Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА БАЙПАСИРОВАНИЯ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к нефтепогружному оборудованию и может быть использовано для подъема скважинной жидкости, замера параметров скважины без извлечения насосной установки и удержания на байпасных трубах тяжелых узлов (внутрискважинного оборудования (ВСО), или иных узлов, например перфоратора, для повышения воздействия на пласт), а также при фонтанном способе добычи нефти и при опрессовке насосно-компрессорных труб (НКТ).

Известна система байпасирования насосной установки [патент №2449117 RU, С1, опубликовано 27.04.2012, бюл. №12], состоящая из Y-блока, к которому крепятся насосная установка и байпасная колонна с воронкой, вертлюга, при этом колонна байпасных труб соединена с Y-блоком с помощью разрывной муфты и прикреплена к насосной колонне с помощью протектолайзеров с возможностью их разъединения и седла с возможностью его разъединения, причем в Y-блоке установлена пробка, а насосная колонна содержит уравновешивающий клапан.

Известна байпасная система скважинной насосной установки для одновременно-раздельной эксплуатации скважины, имеющей по меньшей мере два пласта [патент №2495280, RU, С1, опубликовано 10.10.2013, бюл. №28], состоящая из установленного на колонне труб Y-образного блока, к нижней части которого параллельно присоединены насосная установка и колонна байпасных труб с посадочным ниппелем для установки съемной глухой пробки в ниппель в Y-образном блоке над колонной байпасных труб, последняя скреплена с насосной установкой при помощи хомутов, посадочный ниппель выполнен с возможностью установки в нем геофизической пробки вместо съемной глухой пробки.

Общим недостатком описанных установок является отсутствие возможности вести добычу нефти фонтанным способом, а также недостаточная надежность и безопасность в эксплуатации.

Известна система байпасирования насосной установки (патент №2520556 RU, С2, опубликовано 27.06.2014, бюл. №18), содержащая Y-блок с пробкой, к одному выходу которого посредством патрубка, соединителя и разрывной муфты подвешена колонна байпасных труб, а ко второму выходу через патрубок, разрывную муфту и уравновешивающий клапан присоединена насосная установка, включающая погружной электродвигатель, снабженный патрубком, при этом колонна байпасных труб и насосная установка скреплены между собой протектолайзерами и седлом. Соединитель выполнен в виде двух симметричных разъемных деталей с продольным полуцилиндрическим и призматическим углублением, соединенных шарниром по свободным краям и винтами между углублениями с возможностью скрепления колонны байпасных труб с насосной установкой.

Применение соединителя, ослабленного за счет скрепления его деталей с помощью винтов, и наличие перфорации на байпасной трубе вдоль погружного электродвигателя насосной установки снижают грузонесущую способность оборудования, что не позволяет подвешивать тяжелые узлы и добывать нефть фонтанным способом.

Другим недостатком данной системы является отсутствие возможности проводить опрессовку НКТ, что снижает надежность и безопасность эксплуатации насосной установки.

Установка по патенту RU 2520556 является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.

Настоящее изобретение направлено на повышение надежности и безопасности эксплуатации насосной установки, в том числе за счет возможности проведения опрессовки НКТ, на увеличение грузонесущей способности системы байпасирования, а также на обеспечение возможности фонтанного способа добычи нефти.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в системе байпасирования насосной установки, состоящей из Y-блока с пробкой, к одному выходу которого посредством патрубка, соединителя, разрывной муфты подвешена колонна байпасных труб, а ко второму выходу через патрубок, разрывную муфту и уравновешивающий клапан присоединена насосная установка, содержащая электродвигатель с опорным патрубком, при этом колонна байпасных труб и насосная установка скреплены между собой протектолайзерами и седлом, фиксирующим опорный патрубок, согласно изобретению соединитель выполнен телескопическим и снабжен элементом блокировки в двух направлениях, сверху Y-блока размещен посадочный патрубок с возможностью размещения в нем опрессовочной пробки для проведения опрессовки НКТ или изолирующей муфты, обеспечивающей проведение добычи нефти фонтанным способом, при этом байпасные трубы вдоль всей насосной установки выполнены сплошными и соединены посредством безмуфтового газо-герметичного соединения.

