для его реализации, содержащее насос с магнитными устройствами, одно из которых размещено ниже приема насоса, а другое выше насоса (патент РФ 2091516, кл. Е 21 В 43/00, 1997). Известные способ и устройство имеют низкие функциональные возможности и ограниченную область применения из-за невозможности вести насосную добычу нефти из скважин, продукция которых содержит твердые частицы.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и области применения путем осуществления магнитной сепарации твердых частиц от жидкости при насосной добыче нефти.

Расширение функциональных возможностей и области применения в способе добычи нефти достигается тем, что при выводе скважины на режим проводят магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости выше насоса в затрубном пространстве скважины, а после вывода скважины на режим осуществляют магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости ниже приема насоса, причем поток жидкости с твердыми частицами предварительно делят не менее чем на два потока, при этом одну часть потоков обрабатывают магнитным полем, а другую часть потоков не обрабатывают магнитным полем, затем соединяют потоки в один и снова разделяют не менее чем на два потока, повторяя операции деления и соединения потоков не менее одного раза, при этом меняют расположение в пространстве обрабатываемых и необрабатываемых магнитным полем частей потоков. В описываемом способе расширение функциональных возможностей и области применения достигается также тем, что совместно с магнитной сепарацией твердых частиц от жидкости перед поступлением последней на прием насоса проводят гравитационную и/или центробежную сепарацию твердых частиц от жидкости.

Расширение функциональных возможностей и области применения в погружной насосной установке для добычи нефти достигается тем, что магнитные устройства выполнены в виде нижнего и верхнего магнитных сепараторов, состоящих из последовательно подключенных делителей потока с проходными патрубками и соединительных емкостей, при этом в одной части проходных патрубков делителей потока установлены магнитные вставки, а в другой части не установлены, причем по меньшей мере в двух делителях потока каждого магнитного сепаратора магнитные вставки расположены по отношению друг к другу различным образом, при этом верхний магнитный сепаратор установлен в затрубном пространстве скважины. В погружной насосной установке для добычи нефти расширение функциональных возможностей и области применения достигается также тем, что кольцевое пространство между внешней поверхностью нижнего магнитного сепаратора и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны скважины перекрыто упругим уплотняющим элементом. В центральной части нижнего магнитного сепаратора может быть выполнен также по меньшей мере один полый канал, сообщенный своим верхним концом с полостью скважины, при этом нижний магнитный сепаратор снабжен отстойником, имеющим гидравлическую связь с нижним концом полого канала. В одном из вариантов выполнения установки прием насоса может быть снабжен центробежным сепаратором твердых частиц от жидкости.

Указанные выше отличительные признаки изобретения позволяют избежать засорения насоса твердыми частицами, поступающими из пласта. Как показал выполненный авторами изобретения анализ состава твердых частиц, засоряющих погружные центробежные насосы в скважинах Северо-Варьеганского, Бахиловского и Верхне-Коликъеганского месторождений ОАО "Варьеганнефтегаз", значительная часть твердых частиц, поступающих из пласта и засоряющих насосы, обладает заметно выраженными магнитными свойствами. Поэтому магнитная сепарация твердых частиц от жидкости существенно повысит эффективность насосной эксплуатации нефтяных скважин на таких месторождениях. В сочетании с гравитационной и центробежной сепарацией это позволяет практически полностью предотвратить засорение насосов твердыми частицами.

На фиг.1 представлена схема погружной насосной установки для добычи нефти; на фиг.2 - вариант выполнения нижнего сепаратора; на фиг.3 - схема расположения центробежного сепаратора твердых частиц на приеме насоса.

