Насосная установка для эксплуатации пластов в скважине
Изобретение относится к скважинным насосным установкам, эксплуатирующим одновременно несколько объектов. Насосная установка для эксплуатации пластов скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб, кабель, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и насос для откачки продукции пластов. Установка включает в себя устройство переключения пластов, которое в случае использования электроцентробежного насоса соединено с кожухом, окружающим электродвигатель вместе с кабелем и заканчивающимся на входном модуле, а в случае использования штангового насоса - с входом насоса. Устройство переключения пластов связано с одним пластом через обратный клапан, а с другим через клапан с отсекающим элементом в виде штока с уплотнениями или седельного клапана, приводящимся в движение электроприводом. Технический результат заключается в повышении коэффициента нефтеотдачи пластов и повышении надежности установки. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам, эксплуатирующим одновременно несколько объектов.
Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух объектов, содержащая электропогружной насос и кожух (см. Максутов Р.А. и др. Одновременная раздельная эксплуатация многопластовых нефтяных месторождений. М.: Недра, 1974 г., с. 106-107).
Недостатком названной установки является наличие двух насосов, сложность и ненадежность конструкции.
Известна установка, содержащая колонну лифтовых труб, пакеры, электропогружной насос с входным модулем и электродвигаталем (см. Силаш А.П. Добыча и транспорт нефти и газа, часть 1. М.: Недра, 1980 г., с. 364, рис. 4.1-105).
Недостатками такой установки являются сложность конструкции, ее сборки на скважине из-за необходимости помещения электропогружного насоса в кожух на устье скважины и размещения узла герметизации кабеля в пакере, необходимость использования еще одного (штангового) насоса для эксплуатации двух объектов, возможность эксплуатировать только два объекта.
Известно оборудование одновременно-раздельной эксплуатации насосом двух пластов через одну скважину, разобщенных в стволе скважины пакером, оголовок которого герметично сочленен с трубным хвостовиком, расположенным под насосом. Причем в хвостовик встроен клапан-отсекатель, запорный элемент которого, являющийся одновременно якорем его приводного электромагнита, по электрическому сигналу с устья скважины перекрывает гидравлический канал трубного хвостовика насоса, по которому поступает жидкость из одного разобщенного пакером пласта в насос и далее в наземную установку замера дебита жидкости (по патенту RU 118681 Е21В 43/14 опубл. 27.07.12).
Недостатком является то, что можно эксплуатировать только скважины с одинаковым давлением. По сути, представлена задвижка для нижнего пласта.
Наиболее близка по своей технической сущности насосная установка для эксплуатации пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, кабель, хвостовик, пакеры, установленные снаружи хвостовика между пластами и разобщающие скважину на участки, и электропогружной насос для откачки продукции пластов с входным модулем и электродвигателем и кожух. Кожух окружает только электродвигатель вместе с кабелем, заканчивается на входном модуле электропогружного насоса, на котором выполнен узел герметичного вывода кабеля из кожуха. Электропогружной насос выполнен с производительностью, превышающей общий дебит пластов. Хвостовик выполнен с несколькими каналами, каждый из которых сообщен с одним из участков скважины. При этом установка снабжена регулятором в виде наземного блока управления, манометров для замера забойного давления на участке, сообщенном с соответствующим каналом, и электроклапанов в каждом канале, функционально связанных, как и манометры, с блоком управления, обеспечивающим возможность включения и выключения электропогружного насоса при достижении забойным давлением заданной величины хотя бы в одном из участков с одновременным созданием сообщения или разобщения этого участка или этих участков с полостью кожуха через соответствующий канал (по патенту RU 2339795, МПК Е21В 43/14, опубл. 27.11.2008).
Недостатками насосной установки являются сложность конструкции и связанная с этим высокая стоимость, недостаточная надежность, связанная с необходимостью использования электроклапанов в каждом канале. Невозможно точно синхронизировать открытие и закрытие разных клапанов. При условии, что два клапана будут одновременно открыты, это приведет к перетокам пластовой жидкости между пластами, что запрещено по условиям эксплуатации. При наличии большой разницы давления между пластами (которая может быть более 70 атмосфер) возникнет поток большой скорости с механическими частицами кварца, это приведет к быстрому износу оборудования. Если два клапана будут одновременно закрыты, это приведет к периодическому отсутствию подачи на входе в насос, пульсациям и выходу установки из строя.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности работы, технологичности и ресурса насосной установки.
Техническим результатом, который достигается в результате решения указанной выше задачи, является упрощение конструкции, снижение стоимости, увеличение надежности.
Указанная техническая задача для варианта 1 решается тем, что насосная установка для эксплуатации пластов скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб, кабель, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и электроцентробежный насос для откачки продукции пластов с входным модулем, электродвигателем и кожухом, окружающим электродвигатель вместе с кабелем, заканчивающимся на входном модуле, снизу кожух связан с выходом устройства переключения пластов, которое связано с одним пластом через обратный клапан, а с другим через клапан с отсекающим элементом в виде штока с уплотнениями, приводящимся в движение электроприводом, одним осевым и одним радиальным пропускными каналами.
