Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ТРЕХ ПЛАСТОВ

Установка относится к технике добычи углеводородов и может быть использована при одновременно-раздельной добыче нефти из трех пластов с использованием одной скважины.

Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации трех пластов, содержащая колонну лифтовых труб, колонну полых штанг, пакер, установленный между верхним и нижним пластами, хвостовик с основным каналом, сообщенным с подпакерным пространством, и дифференциальный насос с полым плунжером с соответствующими всасывающими и нагнетательными клапанами. Нагнетательный клапан верхней секции сообщен с внутренним пространством лифтовых труб обводным каналом. Выше основного пакера размещен дополнительный пакер. Хвостовик оснащен дополнительным каналом, сообщенным с межпакерным пространством. Верхняя секция оснащена дополнительным всасывающим клапаном. Один из всасывающих клапанов насоса сообщен с надпакерным пространством, другой дополнительный канал хвостовика - с межпакерным пространством, третий через основной канал хвостовика - с подпакерным пространством, не сообщенным с другим всасывающим клапаном (патент РФ №2402677, опубл. 27.10.2010).

Недостатком известной установки является сложность ее конструкции из-за наличия большого количества каналов, необходимых для сообщения подпакерного, межпакерного и надпакерного пространств, а также наличие клапанов для разделения потоков жидкости из пластов снижает ее надежность в процессе эксплуатации. Кроме того, известная установка позволяет эксплуатировать только пласты, глубина залегания которых ограничена нагрузками на колонну штанг (до 2000 м).

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности является установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов, включающая пакер, два насоса для каждого из продуктивных пластов, установленных на колонне НКТ, пакер установлен между нижним и верхним насосами, электрический кабель. Оба насоса выполнены центробежными и связаны с одним погружным электродвигателем, электродвигатель установлен на валу, общем для обоих насосов, вал проходит сквозь пакер, электродвигатель соосно связан с центробежными насосами через вал, входной модуль верхнего насоса расположен выше пакера (патент РФ №2470144, опубл. 20.12.2012).

Недостатком известной установки является ее ненадежность из-за наличия пакера с кабельным вводом, что повышает вероятность отказа работы установки из-за нарушения целостности кабеля в процессе эксплуатации. Кроме того, ее недостатком является ограниченность применения в скважинах, где нижний пласт является низкодебитным, а верхний высокодебитным, что прямо влияет на недостаточное количество жидкости для охлаждения двигателя жидкостью нижнего пласта, при этом жидкость верхнего пласта на двигатель не попадает, так как находится выше пакера. Соответственно установка не может эксплуатировать 3 пласта в раздельном герметичном режиме.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности установки и расширение области ее использования.

Поставленная задача решается тем, что установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов из трех пластов содержит верхний пакер, установленный между пластами верхнего и среднего уровней, и нижний пакер, установленный между пластами среднего и нижнего уровней, между пакерами вблизи пласта среднего уровня установлен нижний электроцентробежный насос, входной модуль которого подсоединен к насосно-компрессорным трубам нижнего пакера, а выходной - к верхнему пакеру, вблизи пласта верхнего уровня установлен верхний электроцентробежный насос, оба насоса соосно связаны с двухсторонним погружным электродвигателем, расположенным под верхним насосом и установленным на общем для обоих насосов валу, который проходит сквозь верхний пакер, при этом в верхнем пакере выполнены отверстия для прохода жидкости из пластов среднего и нижнего уровней в надпакерное пространство.

Кроме того, верхний пакер может быть снабжен подшипниками скольжения, установленными на валу, проходящем сквозь пакер.

При этом верхний насос имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего, среднего и верхнего пластов, а нижний насос имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего и среднего пластов.

Расположение двухстороннего погружного электродвигателя под верхним насосом на общем для обоих электроцентробежных насосов валу, который проходит сквозь верхний пакер, в котором выполнены отверстия для прохода жидкости из пластов среднего и нижнего уровней в надпакерное пространство, позволяет обеспечить передачу крутящего момента одновременно обоим насосам, а также позволяет обеспечить надежность кабельного ввода и, соответственно, уменьшить количество разрывов кабеля в процессе эксплуатации, что повышает надежность работы установки. Кроме того, предлагаемое расположение двухстороннего погружного электродвигателя позволяет обеспечить добычу углеводородов из трех различных по производительности пластов вне зависимости от их расположения относительно друг друга, что позволяет значительно расширить область использования предлагаемой установки.

Выполнение в верхнем пакере отверстий для прохода жидкости из пластов среднего и нижнего уровней в надпакерное пространство позволяет повысить надежность предлагаемой установки за счет обеспечения надежной работы двухстороннего погружного электродвигателя, так как происходит его постоянное охлаждение не только жидкостью, поступающей из верхнего пласта, но и с пластов среднего и нижнего уровней, практически исключая выход двигателя из строя по причине перегрева, что кратно увеличивает наработку на отказ всей установки.

Снабжение верхнего пакера подшипниками скольжения, установленными на валу, проходящем сквозь пакер, позволяет повысить надежность работы установки за счет обеспечения передачи вращения от вала к роторам верхнего и нижнего насосов. Выполнение верхнего насоса производительностью, равной суммарной производительности нижнего, среднего и верхнего пластов, а нижнего насоса - производительностью, равной суммарной производительности нижнего и среднего пластов, позволяет обеспечить надежную работу установки при эксплуатации трех различных по производительности пластов вне зависимости от их расположения относительно друг друга, что позволяет значительно расширить область использования предлагаемой установки.

