Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДЪЕМА ПРОДУКЦИИ ПРИ ПАРОТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА ПЛАСТ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к техническим средствам для тепловой обработки продуктивного пласта, а также к способам и техническим средствам для подъема продукции из скважин со сверхвязкой нефтью и природными битумами.

Известен «Способ подъема нефти или теплового воздействия на пласт и устройство для его осуществления» (патент RU №2498059, МПК Е21В 43/24, Бюл. №31 от 10.11.2013), включающие устройство для подъема нефти или теплового воздействия на пласт, содержащее камеру вытеснения, колонны труб для прохода поднимаемой жидкости и подачи высокотемпературного рабочего агента в парообразном состоянии, а также приемный клапан, сообщенный с внутрискважинным пространством, и основной нагнетательный клапан, сообщенный с колонной труб для прохода поднимаемой жидкости, отличающееся тем, что основной нагнетательный клапан настроен на давление открытия, которое определено расчетным давлением в колонне труб для подачи высокотемпературного рабочего агента за вычетом противодавления в колонне труб для прохода поднимаемой жидкости, а рабочая камера снабжена дополнительным клапаном, сообщенным с внутрискважинным пространством и выполненным с возможностью открытия при давлении, превосходящем давление настройки для открытия основного нагнетательного клапана, и гидравлическим реле, сообщенным с внутрискважинным пространством и выполненным с возможностью открытия при заполнении рабочей камеры рабочим агентом и закрытия при заполнении рабочей камеры продукцией пласта, а также дросселем, сообщенным с колонной труб для подачи рабочего агента и обеспечивающим нелинейное изменение и ограничение расхода подаваемого рабочего агента, поступающего в конденсационную камеру, при открытии гидравлического реле для обеспечения снижения давления в камере до давления на забое скважины и поступления продукции пласта через всасывающий клапан в камеру при непрерывной подаче рабочего агента в камеру, причем интервалы времени выдержки реле определены: в открытом положении - временем заполнения рабочей камеры продукцией пласта, в закрытом положении - временем заполнения камеры рабочим агентом.

Недостатком данного устройства является то, что заполнение камеры вытеснения рабочим агентом осуществляется через дроссель, сообщенный с колонной труб для подачи рабочего агента, ограничивающий расход подаваемого рабочего агента в конденсационную камеру. Таким образом, при открытии гидравлического реле в забой скважины может поступить только ограниченное дросселем количество рабочего агента, недостаточное для полноценной тепловой обработки продуктивного пласта. Поэтому рабочая камера снабжена дополнительным клапаном, сообщенным с внутрискважинным пространством и выполненным с возможностью открытия при давлении, превосходящем давление настройки для открытия основного нагнетательного клапана, и полноценной тепловой обработки продуктивного пласта. Другим недостатком данного устройства является то, что для переключения режимов работы устройства необходимо перекрывать выкидную линию на устье скважины при подъеме жидкости и открывать ее при тепловой обработке пласта, что сопровождается влиянием человеческого фактора на возможность оптимизации энергопотребления и эффективность разработки месторождения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для подъема продукции при тепловом воздействии на пласт» (патент RU №2501976, МПК F04B 47/00, Бюл. №35 от 20.12.2013), содержащее камеру вытеснения, колонны труб для прохода поднимаемой жидкости и подачи рабочего агента, а также приемный клапан, сообщенный с внутрискважинным пространством, и нагнетательный клапан, сообщенный с колонной труб для прохода поднимаемой жидкости, при этом камера вытеснения снабжена дополнительным клапаном, сообщенным с внутрискважинным пространством и выполненным с возможностью открытия при давлении, превосходящем давление открытия нагнетательного клапана.

Недостатком данного устройства является то, что продолжительность теплового воздействия на пласт определяется технологическим режимом разработки месторождения, и для его соблюдения необходимо перекрывать выкидную линию на устье скважины при подъеме жидкости и открывать ее при тепловой обработке пласта в ручном режиме, поэтому имеет место человеческий фактор, как источник ошибочных действий, при оптимизации режимов разработки месторождения, увеличиваются затраты на эксплуатацию.

Техническими задачами предполагаемого изобретения являются:

- полная автоматизация паротеплового воздействия на пласт по критерию наличия жидкости в забое скважины;

- автоматическое включение режима подъема при наличии жидкости на забое скважины и автоматическое включение режима паротеплового воздействия на пласт при отсутствии жидкости на забое скважины;

- исключение влияния человеческого фактора как детерминанта отрицательного воздействия на технологические процессы паротеплового воздействия на пласт и подъема продукции с точки зрения оптимального энергопотребления и эффективности разработки месторождения.

Технические задачи решаются устройством для подъема продукции при паротепловом воздействии на пласт, содержащим камеру вытеснения, колонны труб для прохода поднимаемой жидкости и подачи рабочего агента с быстроразъемным соединением, приемный клапан, сообщенный с внутрискважинным пространством, нагнетательный клапан, сообщенный с колонной труб для прохода поднимаемой жидкости, и вентиляционный клапан рабочего агента, сообщенный с внутрискважинным пространством.

