установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости из скважины

Формула изобретения

1. Установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости из скважины, включающая насосную камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами и нагнетательную трубу, сообщающуюся с полостью насосной камеры, и кабель, отличающаяся тем, что в верхней части насосной камеры, выполненной в виде купола для распыления топлива и его сгорания, установлен дозатор окислителя топлива, в качестве которого используют газ пластовой жидкости, и блок зажигания с управляемой частотой зажигания.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что один из торцов нагнетательной трубы герметично закрыт.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что насосная камера с дозатором и блоком зажигания установлена внутри нагнетательной трубы.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что насосная камера с дозатором и блоком зажигания установлена снаружи нагнетательной трубы.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дозатор окислителя сообщен с помощью шланга с атмосферой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для подъема газосодержащей пластовой жидкости (ГПЖ) из скважины.

Известна установка для подъема жидкости из скважины, содержащая подъемную трубу с всасывающим патрубком и концентрично расположенный в ней воздуховод, соединенный с источником сжатого воздуха. Во всасывающем патрубке соосно последнему установлен кавитационный элемент, тыльная сторона которого сообщена с атмосферой посредством трубки. В скважину по воздуховоду подают сжатый воздух, который, смешиваясь с жидкостью, образует в подъемной трубе жидковоздушную смесь, поднимающуюся на поверхность. На поверхности из смеси выделяют воздух, а жидкость собирают в резервуар (Авторское свидетельство СССР №1488584, кл. F 04 F 1/20, опубл. бюл. №23, 1989).

Недостатком этой установки является низкая экономичность и надежность из-за большого расхода сжатого воздуха и значительной сложности капитального оборудования.

Наиболее близким к изобретению является установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости из скважины см. авторское свидетельство СССР №1193293, кл. F 04 В 47/02, опубл. бюл. №43, 1985.

Эта установка для подъема ГПЖ из скважины является в настоящее время самой используемой в нефтяной промышленности и содержит штанговый насос, связанный с колонной насосных труб, в цилиндре которого помещен плунжер. Через колонну насосных штанг, станок-качалку и редуктор плунжер связан с электроприводом, который подключен к блоку питания. На колонне насосных труб установлен обратный клапан, сообщающий затрубное пространство скважины с полостью колонны насосных труб. На колонне насосных труб под обратным клапаном дополнительно установлен переливной клапан с подпружиненным запорным элементом и калиброванным выходным отверстием.

Недостатком этой установки также является низкая экономичность из-за значительных капитальных затрат и затрат на борьбу с парафинами в подъемных трубах, что приведет к низкой отдаче пласта, а также низкая надежность из-за ее сложности и большого числа механических элементов.

Задачей изобретения является создание такой установки, которая бы позволила поднимать жидкость из скважины при небольших энергетических и материальных затратах.

Технический результат заключается в повышении отдачи пласта и производительности подъема пластовой жидкости, так как тепло-, газо- и гидродинамическое воздействие позволит устранить запарафирование как призабойной зоны, так и нагнетательных труб, упрощение технологического процесса повысит надежность работы, а использование для подъема жидкости энергии сгорания попутного газа снизит капитальные и материальные затраты.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости из скважины включает насосную камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами, нагнетательную трубу, сообщающуюся с полостью насосной камеры, и кабель в верхней части насосной камеры, выполненной в виде купола для распыления топлива и его сгорания, установлен дозатор окислителя топлива, в качестве которого используют газ пластовой жидкости, и блок зажигания с управляемой частотой зажигания. Кроме того, один из торцов нагнетательной трубы герметично закрыт. Насосная камера с дозатором и блоком зажигания может быть установлена внутри и/или снаружи нагнетательной трубы. В насосной камере в качестве топлива используют газ пластовой жидкости. Дозатор окислителя сообщен с помощью шланга с атмосферой.

На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости из скважины с расположенной насосной камерой внутри нагнетательной трубы. На фиг.2 изображена установка с расположенной насосной камерой снаружи нагнетательной трубы.

Установка (фиг.1 и 2) содержит нагнетательную трубу 1, шланг подачи окислителя 2, связанный с дозатором 3, блок зажигания 4, при этом дозатор 3 и блок зажигания 4 расположены в верхней части насосной камеры 5 с всасывающим клапаном 6 и нагнетательным клапаном 7, блок зажигания 4 через кабель 8 соединен с наземной станцией управления (не показано), обсадную трубу 9. Затрубное пространство через всасывающий клапан 6 нагнетательной трубы 1 и насосной камеры 5 сообщено с ее внутренней полостью.

