Способ пульсирующей эксплуатации скважины и устройство для осуществления способа

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может использоваться при добыче из скважин жидкости с повышенным газосодержанием посредством перекачки лопастными насосами. Способ пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом включает периодическое повторение циклов подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб и сопровождаемого турбинным вращением рабочих колёс насоса слива жидкости из колонны через насос в скважину при срыве подачи насоса. Турбинное вращение рабочих колёс насоса осуществляют без изменения направления вращения колёс. По мере наполнения насоса жидкостью, сливаемой из колонны через насос, выполняют самоподхват подачи насоса. После этого переходят к следующему циклу подачи жидкости насосом, далее циклы повторяют, чередуя откачку жидкости насосом из скважины и наполнение насоса в процессе слива жидкостью из колонны при одновременном наполнении скважины жидкостью продолжающимся притоком из продуктивного пласта. Тем самым осуществляют автономный пульсирующий режим эксплуатации системы «пласт – скважина – насос». Изобретения направлены на преодоление негативного влияния обратного турбинного вращения рабочих колёс насоса в процессе слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину на устойчивость работы лопастного насоса, в том числе в условиях повышенного газосодержания на приеме насоса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может использоваться при добыче из скважин жидкости с повышенным газосодержанием посредством перекачки лопастными насосами.

Уровень техники

Известен способ эксплуатации скважин, заключающийся в периодической откачке жидкости насосом из скважины с последующим периодом накопления, при этом процессы накопления и откачки жидкости из продуктивного пласта осуществляются в условиях герметизации затрубного пространства скважины [Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти. - М.: Недра, 1983, с.412-415].

Недостатками известного способа являются большие потери добычи нефти по сравнению с режимом непрерывной эксплуатации, обусловленные тем, что средне-интегральная депрессия на пласт при периодической эксплуатации меньше депрессии при непрерывной эксплуатации.

Известен также погружной многоступенчатый центробежный насос, содержащий размещенные в цилиндрическом корпусе рабочие ступени, каждая из которых выполнена из установленного на валу насоса лопастного рабочего колеса и неподвижного лопаточного направляющего аппарата [АС №1763719 СССР, МПК F04D1/06, опубл.1992.09.23].

Недостатком указанного насоса является неустойчивая работа при откачке газожидкостной смеси.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому решению является способ пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом, включающий периодическое повторение циклов подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб и сопровождаемого турбинным вращением рабочих колёс насоса слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину при срыве подачи насоса. [АС №1262026 СССР, МПК E21B43/00, опубл.1986.10.07].

Особенностью известного способа является пульсирующий характер режима эксплуатации скважины с переменным направлением потока жидкости в колонне подъемных труб вверх от насоса к устью скважины при подаче жидкости лопастным насосом в колонну подъемных труб и вниз от устья скважины в затрубное пространство в процессе слива жидкости через насос в скважину. Такой режим оказывает положительное влияние на состояние колонны подъемных труб, снижая риск отложений механических примесей, солей и других отложений на поверхности труб и насоса. К недостатку известного способа можно отнести то, что в процессе слива жидкости в скважину вращение насоса изменяется на обратное турбинное вращение рабочих колёс насоса. Поэтому для успешности каждого очередного запуска насоса требуется отключение электродвигателя от напряжения промысловой электрической сети на время слива жидкости из подъемных труб в скважину в каждом цикле. В результате снижается дебит скважины, а частые запуски насоса отрицательно влияют на надежность насоса и электродвигателя.

В качестве прототипа устройства для осуществления предлагаемого способа пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом выбран многоступенчатый лопастной насос, состоящий из корпусов, в которых помещены пакеты ступеней рабочих колёс, неподвижных направляющих аппаратов и валов, на которые насажены рабочие колёса ступеней, с возможностью вращения вместе с валами, при этом пакеты ступеней состоят из ступеней различных типов, рассчитанных на разные подачи, причем ступени на большие подачи помещены на входном участке насоса, далее по направлению к выходу установлены ступени на меньшие подачи в убывающем порядке их номинальных значений [Свидетельство на ПМ №7459 РФ, МПК F04D 13/00, опубл.1998.08.16].

К недостатку известного устройства следует отнести неустойчивость работы при повышенном газосодержании на приеме насоса и обратное турбинное вращение рабочих колёс насоса [Богданов А. А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчет и конструкция) – М., «Недра», 1968, с. 263 – 264., Диссертация на соискание степени кандидата технических наук. Автор – Лабах Нула «Разработка методических и технологических решений по выбору предвключенных модулей электроцентробежного насоса в осложненных условиях эксплуатации скважин». Российский Государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени Губкина, - Москва, 2016г., с. 34.].

