насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов
Классы МПК: | E21B43/14 добыча из скважин на нескольких горизонтах |
Автор(ы): | Маслов Владимир Николаевич (RU), Данченко Юрий Валентинович (RU), Худяков Денис Алексеевич (RU), Мартьянова Татьяна Павловна (RU), Никишов Вячеслав Иванович (RU), Губаев Юрий Геннадьевич (RU), Сметанников Анатолий Петрович (RU), Байков Виталий Анварович (RU), Волков Владимир Григорьевич (RU), Сливка Петр Игоревич (RU), Ерастов Сергей Анатольевич (RU), Габдулов Рушан Рафилович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (RU), Закрытое акционерное общество "Новомет-Пермь" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-03-22 публикация патента:
20.09.2013 |
Изобретение относится к скважинным насосным установкам для одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) двух или нескольких пластов, объединенных в два. Установка состоит из электроцентробежного насоса, закрепленного на планшайбе, расположенной на фланце эксплуатационной колонны, нижнего и верхнего пакеров, установленных над нижним и верхним пластами, двух стволов в верхнем пакере, расположенных один в другом с образованием двух независимых каналов, и клапанного блока над верхним пакером, снабженного управляющим элементом. Клапанный блок содержит два регулирующих диска на штоке, камеру смешения между ними и механизм вращения дисков, включающий пружины, золотник и шток. На регулирующих дисках выполнены дроссельные отверстия разного диаметра, размещенные по окружности. Управляющий элемент выполнен в виде гидравлической трубки, сообщающей клапанный блок с головкой на выкиде насоса. Технический результат заключается в повышении эффективности работы установки за счет оптимизации режимов отбора жидкости и использования одного управляющего элемента. 2 ил.
Формула изобретения
Насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая электроцентробежный насос, закрепленный на планшайбе, расположенной на фланце эксплуатационной колонны, нижний и верхний пакеры, установленные над нижним и верхним пластами, два ствола в верхнем пакере, расположенные один в другом с образованием двух независимых каналов, и клапанный блок над верхним пакером, снабженный управляющим элементом, отличающаяся тем, что клапанный блок содержит два регулирующих диска на штоке, камеру смешения между ними и механизм вращения дисков, включающий пружины, золотник и шток, при этом на регулирующих дисках выполнены дроссельные отверстия разного диаметра, размещенные по окружности, а управляющий элемент выполнен в виде гидравлической трубки, сообщающей клапанный блок с головкой на выкиде насоса.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к скважинным насосным установкам для одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) двух или нескольких пластов, объединенных в два.
Известна насосная установка для ОРЭ двух пластов в скважине, разделенных пакером, содержащая колонну лифтовых труб, кабель, хвостовик, верхний винтовой насос в верхнем кожухе, снабженном боковым входным каналом, связывающим полость винтового насоса с надпакерным пространством, и нижний электропогружной насос с электродвигателем в нижнем кожухе, снабженном узлом герметизации кабеля и сообщающимся снизу через хвостовик с подпакерным пространством, а сверху с входом электропогружного насоса, выход с которого связан через клапан и верхний кожух с лифтовой колонной (Патент РФ № 2368764, Е21В 43/14, 2009).
Недостатком насосной установки является сложность монтирования нижнего кожуха на электродвигателе. Кроме того, при откачивании из верхнего пласта жидкости со значительным количеством газовой фазы возможны трудности в работе винтового насоса.
Известна насосная установка для ОРЭ двух пластов в скважине, разделенных пакером, содержащая колонну лифтовых труб, кабель, хвостовик, верхний штанговый насос с полой колонной штанг, герметично соединенных с плунжером, заключенный в верхний кожух, сообщенный сверху с колонной лифтовых труб и снабженный боковым каналом для соединения приема насоса с надпакерным пространством, нижний электропогружной насос в кожухе с узлом герметизации кабеля, вход которого сообщен с подпакерным пространством через хвостовик с перепускным устройством выше пакера, а выход сообщен с верхним кожухом (Патент РФ № 2291953, Е21В 43/14, 2005).
Из-за наличия штангового насоса установка имеет ограниченную глубину спуска и невысокий диапазон подач, а также не пригодна для эксплуатации в искривленных скважинах. Кроме того, значительные весогабаритные характеристики наземного оборудования вызывают неудобства, связанные с необходимостью использования подъемных устройств.
Известна насосная пакерная установка для эксплуатации пластов скважины, включающая спущенные в скважину на колонне труб насос с входным модулем, два пакера, один из которых установлен выше верхнего пласта, а другой - между пластами, при этом насос выполнен с кожухом и хвостовиком и размещен выше пакера, расположенного над верхним пластом, между кожухом и пакером размещен перепускной узел в виде скважинной камеры с клапаном, или газосепаратор, или струйный эжектор для стравливания газа. Установка снабжена измерительным блоком, который может быть установлен между пакерами (Патент РФ № 2296213, Е21В 43/14, 2006).
Недостатком такой установки является невозможность регулирования и учета добычи жидкости из разных пластов.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации, спускаемая в скважину на колонне труб и включающая нижний и верхний пакеры, установленные над нижним и верхним пластами, соответственно, причем в верхнем пакере выполнены два ствола, расположенные один в другом и образующие два независимых канала, электроцентробежный насос с кабельным вводом, закрепленный на планшайбе, установленной на фланце эксплуатационной колонны, и клапанный блок (Патент РФ № 85546, Е21В 43/00, 2009).