Устройство работает следующим образом.

Для откачивания газосодержащей пластовой жидкости из скважины в нее помещают нагнетательную трубу 1, в качестве которой можно использовать цельную гибкую трубу. Внутри (фиг.1) или снаружи (фиг.2) нагнетательной трубы 1 устанавливают насосную камеру 5 с всасывающим 6 и нагнетательным 7 клапанами. Верхняя часть насосной камеры 5, где происходит распыление топлива и его сгорание, выполнена в виде купола, объем которого достаточен для создания давления, поднимающего жидкость. Здесь размещен дозатор 3 со шлангом 2 подачи окислителя, блок зажигания 4 с управляемой частотой зажигания и кабель 8. На фиг.1 представлена установка с насосной камерой 5, с дозатором 3 и блоком зажигания 4, находящимися внутри нагнетательной трубы 1, нижний торец которой закрыт. На фиг.2 представлена установка, где насосная камера 5 с дозатором 3 и блоком зажигания 4 расположена снаружи нагнетательной трубы 1. Работа установок идентичны. Газосодержащая пластовая жидкость поступает в насосную камеру 5 через открытый всасывающий клапан 6, расположенный в верхней части насосной камеры 5 и являющийся общим клапаном с нагнетательной трубой 1. В это время нагнетательный клапан 7, расположенный в нижней части насосной камеры 5, закрыт. Камера 5 заполняется газосодержащей пластовой жидкостью. Газ, как более легкий и подвижный, устремляется в верхнюю часть камеры 5, а пластовая жидкость, как более тяжелый продукт, поступает в нижнюю часть камеры. По мере заполнения камеры 5 жидкостью и попутным газом автоматически на дозатор 3 и блок зажигания 4 подается команда на впрыск окислителя в скопившийся газ и зажигания этой смеси. В качестве окислителя использован атмосферный воздух, который подается к дозатору с помощью шланга 2. В качестве блока зажигания используется автомобильная тиристорная система, принцип работы и конструкции ее элементов представлены на стр. 448 в книге «Автомобильный справочник. - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2002, - 896 с.». После воспламенения в верхней части насосной камеры 5 смеси топлива с окислителем, давление в верхней части камеры 5 интенсивно повышается. Под действием высокого давления всасывающий клапан 6 закрывается, а нагнетательный клапан 7 открывается, и порция газосодержащей пластовой жидкости выталкивается из камеры 5 в нагнетательную трубу 1. Одновременно с этим за счет наличия инерции столба жидкости в нижней части насосной камеры 5 и нагнетательной трубе 1, вытесняемой при резком повышении давления газа в камере, возникает зона пониженного давления, что приводит к закрытию нагнетательного клапана 7, открытию всасывающего клапана 6 и поступлению новой порции из затрубного пространства, газосодержащей пластовой жидкости. Затрубное пространство находится между нагнетательной 1 и обсадной 9 трубами. Далее цикл работы установки повторяется. Частота циклов зависит от конкретной конструкции установки и режима отдачи пласта. Наземная часть установки (на фиг.1, 2 не показана) представляет из себя обычную устьевую арматуру и станцию управления (см. стр.120 в кн. Муравьев В.М. Справочник мастера по добыче нефти. М. «Недра», 1975, с.206).

При сгорании газа в насосной камере 5 возникают следующие процессы.

Значительно повышается температура газосодержащей пластовой жидкости, следовательно, повышается температура, воздействующая на окружающий скважину продуктивный пласт. Все это приводит к устранению запарафинирования как призабойной зоны, так и нагнетательных труб, что значительно повышает отдачу пласта и производительность подъема пластовой жидкости.

Газообразные продукты взрыва способствуют увеличению подъемной силы при подъеме пластовой жидкости.

Гидродинамическое воздействие и волны, возникающие при взрывном характере сгорания топлива, также положительно влияют на продуктивный пласт, увеличивая его отдачу.

Отсутствие плунжера в предлагаемой установке позволяет применять вместо колонны составных насосно-компрессорных труб цельную гибкую нагнетательную трубу, что повысит производительность спускоподъемных операций при обслуживании установки.

Таким образом, предлагаемая установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости проще известных до настоящего времени, имеет высокую надежность за счет отсутствия в ней сложных механических конструкций. Кроме того, позволяет значительно повысить экономичность подъема газосодержащей пластовой жидкости за счет уменьшения капитальных затрат, затрат на техническое обслуживание и расходов на электроэнергию, так как для подъема жидкости используется энергия сгорания попутного газа, которая в настоящее время практически выбрасывается в атмосферу, нанося непоправимый урон экологии.