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение в части способа и устройства, является преодоление негативного влияния обратного турбинного вращения рабочих колёс насоса в процессе слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину на устойчивость работы лопастного насоса, в том числе в условиях повышенного газосодержания на приеме насоса.

Указанный технический результат в части способа достигается тем, что согласно заявляемому способу пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом, включающему периодическое повторение циклов подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб и сопровождаемого турбинным вращением рабочих колёс насоса слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину при срыве подачи насоса, при этом турбинное вращение рабочих колёс насоса осуществляют без изменения направления вращения рабочих колёс насоса, а по мере наполнения насоса жидкостью, сливаемой из колонны подъемных труб через насос в скважину, выполняют самоподхват подачи насоса, после этого переходят к следующему циклу подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб и далее циклы повторяют, чередуя откачку жидкости насосом из скважины и наполнение насоса в процессе слива жидкостью из колонны подъемных труб при одновременном наполнении скважины жидкостью продолжающимся притоком из продуктивного пласта, тем самым осуществляют автономный пульсирующий режим эксплуатации системы «пласт – скважина – насос».

В части устройства указанный технический результат достигается тем, что устройство для осуществления заявляемого способа пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом, представляющее собой многоступенчатый лопастной насос, состоящий из корпусов, в которых помещены пакеты ступеней рабочих колёс, неподвижных направляющих аппаратов и валов, на которые насажены рабочие колёса ступеней, с возможностью вращения вместе с валами, при этом пакеты ступеней состоят из ступеней различных типов, рассчитанных на разные подачи, причем ступени на большие подачи помещены на входном участке насоса, далее по направлению к выходу установлены ступени на меньшие подачи в убывающем порядке их номинальных значений (коническая компоновка), а на выходе конической компоновки установлен пакет ступеней противоположного номинального направления вращения рабочих колёс насоса. Этот пакет ступеней противоположного номинального направления вращения рабочих колёс насоса укомплектован в заданном количестве ступенями с большими номинальными подачами и большим крутящим турбинным моментом, достаточным для поддержания неизменным направления вращения рабочих колёс насоса в процессе слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину.

Предложенные способ и устройство имеют новые признаки, отсутствующие в выбранных прототипах, что свидетельствует о соответствии заявленных объектов критерию "новизна".

Описание чертежа

На чертеже представлена схема размещения погружной насосной установки в скважине, пробуренной на нефтяной пласт. Насосная установка, посредством которой осуществляется заявленный способ пульсирующей эксплуатации скважины, содержит размещенный в скважине 1 на колонне 2 подъемных труб многоступенчатый лопастной насос 3, приводимый в действие электродвигателем 4, энергия к которому подается по кабелю (позицией не обозначен). В корпусе многоступенчатого лопастного насоса 3, помещены пакеты ступеней рабочих колёс, неподвижных направляющих аппаратов и валов, на которые насажены рабочие колёса ступеней, с возможностью вращения вместе с валами, при этом пакеты ступеней состоят из ступеней различных типов, рассчитанных на разные подачи, причем ступени на большие подачи помещены в пакете 5 на входном участке насоса 3, далее по направлению к выходу установлены ступени на меньшие подачи в убывающем порядке их номинальных значений (пакет 6 ступеней конической компоновки). Комплект насоса 3 дополняет, пакет 7 ступеней противоположного номинального направления вращения рабочих колёс. Этот пакет 7 ступеней противоположного номинального направления вращения рабочих колёс установлен на выходе пакета 6 конической компоновки и укомплектован в заданном количестве ступенями с большими номинальными подачами и большим крутящим турбинным моментом, достаточным для поддержания неизменным направления вращения рабочих колёс насоса 3 в процессе слива жидкости из колонны подъемных труб через насос 3 в скважину 1.

