Результат интеллектуальной деятельности: НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам.

Известна установка для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов, включающая колонну лифтовых труб, штанговый насос, пакер и хвостовик, у которой штанговый насос снабжен дополнительным всасывающим клапаном, размещенным на боковой стенке его цилиндра и делящим этот цилиндр по длине на две части, пропорциональные производительности пластов (патент №2221136 РФ, Е 21 В 43/14, Опубл. 10.01.2004; Бюл. №1).

Недостатком установки является то, что она не позволяет раздельный подъем и замер дебита продукции каждого из пластов, а также невозможность исследования нижнего пласта без извлечения насоса.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является скважинная штанговая насосная установка для одновременной эксплуатации двух пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, колонну штанг, пакер, хвостовик и дифференциальный насос. Причем всасывающий и нагнетательный клапаны верхней секции насоса установлены сбоку от цилиндра, а между ними размещен самоуплотняющийся пакер (книга «Одновременная раздельная эксплуатация многопластовых нефтяных месторождений», Р.А.Максутов, Б.Е.Доброскок, Ю.В.Зайцев. - М.: «Недра», 1974. - стр.89, рис.54). В этой установки производится раздельный подъем продукции пластов: нижнего - по колонне лифтовых труб, верхнего - по эксплуатационной колонне скважины.

Недостатками установки являются: сложная конструкция, невозможность глушения скважины для проведения подземных ремонтов, невозможность исследования пластов в процессе эксплуатации (определение забойных и пластовых давлений), при необходимости извлечения насоса он поднимается вместе с верхним пакером, что способствует его износу и снижению надежности работы установки, кроме того, в результате «поршневого» эффекта, создаваемого пакером при подъеме, происходит излив продукции из эксплуатационной колонны скважины. Расположение всасывающего клапана верхней секции насоса под пакером, а нагнетательного клапана - над пакером увеличивает вредное пространство насоса.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы упростить конструкцию, повысить надежность работы установки, обеспечить возможность глушения скважины при необходимости, уменьшить вредное пространство насоса, исключить излив продукции из эксплуатационной колонны скважины при подъеме установки, а также обеспечить возможность исследования обоих пластов без извлечения насоса.

Техническая задача решается насосной установкой для одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, содержащей колонну лифтовых труб, колонну штанг, пакер, хвостовик и дифференциальный насос с полым плунжером, при этом всасывающий и нагнетательный клапаны верхней секции дифференциального насоса установлены сбоку.

Новым является то, что колонна штанг выполнена полой и герметично соединена с плунжером насоса так, что полости колонны штанг и плунжера сообщены, а верхняя секция снабжена обводным каналом и имеет возможность соединения этим каналом, при ходе колонны полых штанг с плунжером вниз, с внутренним пространством лифтовых труб через нагнетательный клапан, который размещен в непосредственной близости от всасывающего клапана, при этом под плунжером установлен стержень с возможностью осевого перемещения и принудительного одновременного открытия всасывающего и нагнетательного клапанов нижней секции насоса устройства.

Новым является также то, что колонна штанг выполнена из непрерывной трубы.

На чертеже представлена принципиальная схема скважинной насосной установки для одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине.

Насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине содержит колонну лифтовых труб 1, колонну штанг 2, пакер 3, хвостовик 4 и дифференциальный насос 5 с полым плунжером 6, при этом всасывающий 7 и нагнетательный клапаны 8 верхней секции 9 дифференциального насоса 5 установлены сбоку. Колонна штанг 2 выполнена полой и герметично соединена с плунжером 6 насоса 5 так, что полости колонны штанг 2 и плунжера 6 сообщены. Верхняя секция 9 снабжена обводным каналом 10 и имеет возможность соединения этим каналом, при ходе колонны полых штанг с плунжером вниз, с внутренним пространством лифтовых труб 1 через нагнетательный клапан 8, который размещен в непосредственной близости от всасывающего клапана 7. Насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине снабжена устройством 11 для принудительного одновременного открытия всасывающего 12 и нагнетательного 13 клапанов нижней секции 14 насоса 5 в виде установленного под плунжером 6 с возможностью ограниченного осевого перемещения стержня 15 с клинообразным нижним концом 16. При этом колонна штанг 2 может быть выполнена из непрерывной трубы для снижения гидродинамического сопротивления движению жидкости и уменьшения вероятности аварийных ситуаций из-за большого количества муфтовых соединений (не показаны).

