Установка для закачки жидкости из нижнего водоносного пласта скважины в верхний нефтеносный пласт

Изобретение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт при его заводнении. Обеспечивает упрощение конструкции установки с одновременным повышением эффективности ее работы и сокращение затрат потребляемой электроэнергии. Сущность изобретения: установка содержит колонну труб с пакером, установленным между водоносным и нефтеносным пластами. В составе колонне труб установлен плунжерный насос, состоящий из поршня со сквозными продольными каналами и клапана, при этом поршень жестко соединен с колонной насосных штанг. Пакер выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемой снизу перфорированным хвостовиком при его опоре на забой скважины. Перфорированный хвостовик снаружи телескопически надет на низ колонны труб с возможностью ограниченного перемещения вверх. Пространство колонны труб ниже плунжерного насоса сообщено с водоносным пластом через отверстия перфорированного хвостовика и заколонное пространство колонны труб ниже пакера. Заколонное пространство колонны труб выше пакера сообщено с нефтеносным пластом и с пространством колонны труб выше плунжерного насоса посредством сквозных отверстий, а заколонное пространство колонны труб выше пакера. Колонна труб с насосными штангами плунжерного насоса имеют возможность герметизации на устье скважины. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт при его заводнении.

Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство SU №283120, Е21В 43/00, опубл. БИ №31 от 06.10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.

Недостатками данной конструкции являются:

во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, не более +25°С. Увеличение температуры воды до 35-40°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;

во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.

Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того, с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е21В 43/00, 1986 г. опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

во-первых, масло, находящееся в колонне НКТ и используемое в качестве рабочей жидкости для привода в действие закачиваемой в пласт жидкости, в процессе работы теряет свои химико-физические свойства из-за контакта и перемешивания с закачиваемой в пласт жидкостью, в связи с чем в процессе работы установки требуется постоянный и строгий контроль химического состава масла;

во-вторых, сложность конструкции, обусловленная наличием нагнетательного и всасывающего клапанов, установленных в составе колонны труб, верхнего и нижнего датчиков уровня, емкости, станции управления для переключения направления вращения электродвигателя;

в-третьих, масло имеет большую плотность сравнительно с закачиваемой жидкостью, в связи с чем требуются большие затраты электроэнергии на питание электродвигателя для привода в движение масла в колонне НКТ;

в-четвертых, насос выполнен в поверхностном исполнении, и поэтому чем меньше пластовое давление и ниже находится водоносный пласт от поверхности, тем ниже эффективность его использования.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции установки с одновременным повышением эффективности ее работы и сокращение затрат потребляемой электроэнергии.

Указанная задача решается установкой для закачки жидкости из нижнего водоносного пласта скважины в верхний нефтеносный пласт, содержащая колонну труб с пакером, установленным между водоносным и нефтеносным пластами, насос.

Новым является то, что насос выполнен плунжерным, установленным в составе колонны труб, причем пространство колонны труб ниже насоса сообщено с водоносным пластом через заколонное пространство колонны труб ниже пакера, а заколонное пространство колонны труб выше пакера сообщено с нефтеносным пластом и с пространством колонны труб выше насоса, при этом пакер выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемой снизу перфорированным хвостовиком при его опоре на забой, который снаружи телескопически надет на низ колонны труб с возможностью ограниченного перемещения вверх, причем заколонное пространство колонны труб выше пакера, а также колонна труб с насосными штангами плунжерного насоса имеют возможность герметизации на устье скважины.

На чертеже схематично изображена установка для закачки жидкости из нижнего водоносного пласта скважины в верхний нефтеносный пласт.

Установка для закачки жидкости из нижнего водоносного пласта 1 скважины 2 в верхний нефтеносный пласт 3 содержит колонну труб 4 с пакером 5, установленным между водоносным 1 и нефтеносным 3 пластами.

В составе колонне труб 4 установлен плунжерный насос 6, состоящий из поршня 7 со сквозными продольными каналами 8 и клапана 9, при этом поршень 7 жестко соединен с колонной насосных штанг 10.

Пакер 5 выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемой снизу перфорированным хвостовиком 11 при его опоре на забой 12 скважины 2. Перфорированный хвостовик 11 снаружи телескопически надет на низ 13 колонны труб 4 с возможностью ограниченного перемещения вверх. Низ 13 выполнен, например, в виде полого упора, навернутого на нижний конец колонны труб 4.

Пространство 14 колонны труб 4 ниже плунжерного насоса 8 сообщено с водоносным пластом 1 через отверстия 15 перфорированного хвостовика 11 и заколонное пространство 16 колонны труб 4 ниже пакера 5.