Осуществление изобретения

Способ пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом согласно настоящему изобретению осуществляют следующим образом. Запускают насос 3 подключением электродвигателя 4 по токоподводящему кабелю к промысловой электросети на требуемое напряжение номинальной частоты и производят откачку пластовой жидкости насосом 3. Постепенно жидкость на уровне приема насоса 3 переходит в состояние газожидкостной смеси, поступает в ступени пакета 5 и сжимается, далее в ступенях пакета 6, развивается рабочий напор и подача насоса 3. На выходе пакета 6 конической компоновки насоса 3 поток перекачиваемой продукции поступает в ступени пакета 7 , из которого подается в колонну 2 подъемных труб скважины 1. Подачу жидкости насосом 3 по колонне 2 подъемных труб на устье скважины 1 выполняют вплоть до срыва напора и подачи насоса 3, после этого происходит сопровождаемый турбинным вращением рабочих колёс насоса 3 слив жидкости из колонны 2 подъемных труб через насос 3 в скважину 1. Благодаря тому, что номинальное направление вращения рабочих колёс пакета 7 противоположно номинальному направлению вращения рабочих колёс пакетов 5 и 6 конической компоновки насоса 3, а крутящий турбинный момент, развиваемый рабочими колёсами пакета 7 насоса 3 больше крутящего турбинного момента рабочих колёс пакета 5 и пакетов 6, в течение процесса слива жидкости из колонны 2 подъемных труб через насос 3 в скважину 1, направление фактического вращения рабочих колёс насоса 3 остается неизменным, задаваемым электродвигателем 4. По мере наполнения ступеней пакета 7, 5 и 6 насоса 3 жидкостью, сливаемой из колонны 2 подъемных труб в скважину 1, выполняют самоподхват подачи насоса 3 и переходят к следующему циклу подачи жидкости насосом 3 в колонну 2 подъемных труб. Далее циклы повторяют, чередуя откачку жидкости насосом 3 из скважины 1 и наполнение насоса 3 жидкостью из колонны 2 подъемных труб при одновременном наполнении скважины 1 жидкостью продолжающимся притоком из продуктивного пласта, тем самым осуществляют автономный пульсирующий режим эксплуатации системы «пласт – скважина – насос».

В целом заявляемое изобретение направлено на повышение устойчивости режима эксплуатации системы «пласт – скважина – насос» и практически не требует дополнительных затрат, поскольку, в предлагаемой компоновке лопастного насоса в новом сочетании используются стандартные лопастные ступени левого и правого номинального направления вращения рабочих колёс насоса. Систематическая смена направления потока жидкости через насос улучшает охлаждение насоса, а благодаря отказу от сложных операций контроля и регулирования частоты напряжения электродвигателя, упрощается управление насосом. По существу, настройка режима скважины на приток жидкости из пласта осуществляется автономно. Кроме того, не требуется установка каких-либо предвключенных устройств на входе насоса, а также глубинных клапанов на выходе насоса и в колонне подъемных труб.

1. Способ пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом, включающий периодическое повторение циклов подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб и сопровождаемого турбинным вращением рабочих колёс насоса слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину при срыве подачи насоса, отличающийся тем, что турбинное вращение рабочих колёс насоса осуществляют без изменения направления вращения рабочих колёс насоса, а по мере наполнения насоса жидкостью, сливаемой из колонны подъемных труб через насос в скважину, выполняют самоподхват подачи насоса, после этого переходят к следующему циклу подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб и далее циклы повторяют, чередуя откачку жидкости насосом из скважины и наполнение насоса в процессе слива жидкостью из колонны подъемных труб при одновременном наполнении скважины жидкостью продолжающимся притоком из продуктивного пласта, тем самым осуществляют автономный пульсирующий режим эксплуатации системы «пласт – скважина – насос».

2. Устройство для осуществления способа пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом, представляющее собой многоступенчатый лопастной насос, состоящий из корпусов, в которых помещены пакеты ступеней рабочих колёс, неподвижных направляющих аппаратов и валов, на которые насажены рабочие колёса ступеней, с возможностью вращения вместе с валами, при этом пакеты ступеней состоят из ступеней различных типов, рассчитанных на разные подачи, причем ступени на большие подачи помещены на входном участке насоса, далее по направлению к выходу установлены ступени на меньшие подачи в убывающем порядке их номинальных значений (коническая компоновка), отличающееся тем, что на выходе конической компоновки установлен пакет ступеней противоположного номинального направления вращения рабочих колёс насоса.

3. Многоступенчатый лопастной насос по п. 2, отличающийся тем, что пакет ступеней противоположного номинального направления вращения рабочих колёс насоса укомплектован в заданном количестве ступенями с большими номинальными подачами и большим крутящим турбинным моментом, достаточным для поддержания неизменным направления вращения рабочих колёс насоса в процессе слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к погружным устройствам для подачи реагента в скважину, оборудованную штанговым насосом. Устройство содержит устанавливаемые в скважину ниже нефтедобывающего оборудования емкость для реагента и сообщенный с ней имеющий собственный привод поршневой насос-дозатор, полость которого имеет возможность соединения всасывающим каналом с емкостью для реагента, а нагнетательным - со скважиной.