Установка работает следующим образом. В скважине 17 между вскрытыми продуктивными пластами 18 и 19 устанавливают пакер 3 с каналом для хвостовика 4. Скважинную насосную установку без плунжера 6 спускают в скважину 17 на колонне лифтовых труб 1 до входа хвостовика 4 в канал пакера 3. Затем в колонну лифтовых труб 1 спускают колонну полых штанг 2 с плунжером 6 до его входа в насос 5. Колонну полых штанг 2 приводят в возвратно-поступательное движение наземным приводом (не показан). При ходе вверх продукция нижнего пласта 19 через хвостовик 4 и всасывающий клапан 12 поступает в нижнюю секцию 14 насоса 5, одновременно продукция верхнего пласта 18 через всасывающий клапан 7 поступает в кольцевую полость верхней секции 9 насоса 5. При ходе вниз всасывающий клапан 7 закрывается и продукция нижнего пласта 19 через нагнетательный клапан 13 и полость плунжера 6 поступает в колонну полых штанг 2, по которым она поднимается на поверхность (не показана). Одновременно продукция верхнего пласта 18 из кольцевой полости верхней секции 9 насоса 5 через нагнетательный клапан 8 по обводному каналу 10 нагнетается в колонну лифтовых труб 1, по которой она поднимается на поверхность. Далее циклы повторяются.

Для проведения исследований пластов 18 и 19 установку временно останавливают. Колонну полых штанг 2 опускают вниз до упора. При этом стержень 15, установленный под плунжером 6, нижним клинообразным концом 16 смещает шарик 20 всасывающего клапана 12 с его седла 21 вбок, тем самым принудительно открывая клапан 12. Одновременно упомянутый стержень 15 верхним концом входит в проходной канал нагнетательного клапана 13 и, упираясь в шарик 22 нагнетательного клапана 13, приподнимает его с седла 23, принудительно открывая клапан 13. Таким образом устанавливается прямая гидравлическая связь с нижним пластом 19 и появляется возможность по темпу снижения уровня в полых штангах 2 (контролируемому, например, эхолотом) определять характеристики нижнего пласта 19. В этом положении имеется возможность глушения при необходимости нижнего пласта 19 закачкой жидкости глушения по полым штангам 2. Возможен и другой вариант исследований нижнего пласта 19, когда жидкость из полых штанг 2 удаляют свабом (не показан) или вытесняют сжатым газом при помощи спущенной в полые штанги гибкой трубки меньшего диаметра (не показана), после чего во время притока продукции из нижнего пласта 19 в полые штанги 2 записывают кривую восстановления уровня жидкости (КВУ) в полых штангах 2 с помощью эхолота. При этом нет необходимости в спуске полых штанг 2 до упора, так как клапаны 12 и 13 не препятствуют движению жидкости вверх. Обработкой КВУ определяют параметры нижнего пласта 19. Одновременно обычным образом может быть снята КВУ в затрубном пространстве лифтовых труб 1 скважины 17, обработкой которой определяют параметры верхнего пласта 18. Глушение верхнего пласта 18 при необходимости осуществляют обычным образом обратной промывкой (закачивая жидкость глушения в эксплуатационную колонну, при этом скважинная жидкость через клапаны 7 и 8 по каналу 10 попадает в лифтовые трубы и по ним поднимается на поверхность).

Таким образом, предлагаемая установка обеспечивает одновременную раздельную эксплуатацию двух пластов в скважине с раздельным подъемом продукции нижнего пласта - по полым штангам, верхнего - по лифтовым трубам. При этом обеспечивается возможность раздельного замера дебита каждого пласта и раздельного промыслового сбора продукции пластов при необходимости, а также возможность исследования каждого пласта в процессе эксплуатации без глушения скважины и извлечения насоса. Установка имеет повышенную надежность работы, в частности, при наличии в продукции нижнего пласта парафина и песка, поскольку парафин и песок благодаря повышенной скорости потока внутри полых штанг выносятся потоком жидкости на поверхность, кроме того, конструкция установки исключает осаждение песка из продукции нижнего пласта в зазоре между плунжером и цилиндром нижнего насоса.