Новым является то, что устройство дополнительно оснащено нагнетательным клапаном рабочего агента, который сообщен с камерой вытеснения и расположен в пневматически управляемом блоке, объединяющем приемный клапан, вентиляционный клапан рабочего агента и нагнетательный клапан рабочего агента, быстроразъемное соединение сообщено с пневматически управляемым двухпозиционным пневматическим направляющим распределителем и механически управляемым поплавковым приводом, управляющим пилотным пневмораспределителем, своими выходами сообщенным с соответствующими управляющими входами пневматически управляемого двухпозиционного пневматического направляющего распределителя, причем управляющий пилотный механический пневмораспределитель при опорожненной камере вытеснения и крайнем нижнем положении поплавкового привода выполнен с возможностью подачи управляющего сигнала на пневматически управляемымый двухпозиционный пневматический направляющий распределитель для подачи рабочего агента на первый вход пневматически управляемого блока, открывающего вентиляционный клапан рабочего агента в забой и приемный клапан на прием жидкости из забоя, а при заполнении камеры вытеснения и крайнем верхнем положении поплавкового привода - с возможностью подачи управляющего сигнала на пневматически управляемый двухпозиционный пневматический направляющий распределитель для подачи рабочего агента на второй вход пневматически управляемого блока, для закрытия вентиляционного клапана рабочего агента и открытия нагнетательного клапана рабочего агента для вытеснения жидкости через нагнетательный клапан в выкидную линию.

На чертеже изображена схема устройства для подъема продукции при паротепловом воздействии на пласт.

Устройство для подъема продукции при паротепловом воздействии на пласт, содержит камеру вытеснения 1, колонны труб для прохода поднимаемой жидкости и подачи рабочего агента (показаны условно) с быстроразъемным соединением 2, приемный клапан 3, сообщенный с внутрискважинным пространством 4 (показано условно), нагнетательный клапан 5, сообщенный с колонной труб для прохода поднимаемой жидкости, и вентиляционный клапан рабочего агента 6, сообщенный с внутрискважинным пространством 4, нагнетательный клапан рабочего агента 7, который сообщен с камерой вытеснения 1. Быстроразъемное соединение 2 сообщено с двухпозиционным пневматическим направляющим распределителем 8 и управляющим пилотным механическим пневмораспределителем 9, своими выходами 10 и 11 сообщенным с соответствующими управляющими входами 12 и 13 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8, и управляемым поплавком 14, который расположен в камере вытеснения 1, при этом приемный клапан 3, вентиляционный клапан рабочего агента 6 и нагнетательный клапан рабочего агента 7 установлены в пневматически управляемом блоке 15 с управляющими входами 16 и 17, сообщенными с соответствующими входами вентиляционного клапана рабочего агента 6 и нагнетательным клапаном рабочего агента 7. Управляющий пилотный механический пневмораспределитель 9 при опорожненной камере вытеснения 1 и крайнем нижнем положении поплавка 14 выполнен с возможностью подачи управляющего сигнала с выхода 11 на вход 13 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8 для подачи рабочего агента на первый вход 16 управляемого блока 15, открывающего вентиляционный клапан рабочего агента 6 в забой и приемный клапан 3 на прием жидкости из забоя, а при заполнении камеры вытеснения 1 и крайнем верхнем положении поплавка 14 - с возможностью подачи управляющего сигнала с выхода 10 на вход 12 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8 для подачи рабочего агента на второй вход 17 управляемого блока 15, на закрытие вентиляционного клапана рабочего агента 6 в забой и приемного клапана 3 на прием жидкости из забоя, и на открытие нагнетательного клапана рабочего агента 7. Устройство работает следующим образом.

Устройство спускают в скважину на колонне труб для подъема продукции (показана условно). Колонну труб (показана условно) для подачи рабочего агента соединяют с устройством через быстроразъемное устройство 2 и подают рабочий агент на пневмораспределители 8 и 9. Механически управляемый поплавком 14 управляющий пилотный пневмораспределитель 9 выполняет функцию триггера и при опорожненной камере вытеснения 1 и крайнем нижнем положении поплавка 14 подает управляющий сигнал через выход 11 на вход 13 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8, который подает рабочий агент на первый вход 16 пневматически управляемого блока 15 и открывает вентиляционный клапан рабочего агента 6 в забой и приемный клапан 3 на прием жидкости из внутрискважинного пространства 4, а после заполнения камеры вытеснения 1, соответствующего крайнему верхнему положению поплавка 14, подает управляющий сигнал с выхода 10 на вход 12 пневматического двухпозиционного направляющего распределителя 8 для подачи рабочего агента на второй вход 17 пневматически управляемого блока 15 для закрытия вентиляционного клапана рабочего агента 6 и приемного клапана 3, а также на открытие нагнетательного клапана рабочего агента 7 для вытеснения жидкости через нагнетательный клапан 5 в выкидную линию. Таким образом, при отсутствии жидкости в забое скважины устройство беспрепятственно пропускает пар во внутрискважинное пространство 4 для «горячего» паротеплового воздействия на пласт, а при наличии жидкости во внутрискважинном пространстве 4 использует упругую энергию пара для подъема жидкости, а использованный «холодный пар» направляет во внутрискважинное пространство 4 для компенсации диссипации тепла в окружающую среду и поддержания температурного режима паротеплового воздействия на пласт.

Предлагаемое устройство для подъема продукции при паротепловом воздействии на пласт позволяет добиться полной автоматизации паротеплового воздействия на пласт по критерию наличия жидкости в забое скважины за счет автоматического включения режима подъема при наличии жидкости на забое скважины и автоматического включения режима паротеплового воздействия на пласт при отсутствии жидкости на забое скважины, при этом исключается человеческий фактор как детерминант отрицательного влияния на технологические процессы паротеплового воздействия на пласт и подъема продукции с точки зрения оптимального энергопотребления и эффективности разработки месторождения.