На фиг. 1 показана установка для одновременно-раздельной добычи нефти из трех пластов (стрелками показано движение нефти); на фиг. 2 схематично показан верхний пакер.

Установка размещена в эксплуатационной колонне 1 скважины для одновременно-раздельной добычи нефти из трех пластов - верхнего 2, среднего 3 и нижнего 4 уровней. Эксплуатационная колонна 1 у залегания нефтяных пластов 2, 3 и 4 уровней выполнена перфорированной для разделения продуктивных пластов скважины между пластами верхнего уровня 2 и среднего уровня 3 размещен верхний пакер 5, а между пластами среднего уровня 3 и нижнего уровня 4 размещен нижний пакер 6. Пакеры 5 и 6 закреплены на эксплуатационной колонне с помощью пакерующих резиновых узлов 7 и 8 соответственно. Вблизи пласта среднего уровня 3 между верхним пакером 5 и нижним пакером 6 установлен нижний электроцентробежный насос 9, входной модуль 10 которого подсоединен к насосно-компрессорным трубам 11 нижнего пакера 6, а выходной (не показан) - к верхнему пакеру 5. Вблизи пласта верхнего уровня 2 установлен верхний центробежный насос 12. Нижний 9 и верхний 12 электроцентробежные насосы установлены на общем для обоих насосов валу 13, который проходит сквозь верхний пакер 5. Непосредственно у пласта верхнего уровня 2 над пакером 5 и под верхним электроцентробежным насосом 12 размещен двухсторонний погружной электродвигатель 14, питаемый электрическим погружным кабелем 15. Двухсторонний погружной электродвигатель 14 установлен на валу 13, посредством которого кинематически соосно связан с верхним 12 и нижним 9 электроцентробежными насосами. Электродвигатель 14 снабжен верхней 16 и нижней 17 гидрозащитами. Входной модуль 10 нижнего насоса 9 размещен в зоне просачивания жидкости из пласта среднего уровня 3 в полость эксплуатационной колонны 1, а входной модуль 18 верхнего насоса 12 - выше зоны просачивания жидкости из пласта верхнего уровня 2. В стволе пакера 5 установлены подшипники скольжения 19 для передачи вращения от вала 13 к роторам (не показаны) верхнего 12 и нижнего 9 насосов и двухстороннему погружному электродвигателю 14. Верхний насос 12 имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего, среднего и верхнего пластов, а нижний насос 9 имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего и среднего пластов. В верхнем пакере 5 выполнены отверстия 20 для прохода жидкости из пластов среднего и нижнего уровней в надпакерное пространство.

Установка работает следующим образом.

Перед работой вся установка смонтирована на поверхности и спущена в скважину на одной колонне насосно-компрессорных труб.

В эксплуатационную колонну 1, являющуюся транзитной для нефти из пластов верхнего 2, среднего 3 и нижнего 4 уровней и выполненной в месте расположения пластов перфорированной, на колонне насосно-компрессорных труб 11 опускают нижний пакер 6 для разделения пластов нижнего 4 и среднего 3 уровней и верхний пакер 5 для разделения пластов верхнего 2 и среднего 3 уровней, и размещенные на общем усиленном валу 13 по обе стороны от верхнего пакера 5 нижний 9 и верхний 12 электроцентробежные насосы. На валу 13 между верхним насосом 12 и верхним пакером 5 установлен двухсторонний погружной электродвигатель 14 с верхней 16 и нижней 17 гидрозащитами. Установку размещают так, чтобы электродвигатель 14 находился в зоне просачивания жидкости в эксплуатационную колонну 1 из пласта верхнего уровня 2, и поток жидкости из пласта верхнего уровня 2, и поток из пласта среднего уровня 3, который проходит через отверстия 20 в верхнем пакере 5, омывал и охлаждал электродвигатель 14. Вместе с установкой в скважину опускается уже установленный в кабель-канал погружной электрический кабель 15, подключенный к погружному электродвигателю 14. Пакеры 5 и 6 закрепляют на внутренней поверхности эксплуатационной колонны 1 с помощью пакерующих резиновых узлов 7 и 8 соответственно. Включают двухсторонний погружной электродвигатель 14, и ротор двигателя начинает передавать вращение на единый вал 13. Подшипники скольжения 19, установленные на валу 13, проходящем сквозь верхний пакер 5, передают вращение на нижний 9 и верхний 12 электроцентробежные насосы. Нижний насос 9, входной модуль 10 которого подсоединен к насосно-компрессорным трубам 11 нижнего пакера 6, отбирает жидкость из пластов среднего 3 и нижнего уровня 4 и подает ее в верхний пакер 5. Поток жидкости из среднего 3 и нижнего 4 пластов проходит через отверстия 20 в верхнем пакере 5, омывая и охлаждая электродвигатель 14. Жидкость из пласта верхнего уровня 2 также омывает и охлаждает электродвигатель 14. При этом поток жидкости из всех трех пластов через входной модуль 18 верхнего насоса 12 перекачивается наверх по насосно-компрессорным трубам 11. Так как верхний насос 12 имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего, среднего и верхнего пластов, а нижний насос 9 имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего и среднего пластов, установка обеспечивает максимально возможный отбор жидкости из каждого пласта.