Изобретение относится к вихревым насосам непрерывного действия и может быть использовано в системах нагнетания нефтяных скважин. Насос 20 содержит впускное отверстие 21, находящееся в контакте с перекачиваемой текучей средой F, и выпускное отверстие 22, находящееся в контакте с патрубком 30 насоса.

Группа изобретений касается подводящего кабеля двигателя, электрической погружной насосной системы и устройства для обеспечения уплотнения вокруг электрического подводящего провода.

Группа изобретений относится к погружным насосным системам для выкачивания текучих сред из ствола скважины. Насосная система содержит электродвигатель, заполненный первым диэлектрическим смазочным материалом, и насос, приводимый в действие электродвигателем.

Группа изобретений относится к скважинным насосам. Многоступенчатый центробежный насос содержит корпус, вращающийся вал и первую и вторую ступени насоса.

Изобретение относится к насосам центробежным модульным, используемым для добычи жидкостей из скважин. Насос центробежный модульный содержит насосные модули с соединительными деталями, выполненными в виде вилки с кольцевыми проточками под стопорные полукольца.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к погружным насосам для откачки пластовой жидкости. Погружной многоступенчатый центробежный насос содержит рабочие колеса со ступицами, соединенными с приводным валом с помощью шпоночного соединения в виде шпоночных канавок и установленных в них шпонок.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для привода погружных нефтедобывающих насосов, а также для привода любого другого устройства с вращающимся ротором.

Группа изобретений относится к погружным насосным установкам. Технический результат – усовершенствование конструкции за счет повышения устойчивости к загрязнениям и износу, вызванному твердыми частицами.

Изобретение относится к области нефтедобывающей техники и предназначено для предотвращения засорения верхних ступеней погружного центробежного насоса механическими примесями, оседающими из насосно-компрессорной трубы при остановке насоса.

Изобретение относится к буровой технике, в частности к ударно-вращательным устройствам для бурильной колонны, предназначенным для создания гидромеханических импульсов.

Изобретение относится к устройству (аппарату) и к способу для управления транспортной сетью. Техническим результатом является улучшение функционирования транспортной сети для оптимизации добычи нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для защиты глубинных нефтяных насосов от механических примесей и свободного газа, содержащихся в пластовой жидкости.

Группа изобретений относится к способу заканчивания скважины и к скважинной системе заканчивания скважины. Технический результат заключается в том, что при выполнении работ по обслуживанию главной эксплуатационной обсадной колонны обеспечена возможность выполнения работ по обслуживанию также и в боковой эксплуатационной обсадной колонне.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в эксплуатации нефтяных, газовых, водозаборных скважин при откачке жидких сред с механическими примесями.

Изобретение относится к средствам генерирования сейсмической энергии, например упругих колебаний в нефтеносных пластах, в частности к средствам ударного воздействия на призабойную зону скважин и нефтенасыщенные пласты при добыче углеводородов, например нефти.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при разработке залежи высоковязкой и битумной нефти. Способ эксплуатации пары скважин, добывающих высоковязкую нефть, включает строительство нагнетательной скважины и добывающей скважины, расположенной ниже и параллельно нагнетательной скважине, проведение в горизонтальном стволе нагнетательной скважины геофизических исследований по определению нефтенасыщенности вдоль горизонтального ствола, спуск в нагнетательную скважину двух колонн насосно-компрессорных труб - НКТ разного диаметра так, что конец колонны меньшего диаметра - в начале горизонтального ствола, а конец колонны большего диаметра - в зоне с нефтенасыщенностью более 60%, осуществление регулируемой закачки пара в обе скважины через колонны НКТ различного диаметра, проведение в добывающей скважине геофизических исследований по определению распределения давления и температуры по стволу, выявление переходной зоны с температурой между большим и меньшим прогревом и определение в выявленной зоне интервала с изменением угла набора кривизны не более 2 градусов на 10 м, размещение в добывающей скважине оптоволоконного кабеля и НКТ с электроцентробежным насосом и датчиками температуры на входе в электродвигатель электроцентробежного насоса и в электроцентробежном насосе.

