Результат интеллектуальной деятельности: Установка с винтовыми насосами для одновременной и раздельной добычи нефти из многопластовой скважины

Изобретение относится к области горного дела и предназначено для добычи высоковязкой нефти двумя винтовыми насосами одновременно и раздельно из разных пластов скважины.

Известна насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, разделенных пакером, содержащая колонну лифтовых труб, кабель, хвостовик, верхний насос с верхним приводом для откачки продукции верхнего пласта, заключенный в верхний кожух с боковым входным каналом, и нижний насос, выполненный электропогружным с электродвигателем и заключенный в нижний кожух. Кожух снабжен узлом герметизации кабеля и сообщен снизу через хвостовик с подпакерным пространством. Выход электропогружного насоса сообщен с верхним кожухом, сообщенным сверху с лифтовой колонной. Верхний насос выполнен винтовым. Нижний кожух выполнен охватывающим только электродвигатель и сообщен сверху с входом электропогружного насоса, выход которого оснащен дополнительным клапаном. (Патент RU 2368764 С1. Насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине. - МПК: Е21В 43/14. - 27.09.2009).

Известна двухмодульная винтовая насосная установка, содержащая электродвигатель с токоприемником, верхний винтовой насос с двумя последовательно расположенными рабочими винтами и обоймами, протектор, пусковую муфту, вал, шарнирные муфты, предохранительный клапан, токопровод, две фильтровые сетки, верхнюю трубу. На противоположном конце вала электродвигателя установлен нижний винтовой насос с одним рабочим винтом и обоймой с возможностью всасывания с торца и нагнетания с боковой стороны по трубе, на которой расположен обратный клапан, причем труба может соединяться с головкой и верхней трубой как разъемное, так и неразъемное. (Патент RU 88400 U1. Двухмодульная винтовая насосная установка. - МПК: F04C 2/107. - 10.11.2009).

Известна установка для одновременной добычи нефти из двух пластов, содержащая спускаемые в скважину на насосно-компрессорных трубах винтовой штанговый насос, расположенный над верхним пластом, ротор которого штангами соединен с верхним частотно-регулируемым приводом, пакер, установленный между электрическим винтовым насосом и верхним пластом, и второй частотно-регулируемый электрический винтовой насос, расположенный над нижним пластом. Опорный узел электрического винтового насоса соединен гибким валом с ротором насоса, соединенным с вентильным двигателем, оснащенным блоком телеметрии с датчиками давления, температуры и вибрации. Установка дополнительно снабжена пассивным газосепаратором, установленным под штанговым винтовым насосом с входным модулем и над выходным модулем электрического винтового насоса. Входной модуль штангового винтового насоса и выходной модуль нижнего электрического винтового насоса имеют продольные прорези для ввода нефтегазосодержащей жидкости от нижнего горизонта в надпакерную зону. (Патент RU 2630835 С1. Установка для одновременной добычи нефти из двух пластов. - МПК: Е21В 43/14, F04D 13/12. - 13.09.2017). Данная установка принята за прототип.

Основным недостатком данной насосной установки, принятой за прототип, является сложность конструкции привода штангового винтового насоса, что снижает эксплуатационные возможности установки с винтовыми насосами при одновременной или раздельной добычи высоковязкой нефти из разных пластов скважин.

Основной задачей заявляемого технического решения является улучшение эксплуатационных возможностей установки с винтовыми насосами при одновременной и раздельной добыче нефти с вязкостью до 10 000 mPas из разных пластов скважин путем упрощения конструкции привода штангового винтового насоса.

Техническим результатом является улучшение эксплуатационных возможностей установки с винтовыми насосами при одновременной и раздельной добыче высоковязкой нефти из разных пластов скважин.

Указанный технический результат достигается тем, что, в известной установке с винтовыми насосами для одновременной и раздельной добычи нефти из многопластовой скважины, содержащей спускаемые в скважину на колонне лифтовых труб частотно-регулируемый электроприводной винтовой насос, располагаемый над нижним пластом, оснащенный блоком телеметрии с датчиками давления, температуры и вибрации, соединенный кабельной линией со станцией управления, пакер, установленный между электроприводным винтовым насосом и верхним пластом, и штанговый винтовой насос с обратным шариковым клапаном во входном модуле, расположенный над верхним пластом и заключенный в кожухе, ротор которого соединен штангой с частотно-регулируемым приводом, соединенным со станцией управления, согласно предложенному техническому решению, штанга ротора штангового винтового насоса связан с ведущим валом частотно-регулируемого электропривода замкнутой приводной цепью механизма цепной передачи вращения, размещенного на фонтанной арматуре скважины, причем кабель, связывающий станцию управления с электроприводным винтовым насосом, пропущен в скважине снаружи кожуха через кабельный ввод пакера.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной установки с винтовыми насосами для одновременной и раздельной добычи нефти из многопластовой скважины, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленная установка с винтовыми насосами для одновременной и раздельной добычи нефти из многопластовой скважины может быть эффективно использована на скважинах преимущественно с высоковязкой нефтью. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На фиг. 1 схематично показана предлагаемая установка с винтовыми насосами для одновременной и раздельной добычи нефти из многопластовой скважины.