Погружная насосная установка для добычи нефти (см. фиг.1) содержит насос 1 с магнитными устройствами 2 и 3, одно из которых (устройство 2) размещено ниже приема 4 насоса 1, а другое (устройство 3) выше насоса 1. Магнитные устройства выполнены в виде нижнего магнитного сепаратора 2 и верхнего магнитного сепаратора 3, состоящих из последовательно подключенных делителей потока 5 с проходными патрубками 6 и соединительных емкостей 7. В одной части проходных патрубков 6 делителей потока 5 установлены магнитные вставки 8, а в другой части не установлены. По меньшей мере в двух делителях потока 5 магнитных сепараторов 2 и 3 магнитные вставки 8 расположены по отношению друг к другу различным образом (см. фиг.1). Верхний магнитный сепаратор 3 установлен в затрубном пространстве 9 скважины 10. Насос 1 спущен в скважину 10 на насосно-компрессорных трубах 11.

Кольцевое пространство 12 между внешней поверхностью нижнего магнитного сепаратора 2 и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны скважины 10 может быть перекрыто упругим уплотняющим элементом 13.

В одном из вариантов выполнения установки (см. фиг.2) в центральной части нижнего магнитного сепаратора 2 расположен по меньшей мере один полый канал 14, сообщенный своим верхним концом с полостью скважины 10, при этом нижний магнитный сепаратор 2 снабжен отстойником 15, имеющим гидравлическую связь с нижним концом полого канала 14. В другом варианте выполнения установки (см. фиг.3) прием 4 насоса 1 снабжен центробежным сепаратором 16 твердых частиц от жидкости. К периферийной части центробежного сепаратора 16 подключен посредством канала 17 накопитель 18 для сбора отсепарированных в поле центробежных сил твердых частиц.

Способ добычи нефти согласно настоящему изобретению осуществляется следующим образом.

Насосом 1 производят откачку жидкости из скважины 10. При выводе скважины 10 на режим после подземного ремонта или остановки скважины 10 приток жидкости из пласта вначале практически отсутствует, и в этот период времени насосом 1 отбирают жидкость из затрубного пространства 9 скважины 10 над насосом 1, создавая депрессию на пласт, а выше насоса 1 в затрубном пространстве 9 скважины 10 проводят магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости посредством верхнего магнитного сепаратора 3. Твердые частицы задерживаются в магнитных вставках 8 верхнего магнитного сепаратора 3 и не поступают в насос 1.

После создания депрессии, достаточной для вызова притока из пласта, и вывода скважины 10 на режим в процессе откачки жидкости насосом 1 на поверхность осуществляют магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости ниже приема 4 насоса 1 посредством нижнего магнитного сепаратора 2. Твердые частицы задерживаются в этот период времени в магнитных вставках 8 нижнего магнитного сепаратора 3 и не попадают в насос 1.

Поток жидкости с твердыми частицами предварительно делят не менее чем на два потока в делителях потоков 5. При этом одну часть потоков обрабатывают магнитным полем в магнитных вставках 8, а другую часть потоков, протекающих через проходные каналы 6, не обрабатывают магнитным полем, затем соединяют потоки в один в соединительных емкостях 7 и снова разделяют не менее чем на два потока, повторяя операции деления и соединения потоков не менее одного раза, при этом меняют расположение в пространстве обрабатываемых и необрабатываемых магнитным полем частей потоков. Это позволяет, с одной стороны, проводить магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости во всем потоке, и, с другой стороны, обеспечивает работоспособность магнитных сепараторов 2 и 3 при забивании некоторых из магнитных вставок 8 твердыми частицами.

При реализации способа проводят также совместно с магнитной сепарацией твердых частиц от жидкости перед поступлением последней на прием 4 насоса 1 гравитационную и/или центробежную сепарацию твердых частиц от жидкости. При гравитационной сепарации поток направляют в полый канал 14 и твердые частицы оседают в отстойнике 15. Центробежную сепарацию осуществляют посредством центробежного сепаратора 16.

Следовательно, предотвращается засорение насоса 1 твердыми частицами как при выводе, так и после вывода скважины 10 на режим.

Погружная насосная установка для добычи нефти работает следующим образом.

