Патент на изобретение №2325514

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ В ВЕРХНИЙ ПЛАСТ И ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ НИЖНЕГО ПЛАСТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике и технологии одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетания жидкости в другой пласт скважины. Обеспечивает упрощение установки и повышение эффективности работы насоса с одновременным расширением функциональных возможностей за счет одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетания жидкости в другой пласт скважины. Сущность изобретения: установка содержит колонну труб с пакером, установленным между указанными пластами, а также насос. Насос выполнен плунжерным и концентрично установлен в составе колонны труб. Насос состоит из поршня со сквозными продольными каналами и клапана, при этом поршень жестко соединен с колонной насосных штанг. Пакер выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемой снизу перфорированным хвостовиком при его опоре на забой, который снаружи телескопически надет на низ колонны труб с возможностью ограниченного перемещения вверх. Низ выполнен в виде полого упора, навернутого на нижний конец колонны труб. Пространство колонны труб ниже плунжерного насоса непосредственно сообщено с нижним пластом через отверстия перфорированного хвостовика и заколонное пространство колонны труб ниже пакера. Заколонное пространство колонны труб выше пакера сообщено с верхним пластом. 1 ил.

Изобретение относится к технике и технологии одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетания жидкости в другой пласт скважины.

Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство SU №283120, Е21В 43/00, опубл. БИ №31 от 06.10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.

Недостатками данной конструкции являются:

во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, не более +25°С. Увеличение температуры воды до 35-40°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;

во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.

Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того, с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е21В 43/00, 1986 г. опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием нагнетательного и всасывающего клапанов, установленных в составе колонны труб, верхнего и нижнего датчиков уровня, емкости, станции управления для переключения направления вращения электродвигателя;

во-вторых, насос выполнен в поверхностном исполнении, и поэтому чем меньше пластовое давление и ниже находится водоносный пласт от поверхности, тем ниже эффективность его использования;

в-третьих, установка не позволяет производить одновременный отбор продукции из одного пласта и нагнетать жидкость в другой пласт скважины.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции установки и повышение эффективности работы насоса с одновременным расширением функциональных возможностей установки за счет одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетания жидкости в другой пласт скважины.

Указанная задача решается установкой для закачки жидкости в верхний пласт и добычи нефти из нижнего пласта, содержащей колонну труб с пакером, установленным между пластами, насос.

Новым является то, что насос выполнен плунжерным, установленным в составе колонны труб, причем пространство колонны труб ниже насоса непосредственно сообщено с нижним пластом через заколонное пространство колонны труб ниже пакера, а заколонное пространство колонны труб выше пакера – с верхним пластом, при этом пакер выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемой снизу перфорированным хвостовиком при его опоре на забой, который снаружи телескопически надет на низ колонны труб с возможностью ограниченного перемещения вверх.

На чертеже схематично изображена установка для закачки жидкости в верхний пласт и добычи нефти из нижнего пласта.

Установка для закачки жидкости в верхний пласт 1 и добычи нефти из нижнего пласта 2 в скважине 3 содержит колонну труб 4 с пакером 5, установленным между водоносным 1 и нефтеносным 2 пластами, а также насос 6.

Насос 6 выполнен плунжерным и концентрично установлен в составе колонны труб 4. Насос 6 состоит из поршня 7 со сквозными продольными каналами 8 и клапана 9, при этом поршень 7 жестко соединен с колонной насосных штанг 10.

Пакер 5 выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемой снизу перфорированным хвостовиком 11 при его опоре на забой 12, который снаружи телескопически надет на низ 13 колонны труб 4 с возможностью ограниченного перемещения вверх. Низ 13 выполнен в виде полого упора, навернутого на нижний конец колонны труб 4.

Пространство 14 колонны труб ниже плунжерного насоса 6 непосредственно сообщено с нижним пластом 2 через отверстия 15 перфорированного хвостовика 11 и заколонное пространство 16 колонны труб 4 ниже пакера 5.

Заколонное пространство 17 колонны труб 4 выше пакера 5 сообщено с верхним пластом 1.

Установка работает следующим образом.

Перед запуском установки в работу производят компоновку установки в скважине 3, как показано на чертеже.

Для этого установку в собранном виде спускают в скважину до опоры перфорированного хвостовика нижним торцом в забой 12 скважины 3. Далее производят разгрузку колонны труб 4 на забой скважины 3, при этом пакер 5, выполненный в виде эластичной манжеты, сжимается, расширяясь наружу под воздействием снизу и сверху соответственно перфорированного хвостовика 11 и низа 13 колонны труб 4, выполненного в виде полого упора. Колонну труб 4 полностью разгружают на забой 12 скважины 3, при этом пакер 5 герметично прижимается к внутренним стенкам скважины 3, разделяя заколонные пространства 16 и 17 колонны труб 4.

После этого обвязывают на устье скважины 3 верхний конец колонны труб 4 с выкидной линией (на чертеже не показано), а заколонное пространство 17 выше пакера 5 на устье скважины 3 соединяют с нагнетательной линией (на чертеже не показано).

После чего запускают установку в работу, при этом для добычи нефти из нефтеносного пласта 2 с устья скважины посредством колонны насосных штанг 10 приводят в действие поршень 7 плунжерного насоса 6, установленного в составе колонны труб 4. Поршень 7 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение. В процессе движения поршня 7 вверх происходит всасывание нефти из нефтеносного пласта 2 через заколонное пространство 16 ниже пакера 5 и отверстия 15 перфорированного хвостовика 11 в пространство 14 колонны труб 4, при этом клапан 9 плунжерного насоса 6 закрыт.

Далее происходит перемещение насосных штанг 10 и жестко соединенного с ним поршня 7 плунжерного насоса 6 вниз, при этом клапан 9 плунжерного насоса 8 открывается и происходит заполнение внутреннего пространства 18 колонны труб 4 выше поршня 7 через внутреннее пространство последнего и его сквозные продольные каналы 8. В дальнейшем цикл работы погружного штангового насоса повторяется, при этом происходит заполнение нефтью внутреннего пространства 18 колонны труб 4 выше поршня 7 плунжерного насоса 8 и при достижении уровня нефти в колонне труб 4 устья скважины 3 происходит поступление нефти в выкидную линию.

Таким образом, происходит процесс добычи нефти из нефтеносного пласта 2, а одновременно с этим может происходить закачка жидкости (например, сточной воды) в вышележащий пласт 1 скважины 3 по нагнетательной линии (на чертеже не показано) с устья скважины 3 в заколонное пространство 17 колонны труб 4, по мере заполнения которого жидкость закачивается в пласт 1 (в зависимости от его приемистости и установленного давления нагнетания).

Предлагаемая установка для закачки жидкости в верхний пласт и добычи нефти из нижнего пласта имеет простую конструкцию, кроме того, насос глубинного исполнения устанавливается непосредственно в интервале нефтеносного пласта скважины, что позволяет повысить эффективность его работы, а возможность одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетания жидкости в другой пласт скважины позволяет расширить функциональные возможности установки.

Формула изобретения

Установка для закачки жидкости в верхний пласт и добычи нефти из нижнего пласта, содержащая колонну труб с пакером, установленным между пластами, насос, отличающаяся тем, что насос выполнен плунжерным, установленным в составе колонны труб, причем пространство колонны труб ниже насоса непосредственно сообщено с нижним пластом через заколонное пространство колонны труб ниже пакера, а заколонное пространство колонны труб выше пакера – с верхним пластом, при этом пакер выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемой снизу перфорированным хвостовиком при его опоре на забой, который снаружи телескопически надет на низ колонны труб с возможностью ограниченного перемещения вверх.

РИСУНКИ