Клапанный блок расположен над верхним пакером и содержит два клапана-отсекателя, каждый из которых образует канал для прохода жидкости, сообщенный с соответствующим независимым каналом каждого из стволов верхнего пакера, объединенных клапанным блоком. Каждый клапан-отсекатель снабжен блокиратором, соединенным с помощью управляющих элементов с планшайбой, и выполнен с хвостовиком, имеющим возможность сопряжения с блокиратором и пружинной цангой и может устанавливать блокиратор в три положения - «открыто», «перекрыто», «закрыто».
Недостатками данной установки является значительная протяженность двух управляющих элементов клапанного блока, осложняющих спускоподъемные операции, и отсутствие возможности регулирования дебита.
Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности работы установки за счет возможности оперативного регулирования дебита скважины с помощью одного управляющего элемента.
Указанный технический результат достигается тем, что насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая электроцентробежный насос, закрепленный на планшайбе, расположенной на фланце эксплуатационной колонны, нижний и верхний пакеры, установленные над нижним и верхним пластами, два ствола в верхнем пакере, расположенные один в другом с образованием двух независимых каналов, и клапанный блок над верхним пакером, снабженный управляющим элементом, согласно изобретению клапанный блок содержит два регулирующих диска на штоке, камеру смешения между ними и механизм вращения дисков, включающий пружины, золотник и шток, при этом на регулирующих дисках выполнены дроссельные отверстия разного диаметра, размещенные по окружности, а управляющий элемент выполнен в виде гидравлической трубки, сообщающей клапанный блок с головкой на выкиде насоса.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлена принципиальная схема предлагаемой насосной пакерной установки для ОРЭ двух пластов в скважине, на фиг.2 - клапанный блок, продольное сечение.
Насосная пакерная установка включает спущенные в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 1 спускной клапан 2 для сброса столба жидкости при подъеме установки из скважины, обратный клапан 3, исключающий переток жидкости обратно в скважину, электроцентробежный насос 4 с входным модулем 5, электродвигатель 6 с телеметрической системой, гидрозащиту 7, пакеры 8 и 9. Пакер 8 размещен над верхним пластом, а пакер 9 - между пластами. В верхнем пакере 8 выполнены два ствола, расположенные один в другом и образующие два независимых канала. Внешний кольцевой канал 10 между стволами гидравлически соединен с верхним пластом, внутренний канал 11 заканчивается ниже пакера 9 и сообщается с нижним пластом. В пакер 8 вмонтирован клапан-отсекатель 12, выше которого установлен клапанный блок 13, позволяющий производить отбор жидкости из каждого эксплуатируемого пласта. Между клапанным блоком 13 и электродвигателем 6 размещен соединитель 14 с клапаном. Управляющий элемент в виде гидравлической трубки 15 соединяет клапанный блок 13 с головкой насосной установки 16. Применение одного и существенно более короткого по сравнению с прототипом управляющего элемента позволяет избежать сложностей при спускоподъемных операциях. Питание к электродвигателю 6 поступает по кабелю 17.
Клапанный блок 13 (фиг.2) содержит нижний 18 и верхний 19 регулирующие диски, на которых выполнены дроссельные отверстия 20 разного диаметра, размещенные по окружности, позволяющие регулировать расход пропускаемой жидкости в широком диапазоне. Регулирующие диски 18, 19 установлены на штоке 21, а между ними размещена камера смешения 22, гидравлически связанная с затрубным пространством. В клапанном блоке 13 имеется механизм вращения, состоящий из пружин 23, золотника 24 и штока 21.
Насосная установка работает следующим образом.
Для разобщения продуктивных пластов в скважину устанавливается двухпакерная компоновка в составе верхнего пакера 8, например, марки ПРО-ЯВЖ-М-С-122; клапана-отсекателя 12, например, двухканального многократного действия КОД - 108 и нижнего пакера 9, например, ПРО-ЯДЖ-О-М - 122.
На пакерную компоновку опускается сборка, содержащая электроцентробежный насос 4, входной модуль 5, электродвигатель 6 с гидрозащитой 7 и кабель 17. При этом клапан-отсекатель 12 открывается и устанавливается гидравлическая связь клапанного блока 13 с пластами скважины через внешний кольцевой канал 10 и внутренний канал 11.
После обвязки устья скважины установка запускается в работу. Жидкость с нижнего пласта поступает к верхнему регулирующему диску 19 через внутренний канал 11, а жидкость с верхнего пласта поступает по внешнему каналу 10 к нижнему регулирующему диску 18; оба потока смешиваются в камере смешения 22. Объединенный поток попадает в затрубное пространство, поступает во входной модуль 5 электроцентробежного насоса 4 и далее нагнетается по НКТ 1 на поверхность.
В случае изменения внутрискважинных параметров, например дебита, давления, газосодержания, производится перенастройка режимов работы установки. Для этого осуществляют подъем давления на выкиде насоса 4 путем увеличения частоты вращения электродвигателя 6 и/или прикрывания буферной задвижки (не показана).
В результате повышения давления в головке насосной установки 16 формируется гидравлический импульс, который по гидравлической трубке 15 передается в клапанный блок 13 через открывающийся при этом клапан в соединителе 14. После этого происходит осевое перемещение штока 21, вызывающее поворот золотника 24 и регулирующих дисков 18, 19 вокруг оси с одновременным сжатием пружин 23. В результате в тракте движения жидкости оказывается следующая пара дроссельных отверстий 20 в регулирующих дисках 18, 19, что приводит к изменению количества отбираемой жидкости и согласованию характеристик насосной установки и эксплуатируемых пластов.
Класс E21B43/14 добыча из скважин на нескольких горизонтах