Насос 1 нагнетает жидкость из скважины 10 на поверхность. Перед поступлением жидкости на прием 4 насоса 1 жидкость с твердыми частицами проходит через верхний магнитный сепаратор 3 при выводе скважины 10 на режим либо через нижний магнитный сепаратор 2 после вывода скважины 10 на режим. Твердые частицы осаждаются при этом на внутренней поверхности магнитных вставок 8 и не поступают в насос 1. В случае забивания первых по ходу потока магнитных вставок 8 твердыми частицами, отказа магнитных сепараторов 2 и 3 не происходит. Поток жидкости проходит, минуя забитые магнитные вставки, через каналы 6 и соединительные емкости 7 в последующие не засоренные твердыми частицами магнитные вставки 8.

В варианте выполнения установки с перекрытием кольцевого пространства 12 между внешней поверхностью нижнего магнитного сепаратора 2 и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны скважины 10 упругим уплотняющим элементом 13 весь поток жидкости направляется в нижний магнитный сепаратор 2 и подвергается магнитной сепарации твердых частиц от жидкости.

В другом варианте выполнения установки поток жидкости из ствола скважины 10 поступает в полый канал 14, на выходе из которого поток меняет свое направление. При этом твердые частицы осаждаются в отстойнике 15, т.е. совместно с магнитной происходит гравитационная сепарация твердых частиц от жидкости.

И, наконец, в последнем варианте выполнения установки поток жидкости с остаточными твердыми частицами, не отделившимися при магнитной и гравитационной сепарации, поступает в центробежный сепаратор 16 на приеме 4 насоса 1. Поток закручивается и остаточные твердые частицы в поле центробежных сил перемещаются на периферию сепаратора 16, поступая затем по каналу 17 в накопитель 18.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет предотвратить засорение насосов твердыми частицами, что существенно расширяет область применения и функциональные возможности насосной добычи нефти по сравнению с известными изобретениями.

Формула изобретения

1. Способ добычи нефти, включающий откачку жидкости насосом на поверхность, магнитную обработку жидкости, проводимую ниже приема насоса и выше насоса, отличающийся тем, что при выводе скважины на режим проводят магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости выше насоса в затрубном пространстве скважины, а после вывода скважины на режим осуществляют магнитную сепарацию твердых частиц от жидкости ниже приема насоса, причем поток жидкости с твердыми частицами предварительно делят не менее чем на два потока, при этом одну часть потоков обрабатывают магнитным полем, а другую часть потоков не обрабатывают магнитным полем, затем соединяют потоки в один и снова разделяют не менее чем на два потока, повторяя операции деления и соединения потоков не менее одного раза, при этом меняют расположение в пространстве обрабатываемых и необрабатываемых магнитным полем частей потоков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что совместно с магнитной сепарацией твердых частиц от жидкости перед поступлением последней на прием насоса проводят гравитационную и/или центробежную сепарацию твердых частиц от жидкости.

3. Погружная насосная установка для добычи нефти, содержащая насос с магнитными устройствами, одно из которых размещено ниже приема насоса, а другое выше насоса, отличающаяся тем, что магнитные устройства выполнены в виде нижнего и верхнего магнитных сепараторов, состоящих из последовательно подключенных делителей потока с проходными патрубками и соединительных емкостей, при этом в одной части проходных патрубков делителей потока установлены магнитные вставки, а в другой части не установлены, причем по меньшей мере в двух делителях потока каждого магнитного сепаратора магнитные вставки размещены по отношению друг к другу для изменения расположения в пространстве обрабатываемых и необрабатываемых магнитным полем частей потоков, при этом верхний магнитный сепаратор установлен в затрубном пространстве скважины.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что кольцевое пространство между внешней поверхностью нижнего магнитного сепаратора и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны скважины перекрыто упругим уплотняющим элементом.

5. Установка по одному из пп.3-4, отличающаяся тем, что в центральной части нижнего магнитного сепаратора выполнен по меньшей мере один полый канал, сообщенный своим верхним концом с полостью скважины, при этом нижний магнитный сепаратор снабжен отстойником, имеющим гидравлическую связь с нижним концом полого канала.

6. Установка по одному из пп.3-5, отличающаяся тем, что прием насоса снабжен центробежным сепаратором твердых частиц от жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3