установка для закачки жидкости в один пласт и добычи нефти из другого пласта скважины

Формула изобретения

Установка для закачки жидкости в один пласт и добычи нефти из другого пласта скважины, содержащая колонну труб с пакером, установленным между пластами, насос, отличающаяся тем, что колонна труб выше верхнего водоносного пласта снабжена самоуплотняющимся пакером, не пропускающим сверху вниз, а между пакерами - внутренней герметичной перегородкой, при этом насос выполнен погружным плунжерным, установленным в колонну труб выше перегородки, причем пространство колонны труб между насосом и перегородкой сообщено с верхним пластом, а заколонное пространство колонны труб выше самоуплотняющегося пакера - с нижним пластом, 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.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике и технологии одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетанию жидкости в другой пласт скважины.

Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство №283120, Е21В 43/00, опубл. БИ №31 от 06.10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащий 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 35-45°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, сложность конструкции, обусловленная наличием нагнетательного и всасывающего клапанов, установленных в составе колонны труб, верхнего и нижнего датчиков уровня, емкости, станция управления для переключения направления вращения электродвигателя;

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

в-третьих, установка не позволяет производить одновременный отбор продукции из одного пласта и нагнетать жидкость в другой пласт скважины.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции установки и повышение эффективности работы насоса с одновременным расширением функциональных возможностей установки за счет одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетания жидкости в другой пласт скважины.

Указанная задача решается установкой для закачки жидкости в один пласт и добычи нефти из другого пласта скважины, содержащей колонну труб с пакером, установленным между пластами, насос.

Новым является то, что колонна труб выше верхнего водоносного пласта снабжена самоуплотняющимся пакером, не пропускающим сверху вниз, а между пакерами - внутренней герметичной перегородкой, при этом насос выполнен погружным плунжерным, установленным в колонну труб выше перегородки, причем пространство колонны труб между насосом и перегородкой сообщено с верхним пластом, а заколонное пространство колонны труб выше самоуплотняющегося пакера - с нижним пластом, 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.

На чертеже схематично изображена установка для закачки жидкости в один пласт и добычи нефти из другого пласта скважины.

Установка для закачки жидкости в один (водоносный) пласт 1 и добычи нефти из другого (нефтеносного) пласта 2 скважины 3 содержит колонну труб 4 с пакером 5, установленным между водоносным 1 и нефтеносным 2 пластами.

Колонна труб 4 выше верхнего нефтеносного пласта 2 снабжена самоуплотняющимся пакером 6, не пропускающим жидкость, закачиваемую в водоносный пласт 1 сверху вниз. Между пакером 5 и самоуплотняющимся пакером 6 установлена внутренняя герметичная перегородка 7, выше которой в колонне труб 4 концентрично установлен погружной плунжерный насос 8, состоящий из поршня 9 со сквозными продольными каналами 10 и клапана 11, при этом поршень 9 жестко соединен с колонной насосных штанг 12.

Внутреннее пространство 13 колонны труб 4 между насосом 8 и перегородкой 7 сообщено с водоносным пластом 1 посредством радиального отверстия 14, выполненного в корпусе самоуплотняющегося пакера 6 и колонне труб 4, а внутреннее пространство 15 колонны труб 4 выше погружного плунжерного насоса 8 сообщено с выкидной линией (не показано) скважины 3.

Заколонное пространство 16 колонны труб 4 выше самоуплотняющегося пакера 6 сообщено с нижним водоносным пластом 1 посредством кольцевого канала 17, выполненного между колонной труб 4 и самоуплотняющимся пакером 6, а также радиального отверстия 18, выполненного в колонне труб 4 ниже перегородки 7, и внутреннего пространства 19 колонны труб 4 ниже перегородки 7, и сквозных отверстий 20, выполненных в перфорированном хвостовике 21.

Пакер 5 выполнен в виде эластичной манжеты 22, поджатой снизу перфорированным хвостовиком 21 при его опоре на забой 23 скважины 3. Перфорированный хвостовик 21 снаружи телескопически надет на низ колонны труб 4 с возможностью ограниченного перемещения вверх.

Установка работает следующим образом.

Перед запуском установки в работу производят компоновку установки в скважине 3, как показано на чертеже, после чего обвязывают на устье скважины 3 верхний конец колонны груб 4 с выкидной линией (не показано), а заколонное пространство 16 колонны труб 4 на устье скважины 3 соединяют с нагнетательной линией (не показано). После чего запускают установку в работу, при этом для добычи нефти из нефтеносного пласта 2 с устья скважины 3 посредством колонны насосных штанг 12 приводят в действие поршень 9 погружного плунжерного насоса 8, установленного концентрично внутри колонны труб 4. Поршень 9 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение. В процессе движения поршня 9 вверх происходит всасывание нефти из нефтеносного пласта 2 через радиальное отверстие 14 во внутреннее пространство 13 колонны труб 4 между насосом 8 и перегородкой 7, при этом клапан 11 погружного штангового насоса 8 закрыт.

Далее происходит перемещение насосных штанг 12 и жестко соединенного с ним поршня 9 погружного плунжерного насоса 8 вниз, при этом клапан 11 погружного штангового насоса 8 открывается и происходит заполнение внутреннего пространства 15 колонны труб 4 выше поршня 9 через внутреннее пространство последнего и его сквозные продольные каналы 10. В дальнейшем цикл работы погружного штангового насоса повторяется, при этом происходит заполнение нефтью внутреннего пространства 15 колонны труб 4 выше поршня 9 погружного плунжерного насоса 8 и при достижении столба нефти в колонне труб 4 устья скважины 3 происходит поступление нефти в выкидную линию.

Таким образом, происходит процесс добычи нефти из нефтеносного пласта 2. Одновременно с этим производят закачку жидкости (например, сточной воды) в водоносный пласт 1 с устья скважины 3 по нагнетательной линии (не показано) в заколонное пространство 16 колонны труб 4 через кольцевой канал 17, радиальное отверстие 18 колонны труб 4 и далее по внутреннему пространству 19 колонны труб 4 ниже перегородки 7 через сквозные отверстия 20, выполненные в корпусе пакера 5, попадает в межколонное пространство 21, по мере заполнения которого жидкость закачивается в водоносный пласт 1 (в зависимости от приемистости водоносного пласта 1).

Предлагаемая установка для закачки жидкости в один пласт и добычи нефти из другого пласта скважины имеет простую конструкцию, кроме того, насос глубинного исполнения устанавливается непосредственно в интервале нефтеносного пласта скважины, что позволяет повысить эффективность его работы, а возможность одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетания жидкости в другой пласт скважины позволяет расширить функциональные возможности установки.