насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины

Формула изобретения

Насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, колонну полых штанг, пакер и дифференциальный насос с верхним и нижним полыми плунжерами, причем всасывающий клапан верхней секции дифференциального насоса установлен сбоку, а нагнетательный - в обводном канале верхней секции, сообщенным с полостью лифтовых труб, отличающаяся тем, что верхний плунжер, с выполненным в нем обводным каналом, установлен на полую штангу при помощи последнего с возможностью перетока жидкости и ограниченного осевого перемещения, причем обводной канал снабжен снизу седлом нагнетательного клапана, а полая штанга - запорным органом, размещенным на ее наружной поверхности, и толкателем, взаимодействующим сверху с плунжером.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам.

Известна скважинная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая колонну лифтовых труб, колонну штанг, пакер, хвостовик и дифференциальный насос (см. книгу «Одновременная раздельная эксплуатация многопластовых нефтяных месторождений», Р.А.Максутов, Б.Е.Доброскок, Ю.В.Зайцев. М.: «Недра», 1974, стр.89, рис.54). В этой установке производится раздельный подъем продукции пластов: нижнего - по колонне лифтовых труб, верхнего - по эксплуатационной колонне скважины.

Недостатками установки являются: сложная конструкция, невозможность глушения скважины для проведения подземных ремонтов, невозможность исследования пластов в процессе эксплуатации (определение забойных и пластовых давлений), при необходимости извлечения насоса он поднимается вместе с верхним пакером, что способствует его износу и снижению надежности работы установки, кроме того, в результате «поршневого» эффекта, создаваемого пакером при подъеме, происходит излив продукции из эксплуатационной колонны скважины. Расположение всасывающего клапана верхней секции насоса под пакером, а нагнетательного клапана - над пакером увеличивает вредное пространство насоса.

Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой является штанговая насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, колонну полых штанг, пакер и дифференцированный насос с обводным каналом (RU № 2291952 C1, 20.01.2007 г.).

Недостатками установки является сложность конструкции и низкая работоспособность из-за того, что подача продукции насосом осуществляется весом колонны полых штанг, которого может оказаться недостаточно при высокой вязкости продукции и малой глубине скважины.

Техническими задачами, решаемыми предлагаемой установкой, являются упрощение конструкции и повышение работоспособности установки.

Указанные задачи решаются предлагаемой насосной установкой для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, содержащей колонну лифтовых труб, колонну полых штанг, пакер и дифференциальный насос с верхним и нижним полыми плунжерами, причем всасывающий клапан верхней секции дифференциального насоса установлен сбоку, а нагнетательный - в обводном канале верхней секции, сообщенном с полостью лифтовых труб.

Новым является то, что верхний плунжер с выполненным в нем обводным каналом установлен на полую штангу при помощи последнего с возможностью перетока жидкости и ограниченного осевого перемещения, причем обводной канал снабжен снизу седлом нагнетательного клапана, а полая штанга - запорным органом, размещенным на наружной поверхности, и толкателем, взаимодействующим сверху с плунжером.

На фиг.1 изображена установка с обводным каналом в верхнем плунжере. На фиг.2 изображена установка с отдельным верхним плунжером.

Установка (см. фиг.1) содержит колонну лифтовых труб 1, соединенную со ступенчатым цилиндром 2 дифференциального насоса, внутри которого размещены нижний плунжер 3 с клапаном 4 и верхний плунжер 5 с обводным каналом 6 и клапаном 7, жестко закрепленными на полой штанге 8 с полостью 9.

Цилиндр 2 содержит два впускных клапана - нижний 10 и верхний 11, выполненный в виде бокового, и соединен хвостовиком 12 с пакером 13, установленным в эксплуатационной колонне 14 между продуктивными пластами 15 и 16.

В установке с подвижным верхним плунжером 5 (см. фиг.2) последний выполнен с осевым обводным каналом 17, в котором установлено снизу седло клапана 18, а на полой штанге 8 размещены запорный орган клапана 19 и толкатель 20, взаимодействующий сверху с верхним плунжером 5. Плунжеры 3 и 5 и цилиндр 2 образуют верхнюю 21 и нижнюю 22 подплунжерные зоны.

Работает установка (фиг.1) следующим образом.

При движении колонны полых штанг 8 вверх вместе с ней движутся плунжеры 3 и 5. В подплунжерных зонах 21 и 22 образуется разрежение, и в них через всасывающий клапан 10 поступает продукция нижнего пласта 15 из-под пакера 13 на эксплуатационной колонне 14, а через клапан 11 - продукция верхнего пласта 16.

При ходе плунжеров 3 и 5 вниз под весом колонны штанг 8 происходит вытеснение продукции пластов 15 и 16 соответственно из верхней подплунжерной полости 21 через нагнетательный клапан 7 и обводной канал 6 в полость лифтовых труб 1, а из нижней подплунжерной зоны 22 через нагнетательный клапан 4 в нижнем плунжере 3 в полость 9 полых штанг 8. Далее продукция пластов 15 и 16 поступает в две системы сбора (не показаны) или, если это допустимо, смешиваются в одну систему сбора (не показана).

Установка с подвижным верхним плунжером 5 (фиг.2) работает следующим образом.

При движении колонны полых штанг 8 вверх верхний плунжер 5 прижат клапанным седлом 18 к запорному органу клапана 19, т.е. клапан 19 закрыт, у нижнего плунжера 3 нагнетательный клапан 4 тоже закрыт.

Происходит всасывание продукций пластов 15 и 16 соответственно в подплунжерные зоны 21 и 22, а верхний плунжер 5 одновременно и поднимает продукцию верхнего пласта 15.

При ходе вниз верхний плунжер 5 отходит вверх до упора в толкатель 20, седло 18 отходит от запорного органа 19, т.е. клапан 19 принудительно открывается и пропускает через себя продукцию верхнего пласта 15 при закрытом всасывающем клапане 11. А нижний плунжер 3 вытесняет через колонну полых штанг 8 продукцию нижнего пласта 16 при закрытом всасывающем клапане 10. Производительность верхнего плунжера 5 пропорциональна разнице площадей поперечного сечения плунжеров 5 и 3.

Как видно из описания работы, верхний плунжер 5 поднимает соответствующую продукцию при ходе вверх, а нижний 3 вытесняет весом колонны полых штанг 8, т.е. весом колонны штанг 8 вытесняется не вся продукция скважины. Благодаря этому уменьшается вероятность зависания колонны полых штанг 8. Изменением расстояния между толкателем 20 и запорным органом клапана 19 можно регулировать величину рабочего хода плунжера 5. Чем больше расстояние между ними, тем меньше рабочий ход плунжера 5. Седло клапана 18 на верхнем плунжере 5 может быть изготовлено прямо на теле этого плунжера 5 при изготовлении последнего. Запорный орган клапана 19 на полой штанге 8 также может изготавливаться вместе с этой штангой 8 и иметь коническую, сферическую или любую другую форму.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию установки, повысить ее работоспособность, особенно при высоковязкой продукции пластов, а также позволяет регулировать установку по дебетам пластов. Кроме того, при подвижном, относительно полой штанги, выполнении верхнего плунжера открытие его клапана осуществляется принудительно, а если и у нижнего плунжера открытие клапана, как и в прототипе, сделать принудительным, то установка будет надежно работать и при попадании газа в цилиндр.