Результат интеллектуальной деятельности: ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к погружным насосным установкам для закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт с целью поддержания пластового давления.

Известна погружная насосная установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт, содержащая колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с верхним и нижним пакерами, установленными выше водоносного и нефтеносного пластов соответственно, и с внутренней перегородкой между пакерами, плунжерный насос, размещенный в колонне труб выше внутренней перегородки, узел герметизации колонны труб со штангами плунжерного насоса на устье скважины, причем пространство колонны труб между плунжерным насосом и внутренней перегородкой сообщено с водоносным пластом, а заколонное пространство выше верхнего пакера - с нефтеносным пластом, при этом колонна труб выше плунжерного насоса оснащена сквозными отверстиями (Пат. №2321729 РФ, Е21В 43/14, 2006).

Недостатком известной погружной насосной установки является низкая эффективность для закачки в нефтеносный пласт больших объемов жидкости из-за ограниченной производительности применяемого в ней плунжерного насоса. К числу других недостатков установки следует отнести высокую трудоемкость и длительность монтажа ее наземной части, включающей громоздкую опорную раму, двигатель, механический редуктор и ременную передачу. И, наконец, установка характеризуется высокой металлоемкостью, поскольку спускается в скважину на колонне НКТ.

Известна скважинная насосная установка для закачки жидкости, содержащая подвешенные на колонне верхний винтовой насос и нижний винтовой насос, на котором с кольцевым зазором установлен кожух, привод винтовых насосов, полированный шток с сальником, соединяющим червячные валы винтовых насосов, и пакер между пластами, сквозь который пропущен хвостовик нижнего винтового насоса, при этом кольцевой зазор сообщает выходные радиальные отверстия нижнего винтового насоса с пазами, выполненными в пределах его входных радиальных отверстий и сообщающимися с нижним пластом через патрубок (Пат. №2284410 РФ, Е21В 43/40, 2006).

Скважинная насосная установка имеет следующие недостатки:

- малую эффективность по закачке жидкости вследствие использования в ней винтового насоса, характеризующегося низкой производительностью;

- наличие стационарного наземного оборудования (двигателя, редуктора, клиноременной передачи), удлиняющего и удорожающего процесс монтажа;

- высокую металлоемкость из-за подвески на колонне НКТ;

- эрозионный износ кожуха в области изменения направления потока жидкости с восходящего на нисходящий.

Известна погружная насосная установка для закачки жидкости, содержащая подвешенные на колонне НКТ ниже водоносного пласта двухсторонний погружной электродвигатель с верхней и нижней гидрозащитами, электроцентробежный насос с верхним входным модулем и электроцентробежный насос перевернутого типа с нижним входным модулем, погружной расходомер и хвостовик, снабженный пакером выше нефтеносного пласта (Пат. ПМ №132836 РФ, Е21В 43/14, 2013).

Недостатком погружной насосной установки является повышенная металлоемкость и громоздкость из-за наличия колонны НКТ, а также ограниченная производительность закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт, поскольку часть жидкости из водоносного пласта откачивается на поверхность.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является погружная насосная установка для закачки жидкости, включающая размещенные на колонне НКТ погружной электродвигатель с верхней и нижней гидрозащитами, входной модуль, электроцентробежный насос перевернутого типа, погружной расходомер и хвостовик с пакером, отделяющим водоносный пласт от нефтеносного пласта (Производственная компания "Борец". Установки УЭЦНВ для селективной закачки, borets.ru/technology).

Недостатком принятой в качестве прототипа погружной насосной установки для закачки жидкости является использование колонны НКТ в качестве средства для спуска, что увеличивает металлоемкость установки, а также удорожает и удлиняет процесс монтажа. Другой недостаток установки состоит в невысокой производительности по закачке, что особенно проявляется в скважинах с небольшим диаметром.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности погружной насосной установки для закачки жидкости, упрощение технологии ее монтажа на скважине и снижение металлоемкости.

Указанный технический результат достигается тем, что погружная насосная установка для закачки жидкости, содержащая средство для спуска, электродвигатель с верхней и нижней гидрозащитами, электроцентробежный насос перевернутого типа, входной модуль, и хвостовик с пакером, отделяющим водоносный пласт от нефтеносного пласта, согласно изобретению, снабжена вторым электроцентробежным насосом перевернутого типа меньшего диаметра, присоединенным к первому насосу посредством входного устройства, второй насос окружен кожухом с образованием кольцевого зазора, который гидравлически сообщен с хвостовиком, во входном устройстве выполнены радиальные каналы для поступления жидкости во второй насос и продольные каналы, соединяющие выкид первого насоса с кольцевым зазором, а средством для спуска служит грузонесущий кабель.

На фиг. 1 показан общий вид погружной насосной установки для закачки жидкости; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема монтажа и спуска установки в скважину.