Телескопический соединитель с элементом блокировки хода в двух направлениях обеспечивает регулировочную длину до 500 мм и позволяет подвешивать тяжелые узлы на байпасные трубы, а также перекачивать жидкость под давлением при фонтанном способе добычи нефти.

Применение безмуфтового газо-герметичного соединения защищает насосную установку от повреждений, а отсутствие перфорации в байпасных трубах вдоль погружного электродвигателя повышает их грузонесущую способность.

Наличие посадочного патрубка выше Y-блока позволяет при установке опрессовочной пробки проводить операции по опрессовке НКТ, а возможность установки изолирующей муфты в посадочном патрубке обеспечивает реализацию фонтанного способа перекачки жидкости. Установка опрессовочной пробки и изолирующей муфт повышают надежность и работоспособность установки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой системы байпасирования насосной установки, на фиг. 2 - поперечный разрез соединителя, на фиг. 3 - посадочный патрубок с изолирующей муфтой, на фиг. 4 - посадочный патрубок с опрессовочной пробкой.

Система байпасирования насосной установки (фиг. 1) содержит Y-блок 1 с нижними патрубками 2 и 3, в котором установлена заглушающая пробка (не показана). К патрубку 2 через соединитель 4 с разрывной муфтой 5 прикреплена байпасная линия 6, трубы которой соединены с помощью безмуфтового газо-герметичного резьбового соединения, что, в свою очередь, повышает грузоподъемность установки и позволяет вести добычу нефти фонтанным способом, а к патрубку 3 через разрывную муфту 7 и уравновешивающий клапан 8 присоединена насосная установка 9, в нижней части которой расположен электродвигатель 10, соединенный с седлом 11 с помощью опорного патрубка 12. По высоте колонны байпасных труб 6 и насосной установки 9 размещены протектолайзеры 13, соединяющие их между собой. В верхний выход 14 Y-блока 1 вкручен посадочный патрубок 15, представляющий собой трубу, в которой выполнены посадочные места для установки изолирующей муфты и опрессовочной пробки (фиг. 3, 4).

Соединитель 4 (фиг. 2) включает корпус 17, расположенный внутри него с возможностью выдвижения регулируемый шток 18, гайку упорную 19, накрученную на корпус 17 и регулируемый шток 18, и упор 20, установленный между торцом корпуса 17 и внутренним торцом гайки упорной 19. Упор 20 и гайка упорная 19 жестко фиксируют положение выдвинутого на заданное расстояние регулируемого штока 18 и служат элементами блокировки его осевого перемещения в двух направлениях. В верхней части на регулируемый шток 18 надеты эластичные кольца 21, обеспечивающие герметичность его контакта с внутренней поверхностью корпуса 17, что особенно важно при фонтанном способе добычи нефти.

Монтаж системы производится путем поэтапной сборки. Сначала в скважину на хомуте-элеваторе (не показан) спускается седло 11 с опорным патрубком 12 и установленной ниже седла 11 байпасной трубой 6, при этом к байпасной трубе 6 может быть подвешен тяжелый груз, например пакер, клапан закачки ингибитора, или другое ВСО или устройство. Затем к патрубку 12 присоединяется электродвигатель 10 с параллельно установленной байпасной трубой. После этого к электродвигателю последовательно присоединяются гидрозащита, приемное устройство, насос (не показаны) и параллельно соединенные с ними посредством протектолайзеров 13 байпасные трубы 6. На конце собранной насосной установки 9 монтируется уравновешивающий клапан 8, а к колонне байпасных труб 6 присоединяется разрывная муфта 5. На хомуте-элеваторе (не показан) подводится Y-блок 1, к которому через патрубок 2 прикручен соединитель 4, а к патрубку 3 - разрывная муфта 7. Далее разрывная муфта 7 соединяется с уравновешивающим клапаном 8, тем самым обеспечивая соединение с насосной установкой 9, а для связки колонны байпасных труб 6 соединитель 4 соединяется с разрывной муфтой 5, расположенной на колонне байпасных труб 6, при этом в соединителе 4 предварительно откручивают упор 20 с гайкой 19 и выдвигают шток регулируемый 18 на необходимую длину с последующей фиксацией его положения при закручивании упора 20 и гайки 19. После монтажа Y-блока 1 к верхнему выходу 14 прикручивается посадочный патрубок 15. Монтаж завершается присоединением колонны НКТ 16 к посадочному патрубку 15.

