установка электроцентробежного насоса для добычи нефти и закачки воды в пласт

Формула изобретения

Установка электроцентробежного насоса для добычи нефти и закачки воды в пласт, содержащая электроцентробежный насос с дополнительной секцией, расположенной снизу погружного электродвигателя на одном валу с ним и имеющей канал в корпусе для выхода жидкости нижнего пласта в надпакерное пространство скважины, гидрозащиту, приемный патрубок для отбора жидкости нижнего пласта с пакером, установленным между верхним и нижним пластами, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности добычи нефти и закачки отделившейся в скважине пластовой воды в нижележащий поглощающий горизонт, между приемным патрубком для отбора жидкости нижнего пласта и дополнительной секцией насоса установлена входная труба, которая заканчивается проходным плунжером и имеет перегородку, выше которой расположен канал для поступления расслоившейся попутно-добываемой воды в приемную часть дополнительной секции насоса, а ниже перегородки расположен канал, сообщенный с каналом на выходе дополнительной секции с помощью плоской трубы, а приемный патрубок установки имеет в верхней части цилиндр, образующий с плунжером трубы пару трения и заканчивающийся воронкой-сепаратором, причем верхняя кромка воронки-сепаратора расположена выше канала поступления расслоившейся воды во входную трубу.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использовано для одновременно-раздельной добычи нефти и закачки отделившейся в стволе скважины попутно-добываемой воды в нижерасположенный водоносный горизонт, а также для добычи обводненной нефти из бокового ствола скважины и закачки отделившейся воды в поглощающий горизонт через основной ствол скважины.

Для одновременно раздельной добычи нефти и закачки воды (ОРДиЗ) известна установка винтового насоса /1/, состоящая из двух последовательно расположенных винтовых пар, верхняя из которых откачивает на поверхность по колонне насосно-компрессорных труб нефтяную фазу, а нижняя закачивает расслоившуюся в скважине пластовую воду в подпакерную зону в нижележащий водопоглощающий горизонт. Установка имеет штанговый привод и не позволяет обеспечивать существенные по объемам отборы нефти и закачки воды.

Известна штанговая насосная установка для ОРДиЗ с насосом двойного действия /2/, представляющая собой сочлененные 2 плунжера разного диаметра, нижний из которых с помощью клапанов откачивает пластовую воду, а верхний с помощью других клапанов откачивает нефтяную фазу. Недостатками установки является наличие двух плунжерных пар, увеличивающих трение в подземном оборудовании, а также относительно небольшая суммарная подача установки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов /3/. Электроцентробежная установка включает нижнюю дополнительную секцию ступеней рабочих колес, осуществляющих откачку жидкости из нижнего пласта в надпакерное пространство скважины. Жидкость нижнего пласта поступает на прием дополнительной секции насосной установки через приемный патрубок с пакером. Из последней ступени дополнительной секции жидкость нижнего пласта через каналы в корпусе поступает в скважину над пакером, где смешивается с жидкостью верхнего пласта. Смесь продукций верхнего и нижнего пластов поступает в приемный модуль основного насоса и откачивается на поверхность по колонне НКТ. Основной насос и дополнительная секция расположены на одном валу с погружным электродвигателем (ПЭД) и разделены от него гидрозащитами.

Описанная установка, выбранная в качестве прототипа, не может быть использована для закачки отделившейся воды верхнего пласта в нижележащий горизонт.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение закачки отделившейся в скважине пластовой воды в нижележащий поглощающий горизонт.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем электроцентробежный насос с дополнительной секцией, расположенной снизу погружного электродвигателя на одном валу с ним и имеющей канал в корпусе для выхода жидкости нижнего пласта в надпакерное пространство скважины, гидрозащиты, приемный патрубок для отбора жидкости нижнего пласта с пакером, установленным между верхним и нижним пластами, между приемным патрубком для отбора жидкости нижнего пласта и дополнительной секцией насоса установлена входная труба, которая заканчивается проходным плунжером и имеющая перегородку, выше которой расположен канал для поступления расслоившейся попутно-добываемой воды в приемную часть дополнительной секции насоса, а ниже перегородки расположен канал, сообщенный с каналом на выходе дополнительной секции с помощью плоской трубы, а приемный патрубок установки имеет в верхней части цилиндр, образующий с плунжером трубы пару трения и заканчивающийся воронкой-сепаратором, причем верхняя кромка воронки-сепаратора расположена выше канала поступления расслоившейся воды во входную трубу.

На фигурах 1, 2, 3 и 4 показана схема предложенного устройства. В скважину на колонне насосно-компрессорных труб 1 спущена электроцентробежная установка, состоящая из верхнего (основного) насоса 2, погружного электродвигателя 3, дополнительной секции 4, приемного модуля 5, гидрозащит 6 и 7, расположенных по обе стороны электродвигателя 3. К погружному электродвигателю 3 подходит электрический кабель 8. На вход дополнительной секции 4 насоса снизу подходит труба 9 с перегородкой 10, непосредственно выше и ниже которой в трубе 9 выполнены боковые каналы 11 и 12. В нижней части труба 9 заканчивается проходным плунжером 13. К корпусу дополнительной секции 4 насоса на уровне расположения верхнего рабочего колеса 14 подведена плоская труба 15, которая нижним концом входит в канал 12 трубы 9.