Указанная техническая задача для варианта 2 решается тем, что насосная установка для эксплуатации пластов скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и штанговый насос для откачки продукции пластов, вход которого связан с выходом устройства переключения пластов, которое связано с одним пластом через обратный клапан, а с другим через клапан с отсекающим элементом в виде штока с уплотнениями, приводящимся в движение электроприводом, одним осевым и одним радиальным пропускными каналами.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения электропривод выполнен в виде соленоида, установленного в маслозаполненной полости, связанной через упругую диафрагму с одним из пластов.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения отсекающий элемент выполнен в виде седельного клапана.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - насосная установка для эксплуатации пластов скважины электроцентробежным насосом;
фиг. 2 - насосная установка для эксплуатации пластов скважины штанговым насосом;
фиг. 3 - устройство переключения пластов, продольный разрез;
фиг. 4 - отсекающий элемент в виде седельного клапана.
Насосная установка для эксплуатации пластов скважины (фиг. 1) содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, хвостовик 2, пакер 3, электропогружной насос 4, погружной электродвигатель 5, кожух 6, блок с датчиками давления 7, устройство переключения пластов 8 и станцию управления 9. Погружной электродвигатель 5 связан со станцией управления 9 кабелем 10, а блок с датчиками давления 7 и устройство переключения пластов 8 - кабелем 11.
Насосная установка для эксплуатации пластов скважины (фиг. 2) содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, хвостовик 2, пакер 3, штанговый насос 12, блок с датчиками давления 7, устройство переключения пластов 8 и станцию управления 9. Блок с датчиками давления 7 и устройство переключения пластов 8 связаны со станцией управления 9 кабелем 11.
Устройство переключения пластов (фиг. 3) содержит головку 13 и основание 14, соединенные друг с другом корпусом 15. В головке расположен входной канал 16, связанный через обратный клапан 17 с выходом устройства переключения пластов. Внутри корпуса 15 расположена диафрагма 18, внутренняя полость которой заполнена маслом и связана с полостью 19, в которой расположен электроклапан 20 со штоком 21, который разделяет каналы 22 и 23. Внутри диафрагмы 18 расположен канал 24.
В случае выполнения отсекающего элемента в виде седельного клапана (фиг. 4) на штоке 21 расположен клапан 25, а в канале 22 седло 26.
Насосная установка для эксплуатации пластов в скважине работает следующим образом.
Установку (фиг. 1, 2) спускают на колонне насосно-компрессорных труб 1 и закрепляют пакером 3 выше нижнего пласта скважины. Дебит насоса, входящего в установку, равен суммарному дебиту двух пластов. Электроклапан 20 (фиг. 3) перекрывает пласт с большим давлением (в представленной на фиг. 3 компоновке - это нижний пласт).
Насос начинает откачку пластовой жидкости из одного пласта (предположим верхнего). Пластовая жидкость поступает в канал 16, открывает клапан 17 и поступает на вход насоса. Когда давление верхнего пласта, измеряемое блоком с датчиками давления 7 (фиг. 1, 2), уменьшится на заданную величину, станция управления 9 подает электрический сигнал на электроклапан 20 (фиг. 3). Шток 21 перемещается и сообщает каналы 22 и 23. Пластовая жидкость с нижнего пласта через хвостовик 2 (фиг. 1, 2), канал 24 (фиг. 3), внутреннюю полость корпуса 15, каналы 22 и 23 поступает на вход насоса. Клапан 17 закроется из-за разницы давления между пластами. Происходит откачка из нижнего пласта. Когда давление нижнего пласта уменьшится на заданную величину, станция управления 9 (фиг. 1, 2) подает электрический сигнал на электроклапан 20 (фиг. 3). Шток 21 перемещается и разобщает каналы 22 и 23. Начинается откачка из верхнего пласта, цикл повторяется.
Также установка может работать для эксплуатации двух пластов в одной скважине при условии, что давления в пластах одинаковые. В этом случае электроклапан 20 будет все время открыт. Вход в насос будет гидравлически соединен одновременно с двумя пластами, так как обратный клапан 17 практически не требует перепада давления для своего открытия. Электроклапан 20 будет задействоваться лишь для периодического отключения одного из пластов в соответствии с каналом, в котором он установлен. Это необходимо для гидродинамических исследований и исследований состава пластовой жидкости, обводненности в каждом пласте.
Предлагаемое изобретение позволит внедрить новую технологию добычи пластовой жидкости с повышением коэффициента нефтеотдачи, так как периодическое изменение давления по заданной программе позволяет повысить проницаемость пластов. Также исключены переток пластовой жидкости из одного пласта в другой и отсутствие подачи на входе в насос, что может привести к его поломке.
Таким образом, решения, используемые в изобретении, повышают эффективность работы, технологичность и ресурс насосной установки.
1. Насосная установка для эксплуатации пластов скважины, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, кабель, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и электроцентробежный насос для откачки продукции пластов с входным модулем, электродвигателем и кожухом, окружающим электродвигатель вместе с кабелем, заканчивающимся на входном модуле, отличающаяся тем, что снизу кожух связан с выходом устройства переключения пластов, которое гидравлически связано с одним пластом через обратный клапан, а с другим через клапан с отсекающим элементом в виде штока с уплотнениями или седельного клапана, приводящимся в движение электроприводом.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электропривод выполнен в виде соленоида, установленного в маслозаполненной полости, связанной через упругую диафрагму с одним из пластов.
3. Насосная установка для эксплуатации пластов скважины, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и штанговый насос для откачки продукции пластов, отличающаяся тем, что вход насоса связан с выходом устройства переключения пластов, которое гидравлически связано с одним из пластов через обратный клапан, а с другим через клапан с отсекающим элементом в виде штока с уплотнениями или седельного клапана, приводящимся в движение электроприводом.
4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что электропривод выполнен в виде соленоида, установленного в маслозаполненной полости, связанной через упругую диафрагму с одним из пластов.