Погружная насосная установка для закачки жидкости содержит расположенные сверху вниз грузонесущий кабель 1, служащий средством для спуска, грузонесущую муфту 2, верхнюю гидрозащиту 3, маслонаполненный электродвигатель 4, нижнюю гидрозащиту 5, входной модуль 6, первый электроцентробежный насос (ЭЦН) перевернутого типа 7, входное устройство 8, второй ЭЦН перевернутого типа 9 и хвостовик 10 (фиг. 1). Второй ЭЦН 9 имеет наружный диаметр меньше, чем первый ЭЦН 7, и окружен кожухом 11. Между кожухом 11 и вторым ЭЦН 9 образован кольцевой зазор 12. Входное устройство 8 имеет радиальные каналы 13 для поступления жидкости во второй ЭЦН 9 и не сообщающиеся с ними продольные каналы 14, которые соединяют выкид первого ЭЦН 7 с кольцевым зазором 12 (фиг. 2). Находящийся во входном устройстве 8 вал 15 соединен муфтами (не показаны) с валом первого ЭЦН 7 и с валом второго ЭЦН 9. Выкид из второго ЭЦН 9 и полость кольцевого зазора 12 гидравлически сообщены с хвостовиком 10. На хвостовике 10 установлен пакер 16, отделяющий водоносный пласт 17 от нефтеносного пласта 18. Пакер 16 может быть выполнен, например, из набухающего в жидкости полимерного материала. Для предупреждения засорения нефтеносного пласта 18 твердыми частицами, содержащимися в жидкости водоносного пласта 17, на выходе хвостовика 10 может быть установлен скважинный фильтр с внутренней фильтрующей поверхностью (не показан). Кроме того, погружная насосная установка может быть укомплектована погружным расходомером 19 для учета объема жидкости, закачиваемой в нефтеносный пласт, и предохранительным клапаном 20.

Погружная насосная установка для закачки жидкости работает следующим образом.

Монтаж и спуск погружной насосной установки на грузонесущем кабеле 1 выполняют с помощью мобильного комплекса на базе автомобильного шасси 22 за один подход к скважине (фиг. 3). Спуск установки завершают по достижению хвостовиком 10 нефтеносного пласта 18, после чего с помощью пакера 16 выполняют разобщение межтрубного пространства между хвостовиком 10 и скважиной 21. Затем герметизируют грузонесущий кабель 1 на устье скважины посредством специального модуля, устанавливаемого на стандартную фонтанную арматуру 23. На приведение заявляемой погружной насосной установки в рабочее состояние затрачивается существенно меньше времени, чем для прототипа, спускаемого в скважину на НКТ, что позволяет в короткие сроки приступить к закачке жидкости в нефтеносный пласт. От станции управления подводится питающее напряжение к маслонаполненному электродвигателю 4 по грузонесущему кабелю 1 и токопроводящим жилам (не показаны) в грузонесущей муфте 2 и верхней гидрозащите 3 (фиг. 1). Электродвигатель 4 приводится во вращение, которое передается через нижнюю гидрозащиту 5 и входной модуль 6 к первому ЭЦН 7, а от него через вал 15 входного устройства 8 ко второму ЭЦН 9. Напорно-расходные характеристики первого ЭЦН 7 и второго ЭЦН 9 подбираются с учетом горно-геологических условий водоносного 17 и нефтеносного 18 пластов.

Жидкость из водоносного пласта 17 всасывается через входной модуль 6 в первый ЭЦН 7, приобретает в нем необходимый напор и движется затем по продольным каналам 14 и кольцевому зазору 12 в хвостовик 10. Одновременно жидкость втекает через радиальные каналы 13 входного устройства 8 во второй ЭЦН 9, пройдя который и приобретя напор попадает в хвостовик 10. Таким образом в хвостовике 10 сливаются потоки жидкости из последовательно соединенных, но параллельно работающих первого и второго ЭЦН 7 и 9. Из хвостовика 10 жидкость попадает в нефтеносный пласт 18 через погружной расходомер 19, который осуществляет общий контроль поступающего количества жидкости. При повышенном содержании твердых частиц жидкость проходит через присоединяемый в этом случае к хвостовику фильтр и в очищенном виде попадает в нефтеносный пласт 18.

Заявляемая погружная насосная установка при ограниченном наружном диаметре имеет повышенную производительность по закачке жидкости в нефтеносный пласт за счет одновременно функционирующих первого и второго ЭЦН перевернутого типа, что позволяет в полной мере реализовывать потенциальные возможности водоносного пласта. Кроме того, в погружной насосной установке в качестве средства для спуска применяется грузонесущий кабель, благодаря чему существенно уменьшается металлоемкость установки и упрощается ее монтаж на скважине.