устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины

Формула изобретения

1. Устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины, содержащее корпус с радиальными каналами, патрубок, колонну НКТ с насосом, пакер, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса, отличающееся тем, что патрубок выполнен с радиальными каналами, которые имеют возможность сообщаться с радиальными каналами корпуса, пакер установлен на патрубке между его радиальными каналами, а механизм относительного перемещения патрубка и корпуса между двумя крайними положениями включает устройство относительного перемещения, корпус устройства относительного перемещения и полый ползун устройства относительного перемещения, причем механизм относительного перемещения патрубка и корпуса установлен в скважине под насосом, патрубок выполнен в виде цилиндра и соединен с корпусом устройства относительного перемещения, в свою очередь соединенным с насосом, при этом корпус выполнен с продольным каналом, заглушен в нижней части и соединен в верхней части с полым ползуном устройства относительного перемещения, причем полость полого ползуна выполнена с возможностью сообщения с приемом насоса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм относительного перемещения патрубка и корпуса выполнен в виде герметичного актуатора, или в виде герметичного линейного электродвигателя, или в виде герметичного соленоида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины, разделенных между собой пакером.

Известно «Устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины» (Патент № 2255210 RU, от 2005.06.27), которое содержит корпус с глухой перегородкой (заглушкой) в центральном канале и радиальными каналами, патрубок, охватывающий корпус, колонну насосно-компрессорных труб (далее сокращенно: НКТ), насос, пакер, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса и узел стыковки корпуса с пакером. Корпус соединен с колонной НКТ. Механизм относительного перемещения патрубка и корпуса содержит устройство для создания избыточного давления, штифт, закрепленный на патрубке, и фигурный паз, выполненный на наружной поверхности корпуса. Узел стыковки корпуса с пакером содержит ступенчатый цилиндр, нижний конец которого входит в пакер, а верхний конец упирается в пружину. Пружина установлена между торцом ступенчатого цилиндра и кольцевым уступом патрубка. Сообщение трубного пространства, в котором размещают гидравлический штанговый насос, с зоной верхнего или нижнего продуктивного пластов происходит при изменении положения патрубка относительно корпуса, для чего предварительно создается избыточное давление, под действием которого подвижный патрубок сжимает пружину. После сброса избыточного давления пружина поднимает патрубок, штифт которого взаимодействует с фигурным пазом корпуса и изменяет положение патрубка относительно корпуса, при этом открываются соответствующие радиальные каналы и, соответственно, обеспечивается сообщение верхнего или нижнего пласта с приемом насоса.

Недостатком известного аналога является то, что подготовка устройства к эксплуатации и переход от эксплуатации одного пласта скважины к эксплуатации другого занимает много времени и требует дополнительных расходов. Этот недостаток объясняется еще и тем, что после монтажа устройства в скважине необходимо произвести установку гидравлического штангового насоса внутри колонны НКТ. Кроме того, при переходе от эксплуатации одного пласта скважины к эксплуатации другого пласта необходимо демонтировать насос, установить устройство для создания избыточного давления, произвести перевод патрубка из одного положения в другое, затем демонтировать устройство для создания избыточного давление и вновь установить насос, что значительно увеличивает эксплуатационные расходы.

Известно другое «Устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины» (Патент № 80195 RU, от 28.07.2008). Аналог содержит корпус с заглушкой в центральном канале и радиальными каналами, патрубок, охватывающий корпус, колонну НКТ, насос, пакер, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса и узел стыковки корпуса с пакером, при этом насос выполнен в виде погружного центробежного электронасоса, а двигатель насоса заключен в кожух, имеющий узел герметизации кабеля, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса выполнен в виде гидроцилиндра, установленного на устье скважины, узел стыковки корпуса с пакером выполнен в виде пары плунжер-цилиндр. Этот аналог является наиболее близким к решаемой технической задаче и поэтому взят за прототип заявленного изобретения.

Недостатком прототипа является то, что механизм относительного перемещения патрубка и корпуса выполненный в виде гидроцилиндра, расположен на устье скважины, возникает необходимость использования специального оборудования со сложным монтажом при спуске оборудования в скважину. Причем стыковка оборудования с пакером требует точных подгонок. А при переключении забора жидкости из пластов перемещение корпуса относительно патрубка производится гидростанцией: через гидроцилиндр и лифтовую колонну труб, длина которой может достигать нескольких километров, что увеличивает эксплуатационные расходы.

Технической задачей изобретения является уменьшение эксплуатационных расходов скважины при раздельной эксплуатации двух пластов.