Изобретение относится к насосному оборудованию для подъема пластовой жидкости из скважин, осложненных выносом частиц породы. Устройство содержит расположенные сверху вниз электроцентробежный насос, верхний входной модуль, верхнюю гидрозащиту, двухсторонний электродвигатель, нижнюю гидрозащиту, нижний входной модуль, электроцентробежный насос перевернутого типа, хвостовик, гидропривод, редуктор, щелевой фильтр.

Изобретение относится к способу добычи нефти, включающему в себя отделение метана и отделение сероводорода из кислого газа, содержащего метан и сероводород; получение монооксида углерода и водорода из по меньшей мере части отделенного метана; получение метанола из по меньшей мере части полученного монооксида углерода и по меньшей мере части полученного водорода; получение диметилсульфида из по меньшей мере части полученного метанола и по меньшей мере части отделенного сероводорода; получение композиции для извлечения нефти, которая содержит по меньшей мере 75 мол.% диметилсульфида, из по меньшей мере части полученного диметилсульфида; введение указанной композиции для извлечения нефти в нефтеносный пласт, содержащий нефть; контактирование указанной композиции для извлечения нефти с нефтью в нефтеносном пласте и после контактирования указанной композиции для извлечения нефти с нефтью в нефтеносном пласте добычу текучей среды из указанного нефтеносного пласта, при этом добываемая текучая среда содержит по меньшей мере часть нефти из нефтеносного пласта.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для разработки неоднородной нефтяной залежи с наличием слабодренируемых участков. Способ включает выработку запасов нефти скважинами, проведение исследований скважин, проведение гидроразрыва пласта, применение внутрипластовой термохимической обработки с использованием гранулированного магния и соляной кислоты, закачку рабочего агента в нагнетательные скважины и отбор продукции из добывающих скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение для изоляции обводненных интервалов продуктивного пласта в горизонтальных скважинах на месторождениях с низкопроницаемыми коллекторами. Способ включает обработку обводненного интервала пласта физическим воздействием при помощи устройства для генерирования упругих импульсов в гидросфере горизонтальной скважины и последующую закачку в пласт гелеобразующего водоизоляционного состава, содержащего 1,0-5,0 мас. % силиката натрия и 0,5-1,5 мас. % ацетата хрома, 0,1-0,5 неионогенного ПАВ и воду – остальное. Осуществляют продавливание указанного состава в пласт и технологическую паузу. При этом указанное устройство комплектуют модулем КС - кажущегося сопротивления - для выявления обводненных интервалов в горизонтальном открытом стволе скважины и модулем Ксп - коэффициента светопоглощения - для выявления обводненных интервалов в горизонтальном стволе скважины. Выделяют интервалы поступления воды. Проводят закачку временно блокирующего состава, не фильтрующегося в пласт. Причем при подъеме устройства каждый интервал обрабатывается физическим воздействием с учетом фильтрационно-емкостных свойств. При этом перед закачкой водоизоляционного состава в скважины закачивают оторочку пресной воды, содержащую 0,01-0,05 мас. % тетранатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты. Индукционный период водоизоляционного состава при пластовой температуре устанавливают равным 4-8 ч, а технологическую паузу выбирают продолжительностью 20-30 ч, после чего скважину запускают в работу. Техническим результатом является повышение эффективности вытеснения нефти из пласта и снижение добычи попутно добываемой воды за счет отключения высокообводненных интервалов в горизонтальной части добывающих скважин. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может использоваться при добыче из скважин жидкости с повышенным газосодержанием посредством перекачки лопастными насосами. Способ пульсирующей эксплуатации скважины лопастным насосом включает периодическое повторение циклов подачи жидкости насосом в колонну подъемных труб и сопровождаемого турбинным вращением рабочих колёс насоса слива жидкости из колонны через насос в скважину при срыве подачи насоса. Турбинное вращение рабочих колёс насоса осуществляют без изменения направления вращения колёс. По мере наполнения насоса жидкостью, сливаемой из колонны через насос, выполняют самоподхват подачи насоса. После этого переходят к следующему циклу подачи жидкости насосом, далее циклы повторяют, чередуя откачку жидкости насосом из скважины и наполнение насоса в процессе слива жидкостью из колонны при одновременном наполнении скважины жидкостью продолжающимся притоком из продуктивного пласта. Тем самым осуществляют автономный пульсирующий режим эксплуатации системы «пласт – скважина – насос». Изобретения направлены на преодоление негативного влияния обратного турбинного вращения рабочих колёс насоса в процессе слива жидкости из колонны подъемных труб через насос в скважину на устойчивость работы лопастного насоса, в том числе в условиях повышенного газосодержания на приеме насоса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх