Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДЪЕМА ПЛАСТОВОЙ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности к добыче углеводородов из скважин малого диаметра с помощью погружных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), оснащенных термоманометрической системой (ТМС).

Известна установка для подъема нефти, состоящая из погружного малооборотного (500 об/мин) вентильного электродвигателя с гидрозащитой, оснащенного опорным модулем, одновинтового насоса, кабельной линии, подземной ТМС, напорно-компрессорных труб (НКТ), станции управления с частотным преобразователем, обеспечивающей стабильную работу вентильного электродвигателя с малыми оборотами [А. Паланджянц, Ю. Хайновский, Д. Петров. В ОАО «Оренбургнефть» протестированы одновинтовые насосы с вентильным электродвигателем // Вестник механизированной добычи. 2012. №2. С. 12-16].

Недостатками установки являются недостаточная надежность насоса, особенно при больших глубинах подвески, повышенных температурах и высоких содержаниях абразивных частиц, проблема заклинивания ротора при повторных пусках системы и большие габариты двигателя в осевом направлении.

Известна также установка для подъема пластовой жидкости, содержащая станцию управления, силовой трансформатор, силовой кабель, соединяющий наземную часть со скважинной, погружной электродвигатель с насосом и ТМС [Патент на ПМ №45871 РФ, МПК Н02Н 7/08, опубликован 27.05.2005]. Управление режимами добычи углеводородов на данной установке осуществляется за счет контроля параметров погружного электродвигателя (ПЭД), а канал связи ТМС с поверхностью использует силовые цепи питания погружного электродвигателя и его заземленный корпус.

К недостаткам такой установки относится сложность эксплуатации ТМС из-за возможных перенапряжений, что снижает надежность установки и уменьшает время наработки на отказ.

Наиболее близким к предлагаемой является установка для подъема пластовой жидкости, включающая погружной электродвигатель с гидрозащитой и силовым кабелем питания, динамический насос с осевыми ступенями, станцию управления с частотным преобразователем, НКТ, систему ТМС с гидравлической линией, установленную под электродвигателем [Патент на ПМ №142460 РФ, МПК F04D 13/10, Е21В 43/00, опубликован 27.06.2014]. Электродвигатель подключен к наземной станции управления с частотным преобразователем, предназначенным для регулирования частоты его вращения в интервале от 2000 до 6000 об/мин в зависимости от показателей датчиков ТМС. Станция управления снабжена программой, которая регулирует проведение кратковременно-периодической эксплуатации по временному принципу и по показаниям давления на входе в систему.

Недостатками данной установки является сложность монтажа и ограниченные функциональные возможности ТМС, а также невозможность ее использования в скважинах малого диаметра из-за повышенных радиальных размеров.

Настоящее изобретение расширяет функциональные возможности ТМС за счет размещения ТМС в УЭЦН на силовом кабеле питания дополнительной линии связи для измерения давления на выходе насоса, а также позволяет монтировать оборудование на скважине, уменьшает радиальные габаритные размеры и повышает надежность работы установки благодаря предотвращению утечки жидкости при обрыве гидравлической линии.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для подъема пластовой жидкости, состоящей из погружного электродвигателя с гидрозащитой и силовым кабелем питания, насоса, станции управления с частотным преобразователем, НКТ, системы ТМС с гидравлической линией, согласно изобретению, ТМС установлена над погружным электродвигателем и через нее пропущен силовой кабель питания, при этом ТМС оснащена клапаном, предотвращающим утечку жидкости при обрыве гидравлической линии, и присоединена к погружному электродвигателю с помощью разъемного стыковочного узла.

Монтаж ТМС к УЭЦН обеспечивается за счет безфланцевого узла стыковки, позволяющего уменьшить диаметральный габарит, выдержать вес установки и обеспечить стыковку электрических выводов (контактов) силового кабеля питания при подключении к ПЭД и к гидрозащите непосредственно на скважине.

Клапан в ТМС выполнен в виде устройства-отсекателя, предназначенного для закрытия потока при условиях обрыва гидравлической линии, а именно при появлении движения жидкости в гидравлической линии и выходе ее в затрубное пространство.

Для измерения давления гидравлическая линия протянута от ТМС до выхода насоса. Другим отличием является выполнение установки с поперечным сечением, не превышающим 55 мм.

Общая схема системы ТМС представлена на чертеже.

Установка содержит ПЭД 1 с гидрозащитой 2, к которому подведена грузонесущая муфта 3, насос с выкидным модулем 4, например, центробежного типа, НКТ 5 и 14, пакер 11, размещенный между НКТ 5 и 14, станцию управления с частотным преобразователем 6, соединенную с наземной частью системы ТМС 13. Погружная часть системы ТМС 7 установлена над электродвигателем 1 и соединена с ним с помощью разъемного стыковочного узла, в качестве которого может быть использован узел с закладными элементами, изготовленный, например, по патенту №2310772 РФ. В погружной части системы ТМС 7 выполнено центральное отверстие 8, через которое пропущен силовой кабель питания 12, подключенный к ПЭД 1. Прохождение силового кабеля питания 12 внутри погружной части ТМС 7 позволяет уменьшить радиальные габариты установки до 55 мм и обеспечивает дополнительную защиту силового кабеля питания, что повышает надежность работы установки. Погружная часть системы ТМС 7 связана с выходом насоса 4 через гидравлическую линию 9, предназначенную для измерения давления на выходе насоса. Кроме того, погружная часть системы ТМС позволяет контролировать температуру и давление на приеме насоса 4. В состав ТМС входит муфта с встроенным клапаном 10, например, шаровым, предотвращающим утечку жидкости при обрыве гидравлической линии 9.

Установка работает следующим образом.

Над пакером 11 с НКТ 14 устанавливается НКТ 5, внутри которых на силовом кабеле питания 12 располагается муфта с встроенным клапаном 10, насос 4, ПЭД 1, ТМС 7, грузонесущая муфта 3. При закачке пластовая жидкость из НКТ 14 через пакер 11 поступает в муфту 10 и насос 4, а из него перекачивается на поверхность (показано стрелками).

В наземную часть ТМС 13 с датчиков ТМС 7 поступают показания, по которым с помощью станции управления 6 через силовой кабель питания 12 задается оптимальная для данной скважины работа ПЭД 1 и насоса 4. Для снятия параметра давления на выходе насоса 4 служит гидравлическая линия 9.

В процессе работы насоса 4 через муфту 10 нефть попадает в гидравлическую линию 9, которая, в свою очередь, соединена с датчиком в погружной части ТМС 7, и заполняет ее. Если в процессе спуска или эксплуатации гидравлическая линия 9 рвется, то в муфте 10 срабатывает клапан, перекрывающий канал гидравлической линии 9.

Таким образом, предлагаемая конструкция обеспечивает надежную работу установки и пригодна для эксплуатации в скважинах малого диаметра.