Технический результат достигнут за счет известного устройства для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины, содержащего корпус с радиальными каналами, патрубок, колонну НКТ с насосом, пакер, механизм относительного перемещения патрубка и корпуса, согласно изобретению патрубок выполнен с радиальными каналами, которые имеют возможность сообщаться с радиальными каналами корпуса, пакер установлен на патрубке между его радиальными каналами, а механизм относительного перемещения патрубка и корпуса между двумя крайними положениями включает устройство относительного перемещения, корпус устройства относительного перемещения и полый ползун устройства относительного перемещения, причем механизм относительного перемещения патрубка и корпуса установлен в скважине под насосом, патрубок выполнен в виде цилиндра и соединен с корпусом устройства относительного перемещения, в свою очередь соединенным с насосом, при этом корпус выполнен с продольным каналом, заглушен в нижней части и соединен в верхней части с полым ползуном устройства относительного перемещения, причем полость полого ползуна выполнена с возможностью сообщения с приемом насоса, при этом механизм относительного перемещения патрубка и корпуса может быть выполнен в виде герметичного актуатора или в виде герметичного линейного электродвигателя, или в виде герметичного соленоида.

Заявленное устройство предназначено для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины, разделенных между собой пакером. Верхний пласт расположен над пакером, а нижний под пакером.

Устройство соединено с насосом и расположено под ним. Насос по лифтовой колонне труб поднимает поочередно жидкость из пластов на устье.

Сущность изобретения иллюстрируется фигурами, на которых изображено устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины в поперечном сечении, а точнее, рабочие моменты устройства, а именно положение корпуса относительно патрубка:

на фиг.1 - при заборе жидкости из верхнего пласта;

на фиг.2 - при заборе жидкости из нижнего пласта.

Устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины (фиг.1) содержит механизм 1 относительного перемещения корпуса 2 в патрубке 3, который расположен под насосом 4.

Патрубок 3 выполнен в виде цилиндра и имеет каналы 5, 6 выполненные таким образом, что они могут сообщаться поочередно с каналами 7, 8, которые выполнены в стенках корпуса 2. Очередность сообщения каналов зависит от разработки пластов скважины верхнего 9 или нижнего 10. Кроме того, сообщающиеся каналы имеют возможность сообщаться с продольным каналом 11, выполненным в корпусе 2, причем канал 11 в нижней части заглушен пробкой 12.

В устройстве для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины каналы 5, 6, 7, 8, как вариант, выполнены радиальными. В качестве механизма 1 относительного перемещения корпуса могут быть применены герметичные приводы в виде соленоидов или линейных электродвигателей или актуаторов.

Механизм 1 относительного перемещения корпуса снабжен кабелем 13, по которому для перемещения корпуса 2 механизма подается команда в виде электрического сигнала с устья скважины.

Патрубок 3 соединен резьбовым соединением с корпусом 14 устройства относительного перемещения корпуса, а корпус 2 механизма соединен резьбовым соединением с полым ползуном 15 устройства относительного перемещения корпуса, по которому жидкость поступает к насосу 4. Пакер 16 установлен между двумя пластами 9, 10 скважины.

Работа устройства для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины.

По команде с устья: «забор жидкости из верхнего пласта» (фиг.1) механизм 1 относительного перемещения корпуса через полый ползун 15 устанавливает движением вниз корпус 2 механизма с радиальными каналами 7 напротив радиальных каналов 5 патрубка 3, сообщающихся с верхним пластом 9. Жидкость из верхнего пласта 9 начинает поступать к насосу 4 через радиальные каналы патрубка и корпуса, продольный канал 11 корпуса 2, полый ползун 15. Нижний пласт 10 перекрыт, так как радиальные каналы 6 патрубка 3 и радиальные каналы 8 корпуса 2 механизма смещены относительно друг друга.

По команде с устья: «забор жидкости из нижнего пласта» (фиг.2) механизм 1 относительного перемещения корпуса через полый ползун 15 устанавливает движением вверх корпус 2 механизма с радиальными каналами 8 напротив радиальных каналов 6 патрубка 3, сообщающихся с нижним пластом 10. Жидкость из нижнего пласта начинает поступать к насосу 4 через радиальные каналы патрубка и корпуса, продольный канал 11 корпуса 2, полый ползун 15. Верхний пласт перекрыт, так как радиальные каналы 7 корпуса 2 и радиальные каналы 5 патрубка 3 смещены относительно друг друга.

Таким образом, при перемещении корпуса 2 механизма вверх или вниз его радиальные каналы поочередно сообщаются через радиальные каналы патрубка 3 с верхним или нижним пластами и поочередно направляют поток жидкости из пластов по продольному каналу корпуса 11 через полый ползун 15 к насосу 4.

Преимущество заявленного изобретения перед прототипом заключается в упрощении монтажа оборудования на скважине, при этом отпала необходимость использования громоздкой гидростанции, стыковка оборудования которой с пакером требует точных подгонок. Не нужно перемещать лифтовую колонну, длина которой может достигать нескольких километров, а также упростилась система управления. Таким образом, уменьшились расходы при эксплуатации скважины.