Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для отвода газа из затрубного пространства нефтяной добывающей скважины

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при стравливании затрубного попутно-добываемого газа из нефтяной скважины.

Известно, что увеличение давления попутно-добываемого газа в затрубном пространстве добывающей скважины приводит к снижению динамического уровня жидкости. При значительном росте давления может привести к срыву подачи насосов из-за попадания в них газа. В целях предупреждения срыва работы насосов затрубное пространство скважины сообщают с выкидной линией на устье скважины через обратный клапан.

Известно «Устьевое оборудование насосных нефтедобывающих скважин» (патент RU № 2309240, МПК E21B 33/03, опубл. 27.10.2007 в Бюл. № 30), содержащее установленную на фланце эксплуатационной колонны планшайбу с эксцентрично расположенной муфтовой частью, предусмотренной для подключения под нагнетательную линию с колонной насосно-компрессорных труб с одной стороны, а с другой - под тройник с устьевым сальником, радиальным и вертикальным отверстиями во фланцевой части планшайбы, сообщенными с затрубным пространством и предусмотренными для установки перепускного устройства, а также для работы с исследовательскими приборами, соответственно, отличающееся тем, что в планшайбе устроен предохранительный клапан, расположенный в радиальном отверстии, выполненном во фланцевой части планшайбы с возможностью сообщения с затрубным пространством и нагнетательной линией через каналы, заложенные в теле, соответственно, фланцевой и муфтовой частей планшайбы, причем предохранительный клапан выполнен из седла и подпружиненного под седло клапана, установленного с возможностью поддержания его в рабочем положении и отключения от работы посредством прижимного винта.

Известен также «Обратный устьевой клапан нефтяной, нефтегазовой скважины» (патент RU № 2367775, МПК E21B 34/02, E21B 33/03, опубл. 20.09.2009 в Бюл. № 26), характеризующийся тем, что он включает полый корпус, оснащенный подводящим патрубком основного компонента - пластового флюида, преимущественно нефти, нефтегазовой смеси и подводящим патрубком сбрасываемого компонента, преимущественно затрубного газа, а также отводящим патрубком для смеси основного и сбрасываемого компонентов, смонтированный в корпусе обратного клапана внутренний блок с корпусом в виде стакана с, по меньшей мере, одним отверстием или каналом в его боковой стенке для отвода затрубного газа, установленный под углом к вектору потока пластового флюида и пересекающий его с образованием при этом с внутренней поверхностью стенок корпуса обратного клапана кольцевой полости, сообщающей по пластовому флюиду подводящий и отводящий патрубки, при этом обратный клапан также включает, по меньшей мере, один размещенный в стакане запорный орган, имеющий подвижную и неподвижную части и разделяющий его полость на входную перед запорным органом и рабочую за запорным органом по направлению потока затрубного газа, сообщенную с потоком пластового флюида через упомянутое отверстие или канал в боковой стенке стакана, расположенные в объемном радианном секторе угла видения упомянутой стенки из осевой точки поперечного сечения выходного устья отводящего патрубка смеси пластового флюида и затрубного газа, причем запорный орган смонтирован в стакане, по меньшей мере, с контурным опиранием его неподвижной части на упомянутую боковую стенку стакана внутреннего блока обратного клапана.

Однако использование обоих приведенных выше устройств, для реализации способа стравливания затрубного попутно-добываемого газа неэффективно при повышенных давлениях жидкости в выкидной линии. Так как давление газа не преодолевает давление в выкидной линии, что приводит к снижению динамического уровня жидкости, и к срыву подачи насоса.