Заколонное пространство 17 колонны труб 4 выше пакера 5 сообщено с нефтеносным пластом 3 и с пространством 18 колонны труб 4 выше плунжерного насоса 8 посредством сквозных отверстий 19, а заколонное пространство 17 колонны труб 4 выше пакера 5, а также колонна труб 4 с насосными штангами 10 плунжерного насоса 8 имеют возможность герметизации на устье (не показано) скважины 2.

Установка работает следующим образом.

Перед запуском установки в работу производят компоновку установки в скважине 2 как показано на чертеже.

Для этого колонну труб 4 с перфорированным хвостовиком 11 снизу и с пакером 5 на наружной поверхности в сборе спускают в скважину 2 до опоры перфорированного хвостовика 11 на забой 12.

После этого колонну труб 4 разгружают на перфорированный хвостовик 11, упертый на забой 12 скважины 2, при этом перфорированный хвостовик 11, снаружи телескопически надетый на низ 13 колонны труб 4, ограниченно перемещается вверх, сжимая и радиально расширяя пакер 5, выполненный в виде эластичной манжеты, к внутренним стенкам скважины 2, при этом происходит посадка пакера 5, который герметично разделяет заколонные пространства 16 и 17. Далее в колонну труб 4 на колонне насосных штанг 10 спускают плунжерный насос 8 и устанавливают его в состав колонны труб 4. После чего на устье (не показано) скважины 2 герметизируют пространство между колоннами труб 4 и насосных штанг 10, а также заколонное пространство 17.

С устья скважины 2 посредством колонны насосных штанг 10 приводят в действие поршень 7 плунжерного насоса 6, установленного в составе колонны труб 4. Поршень 7 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение. В процессе движения поршня 7 вверх происходит всасывание жидкости (пластовой воды) из водоносного пласта 1 через отверстия 15 перфорированного хвостовика 11 в пространство 14 колонны труб 4 ниже плунжерного насоса 6, при этом клапан 9 плунжерного насоса 8 закрыт.

Далее происходит перемещение насосных штанг 10 и жестко соединенного с ним поршня 7 плунжерного насоса 8 вниз, при этом клапан 9 плунжерного насоса 8 открывается и происходит заполнение пространства 18 колонны труб 4 выше поршня 7 через внутреннее пространство последнего и его сквозные продольные каналы 8. В дальнейшем цикл работы установки повторяется.

Таким образом, поршень 7 совершает относительно колонны труб 4, ограниченное возвратно-поступательное перемещение и происходит заполнение жидкостью пространства 18 колонны труб 4 выше поршня 7 до достижения уровнем жидкости сквозных отверстий 19, выполненных в колонне труб 4 выше плунжерного насоса 8, при этом происходит перелив жидкости из пространства 18 колонны труб 4 в заколонное пространство 17 колонны труб 4.

Работа установки продолжается, при этом жидкость, попавшая в заколонное пространство 17 колонны труб 4, по мере заполнения заколонного пространства 17 закачивается в нефтеносный пласт 3 (в зависимости от давления, при котором принимает нефтеносный пласт 3).

Предлагаемая установка для закачки жидкости из нижнего водоносного пласта скважины в верхний нефтеносный пласт имеет простую конструкцию, кроме того, насос глубинного исполнения устанавливается непосредственно в интервале водоносного и нефтеносного пластов скважины, что позволяет повысить эффективность работы насоса.

Установка позволяет экономить электроэнергию, так как в процессе цикла нагнетания происходит движение колонны штанг, жестко связанной с поршнем, вниз, при этом насос работает в рекуперативном режиме с отдачей электроэнергии в промысловую сеть.

Установка для закачки жидкости из нижнего водоносного пласта скважины в верхний нефтеносный пласт, содержащая колонну труб с пакером, установленным между водоносным и нефтеносным пластами, насос, отличающаяся тем, что насос выполнен плунжерным, установленным в составе колонны труб, причем пространство колонны труб ниже насоса сообщено с водоносным пластом через заколонное пространство колонны труб ниже пакера, а заколонное пространство колонны труб выше пакера сообщено с нефтеносным пластом и с пространством колонны труб выше насоса, при этом пакер выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемой снизу перфорированным хвостовиком при его опоре на забой, который снаружи телескопически надет на низ колонны труб с возможностью ограниченного перемещения вверх, причем заколонное пространство колонны труб выше пакера, а также колонна труб с насосными штангами плунжерного насоса имеют возможность герметизации на устье скважины.