Колонна байпасных труб 6 имеет безмуфтовое газо-герметичное резьбовое соединение, что в сочетании с отсутствием перфорации на трубах позволяет использовать их как грузонесущие и подвешивать тяжелые узлы и оборудование (ВСО или иные узлы), а также поднимать на поверхность жидкость при фонтанном способе добычи. Кроме того, применяемое безмуфтовое соединение обеспечивает максимальное проходное сечение внутри байпасной линии для спуска геофизических приборов или иных измерительных приспособлений.

Благодаря телескопической конструкции соединителя 4 существенно увеличивается грузонесущая способность предлагаемой системы, а также появляется возможность вести добычу нефти фонтанным способом.

При фонтанном способе добычи в посадочном патрубке 15 устанавливается изолирующая муфта 22, при этом ее нижняя часть перекрывает патрубок 2 (фиг. 3). Для проведения опрессовки колонны НКТ в посадочный патрубок 15 может ставиться пробка опрессовочная 23 (фиг. 4). Благодаря дополнительным возможностям повышается надежность и безопасность эксплуатации насосной установки 9.

Система работает следующим образом.

При включении погружного электродвигателя 10 жидкость из продуктивного пласта (не показан) поднимается вверх и поступает через приемное устройство (не показано) насосной установки 9 в насос (не показан), последовательно проходит уравновешивающий клапан 8, разрывную муфту 7 и через патрубок 3 подается в Y-блок 1, откуда жидкость через посадочный патрубок 15 по колонне НКТ 16 направляется на поверхность.

В случае необходимости извлечения заглушающей пробки (не показана) из Y-блока 1, например, при измерении параметров скважины, электродвигатель 10 насосной установки 9 отключается, а жидкость из колонны НКТ 16 через уравновешивающий клапан 8 сливается в затрубное пространство. После чего заглушающая пробка извлекается из Y-блока 1 с помощью инструмента для спускоподъемных операций и открывается сквозной канал в колонну байпасных труб 6. По колонне НКТ 16 спускается каротажная пробка (не показана), которая остается в Y-блоке 1 для предотвращения перетока в колонну байпасных труб 6 при запуске насосной установки 9, и геофизический прибор, или иное измерительное приспособление, который, проходя через колонну байпасных труб 6, попадает в зону ниже насосной установки 9. Инструмент для спускоподъемных операций и каротажная пробка могут быть спущены на геофизическом кабеле, тросе, проволоке или на гибкой непрерывной колтюбинговой трубе (ГНКТ).

Далее посредством запуска электродвигателя 10 насосная установка 9 запускается в работу и проводятся исследования скважины. По завершении исследований электродвигатель 10 отключают, жидкость из НКТ 16 сливается через уравновешивающий клапан 8 в затрубное пространство, а каротажная пробка с геофизическом прибором или другим измерительным приспособлением извлекаются на поверхность. Перед следующим запуском насосной установки 9 заглушающая пробка (не показана) вновь устанавливается в Y-блок 1 с помощью спускоподъемного инструмента.

При фонтанном способе добыче заглушающая пробка (не показана) извлекается из Y-блока 1 с помощью инструмента для спускоподъемных операций. По колонне НКТ 16 на геофизическом кабеле или тросе, или проволоке, или ГНКТ спускается изолирующая муфта 22, которая устанавливается в посадочном патрубке 15 и патрубке 2, тем самым защищая насосную установку 9 при фонтанном способе добычи, а также при проведении специальных технологических операций, например по обработке призабойной зоны пласта.

При необходимости опрессовки НКТ 16 на геофизическом кабеле или тросе, или проволоке, или ГНКТ спускается опрессовочная пробка 23, которая устанавливается в посадочном патрубке 15. Опрессовочная пробка позволяет проводить опрессовку лифта НКТ 16, повышая надежность и работоспособность насосной установки 9.