Известно также «Устройство для отвода газа из затрубного пространства нефтяной скважины» (патент RU № 2567571, МПК E21B 43/00, опубл. 10.11.2015 в Бюл. № 31), включающее цилиндр насоса для входа и выхода перекачиваемой жидкости, плунжер в цилиндре, обратные клапаны, расположенные по обе стороны цилиндра и сообщающие полость цилиндра с затрубным пространством скважины, отличающееся тем, что плунжер в цилиндре, размещенном на дневной поверхности скважины, выполнен в виде двух поршней, соединенных штоком, проходящим через сальник цилиндра, по обе стороны которого к цилиндру через переключатель потока подведены линии для входа и выхода добываемой продукции, одна из которых соединена с выкидным коллектором скважины до разрывной задвижки в коллекторе, а другая после нее, к обоим торцам цилиндра через одну пару обратных клапанов подведены газовые линии от затрубного пространства, а через другую пару клапанов торцы цилиндра соединены с выкидным коллектором после разрывной задвижки, причем в торцах цилиндра установлены электрические контакты, соединенные с электромагнитным приводом переключателя потока.

Недостатком такой установки является отсутствие возможности эксплуатации оборудования в условиях высоких температур и необходимость индивидуального подбора оборудования под конкретные условия работы добывающей скважины.

Наиболее близким к предложенному изобретению, по технической сущности, является «Система добычи нефти» (патент RU № 2102584, МПК E21B 43/00, опубл. 20.01.1998 в Бюл. № 2), включающая глубинный насос с приводом, скважину, компрессор, всасывающий патрубок которого соединен с затрубным пространством скважины, подводящие и отводящие трубопроводы жидкости и газа, отличающаяся тем, что всасывающий патрубок компрессора соединен общим коллектором с затрубным пространством двух и более скважин, причем, по крайней мере, одна из скважин соединена с общим коллектором и выкидным газопроводом компрессора через регуляторы давления.

Недостатком такой системы является узкая область применения из-за отсутствия возможности эксплуатации оборудования в условиях высоких температур (более 75°С), а также сложность в настройке и обслуживании из-за необходимости индивидуального подбора оборудования под конкретные условия работы добывающих скважин.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание конструкции устройства для отвода газа из затрубного пространства нефтяной скважины, работающей при высоких температурах (более 75°С), при этом простой в настойке и обслуживании.

Техническая задача решается устройством для отвода газа из затрубного пространства нефтяной добывающей скважины, включающим двигатель и компрессор, всасывающий патрубок которого сообщен с затрубным пространством добывающей скважины, а выкидной патрубок – с отводящим трубопроводом.

Новым является то, что компрессор выполнен в виде центробежного насоса, вал которого соединен с двигателем, изготовленным в виде турбины, лопатки которой насажены на вал, при этом вход турбины сообщен с парогенератором, а выход – с нагнетательной скважиной для закачки пара в пласт.

На чертеже изображена схема устройства в разрезе.

Устройство для отвода газа из затрубного пространства нефтяной добывающей скважины (не показана) включает двигатель 1 и компрессор 2, всасывающий патрубок 3 которого сообщен с затрубным пространством (не показано) добывающей скважины, а выкидной патрубок 4 – с отводящим трубопроводом (не показан). Компрессор 2 выполнен в виде центробежного насоса, вал 5 которого соединен с двигателем 1. Двигатель 1 изготовлен в виде турбины, лопатки 6 которой насажены на вал 5. Вход 7 турбины 1 сообщен с парогенератором (не показан), а выход 8 – с нагнетательной скважиной (не показана) для закачки пара в пласт (не показан).

Устройство работает следующим образом.

Из парогенератора закачивается в нагнетательную скважину пар, который, проходя под давлением из входа 7 на выход 8 двигателя 1, вращает лопатки 6 турбины 1 вместе с валом 5. Вал 5 в свою очередь вращает крыльчатку 9 компрессора 2, который отбирает газ из затрубья добывающей скважины через всасывающий патрубок 3 и нагнетает его в отводящий трубопровод через выкидной патрубок 4.

Предлагаемое устройство для отвода газа из затрубного пространства нефтяной добывающей скважины просто в настройке и обслуживании, так как имеет небольшое количество деталей, при этом может работать при высоких температурах (более 75°С) из-за того, что турбина и центробежный насос хорошо переносят высокие температуры.