Установка с винтовыми насосами для одновременной и раздельной добычи нефти из многопластовой скважины содержит спускаемые в эксплуатационную колонну 1 скважины на колонне 2 лифтовых труб частотно-регулируемый электроприводной винтовой насос (ЭВН) 3, расположенный над нижним пластом I, у которого ротор 4 смонтирован с приводным валом электропривода 5, оснащенного блоком телеметрии с датчиками давления, температуры и вибрации, соединенный кабельной линией 6 со станцией управления 7 ЭВН 3, пакер 8 с кабельным вводом, установленный между ЭВН 3 и верхним пластом II, и штанговый винтовой насос (ШВН) 9, оснащенный обратным шариковым клапаном (ОШК) 10, расположенный над верхним пластом I, соединенным со станцией управления 11 кабелем 12. Винтовой ротор 13 ШВН 9 смонтирован со штангой 14, которая пропущена через колонну 2 лифтовых труб и связана с ведущим валом частотно-регулируемого электропривода 15 ШВН 9 замкнутой приводной цепью 16 механизма цепной передачи вращения. ШВН 9 выполнен с входным модулем 17 и заключен в кожухе 18. Радиальные каналы 19 с входного модуля 17 сообщаются с верхним пластом II скважины через надпакерную полость 20 и приемным каналом 21 входного модуля 17 ШВН 9, перекрываемым ОШК 10, а продольные каналы 22 сообщают выходной модуль ЭВН 3 через лифтовую трубу 23, установленную в пакере 8, с полостью кожуха 18, герметически соединенного торцами с лифтовой трубой 23 и колонной 2 лифтовых труб посредством переводников 24 и 25, соответственно, сообщающуюся через боковые отверстия 26 в колонне 2 лифтовых труб с выходным модулем 27. Кабельная линия 6, связывающая станцию управления 7 с ЭВН 3, пропущена в скважине снаружи кожуха 18 через кабельный ввод пакера 8. Механизм цепной передачи вращения от вала электропривода 15 на штангу 14 винтового ротора 13 ШВН 9 размещен на фонтанной арматуре 28 скважины.

Установка с винтовыми насосами для одновременной и раздельной добычи нефти из многопластовой скважины работает следующим образом.

При раздельной добыче нефти из нижнего пласта I со станции управления 7 по кабельной линии 6 включают электропривод 5 ЭВН 3, последний входным модулем забирает нефтесодержащую жидкость из нижнего пласта I и ротором 4 перекачивает ее через выходной модуль по лифтовой трубе 23, продольным каналам 22 входного модуля 17, полость кожуха 18 и боковые отверстия 26 в колонне 2 лифтовых труб в выходной модуль 27, из которого под давлением, созданным ЭВН 3, нефтесодержащая жидкость поднимается по колонне 2 лифтовых труб на поверхность скважины.

При раздельной добыче нефти из верхнего пласта II, со станции управления 11 по кабелю 12 включают электропривод 15 ШВН 9, который приводной цепью 16 механизма цепной передачи вращения от ведущего вала электропривода 15 через колонну 2 лифтовых труб приводит во вращение приводную штангу 14 с ротором 13 ШВН 9. Пластовая нефтесодержащая жидкость из верхнего пласта II забирается через надпакерную полость 20, радиальные каналы 19 и приемный канал 21 входного модуля 17 ШВН 9, перекрываемым ОШК 10, которая своим течением поднимает ОШК 10 и ротором 13 нефтесодержащая жидкость перекачивается в выходной модуль 27, из которого под давлением, созданным ШВН 9, поднимается по колонне 2 лифтовых труб на поверхность скважины.

При добыче нефти одновременно из нижнего I и верхнего II пластов скважины, со станции управления 7 по кабельной линии 6 включают ЭВН 3, а со станции управления 11 по кабелю 12 включают ШВН 9, и нефтесодержащая жидкость перекачивается выше описанными способами в выходной модуль 27, в последнем пластовые нефтесодержащие жидкости смешиваются и под общим давлением, созданным совместно ЭВН 3 и ШВН 9, смешанная нефтесодержащая жидкость поднимается по колонне 2 лифтовых труб на поверхность скважины. Для обеспечения устойчивости работы ЭВН 3 блок телеметрии контролирует давление и регулирует обороты приводного вала электропривода 5 частотным преобразователем станции управления 7, путем понижения или повышения частоты оборотов приводного вала электропривода 5, выбирая оптимальный режим забора нефтесодержащей жидкости из нижнего пласта I, не превышающий производительность насоса.

Раздельное частотное регулирование винтовых насосов дает возможность регулировать производительность скважины как на увеличение до +50%, так и на снижение до -40%. Таким образом, предложенной установкой обеспечивается одновременная и/или раздельная добычи высоковязкой нефти с вязкостью до 10 000 mPas двумя винтовыми насосами из разных пластов скважины.

Техническим эффектом предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных возможностей установки с винтовыми насосами за счет упрощения конструкции цепного привода штангового винтового насоса.