Плунжер 13 входит герметично в цилиндр 16 приемного патрубка 17, установленного в скважине с помощью пакера 18, разделяющего продуктивный 19 и поглощающий 20 пласты. В верхней части патрубок 17 заканчивается воронкой-сепаратором 21. Труба 15, закрепленная к корпусу секции 4, выполнена плоской для уменьшения габаритов установки.

На фигурах 3 и 4 показаны варианты размещения установки в скважине с пробуренным боковым стволом 22.

Работа устройства происходит следующим образом. Вначале производится спуск в скважину приемного патрубка 17 с цилиндром 16 и воронкой-сепаратором 21. Патрубок 17 устанавливается в скважине с помощью пакера 18, размещенного между продуктивным 19 и поглощающим 20 пластами.

Далее в скважину спускается электроцентробежный насос с трубой 9, проходным плунжером 13 и плоской трубой 15. Труба 9 своим проходным плунжером 13 входит в цилиндр 16 патрубка 17. Воронка-сепаратор 21 выполняет при этом роль центратора, позволяющего патрубку 17 располагаться соосно в скважине и осуществлять вход плунжера 13 в цилиндр 16 патрубка 17. Плунжер 13 в совокупности с цилиндром 16 образуют герметизирующую пару трения, позволяющую с одной стороны разобщать приемную полость нижней секции 4 насоса от надпакерного пространства, с другой - устранять передачу вибрации насоса пакеру 18 и предупреждать постепенную разгерметизацию последнего.

Работа установки заключается в следующем. В надпакерном пространстве на забое обводненной скважины всегда присутствует столб пластовой воды. В этой связи нефтяная фаза из продуктивного пласта 19 выходит через перфорационные отверстия в ствол скважины в виде капель, которые всплывают в движущемся вверх сплошном потоке водной фазы. Водонефтяная смесь продуктивного пласта 19, попадая в зазор между воронкой-сепаратором 21 и стенкой скважины, увеличивает свою скорость и позволяет эффективно отделить воду от нефти за верхней кромкой воронки-сепаратора. В этом случае воронка 21 играет роль сепаратора нефти лабиринтного типа. Водная фаза, освобожденная от всплывающей нефтяной фазы, как более тяжелая среда, движется вниз к каналу 11 трубы 9 и попадает на прием нижней секции 4 насоса. На выходе из последней ступени этой секции нагнетаемая водная фаза входит в плоскую трубу 15, попадает через канал 12 в патрубок 17 и далее закачивается в подпакерное пространство, то есть в поглощающий водоносный пласт 20.

Нефтяная фаза из ствола скважины в силу меньшей плотности поступает в приемный модуль 5 насоса и верхней секцией 2 откачивается на поверхность.

В установке предусмотрены гидрозащиты 6 и 7, защищающие погружной электродвигатель 3 от попадания жидкости с обеих сторон.

Установка герметичной пары трения (плунжер 13-цилиндр 16) позволяет, во-первых, снимать вибрационные нагрузки на пакер 18 и его постепенную разгерметизацию, во-вторых, осуществлять подъем насоса 2 без операции срыва пакера и обрыва корпуса насоса. В этом случае срыв пакера производят дополнительным спуском ловильного инструмента.

В тех случаях, когда к скважине пробурен боковой ствол 22 (фиг.3), воронка-сепаратор 21 располагается выше места зарезки бокового ствола. В этом случае возможны два варианта закачки отделившейся воды. По первому закачка воды осуществляется так же как показано на фиг.1 в нижележащий поглощающий горизонт 20. По второму варианту закачка воды может осуществляться в продуктивный пласт 19 с целью вытеснения нефти от центра к забою бокового ствола и увеличения коэффициента нефтеизвлечения (фиг.4).

Технико-экономическим преимуществом предложенной установки является возможность утилизации попутно-добываемой воды в поглощающий горизонт без подъема ее на поверхность, а также увеличения конечного извлечения нефти из продуктивного пласта с помощью бурения бокового ствола.

Источники информации

1. Патент № 2284410 РФ, МКП E21B 43/40. Скважинная насосная установка для добычи нефти и закачки воды в пласт. 2006. Бюл. № 27.

2. Патент № 63864 РФ, МКП E21B 43/38, E21B 43/40, 2006. Установка скважинная штанговая насосная с насосом двойного действия / Валовский В.М., Басос Г.Ю., Валовский К.М. и др. Заявл. 01.02.2007 г. Опубл. 10.06.2007 г. Бюл. № 16.

3. Патент № 69146 РФ, МПК E21B 43/14, 2006. Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов / Павлов Е.Г., Валеев М.Д., Сергиенко В.Н. и др. Заявл. 13.04.2006. Опубл. 10.12.2007. Бюл. № 34.