СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F04D13/10 

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано при ремонте скважин для очистки забоя от песчаной пробки.

Известна установка (авт. св. СССР N 1359490, кл. F 04 D 13/10, 1986), состоящая из насосного агрегата, спускаемого в скважину на подъемных трубах, электродвигатель которого выполнен с двумя приводными концами вала, верхний из которых через устройство гидрозащиты соединен с валом основного погружного центробежного насоса, а нижний (второй) конец через устройство гидрозащиты соединен с валом вспомогательного погружного центробежного насоса, расположенного ниже электродвигателя и перевернутого относительно основного, и снабжен снизу соплом-раструбом, направленным к забою скважины, для размыва и выноса песчаной пробки (прототип).

Основным недостатком установки является то, что она не предназначена для чистки уплотненных песчаных пробок, размыть которые струей жидкости не представляется возможным.

Сущность изобретения заключается в том, что в установке, содержащей размещенные в скважине подъемную колонну и насосный агрегат, включающий электродвигатель с основным и вспомогательным насосами, последний из которых установлен под электродвигателем, имеет приводной вал и связан со средством для разрушения песчаной пробки. Последнее выполнено в виде долота, установленного в нижней части установки с возможностью взаимодействия с песчаной пробкой. Долото соединено с приводным валом вспомогательного насоса при помощи турботрансформатора. Приводной вал вспомогательного насоса удлинен и снабжен дополнительными упорными и радиальными подшипниками. Таким образом по мере спуска подъемной колонны при прохождении мягких пробок последние размываются промывочной жидкостью, а при вхождении в плотные слои песчаной пробки вступает в работу долото типа РХ, которое до этого вращалось фактически вхолостую. Момент вращения на долоте автоматически начнет увеличиваться за счет снижения числа оборотов.

На фиг. 1 приведен разрез предлагаемой установки, спущенной в скважину; на фиг. 2 - разрез узла перевернутого вспомогательного насоса, роторы которого через турбомуфту соединены с долотом.

Скважинная насосная установка состоит из спускаемой в скважину колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) 1, на башмаке которой установлен насосный агрегат: основной погружной центробежный насос 2, соединенный валом через устройство 3 гидрозащиты с верхним приводным концом вала электродвигателя 4. Вал последнего имеет второй нижний приводной конец, который через устройство 5 гидрозащиты соединен с валом вспомогательного погружного центробежного насоса 6, установленного под электродвигателем 4 и перевернутого относительно основного насоса так, что подача его направлена вниз в сторону забоя. На нижнем конце вспомогательного насоса 6, на его удлиненном приводном валу, снабженном дополнительными упорными и радиальными подшипниками для снижения продольного изгиба вала, предусмотрено средство разбуривания песчаной пробки. Последнее состоит из корпуса с соплами 7, направленными на забой. Внутри его расположен также турботрансформатор 8. Параллельно с НКТ 1 в скважину спущен кабель 9, нижним концом соединенный с электродвигателем 4, а верхним через станцию 10 управления - с трансформатором 11. Кабель 9 закреплен вдоль НКТ 1 хомутами 12. Колонна НКТ 1 подвешена при помощи элеватора 13 на крюке 14 грузоподъемного устройства (вышки, мачты). Полость НКТ 1 сообщена через отвод 15 и шланги 16 с сепаратором 17, имеющим отвод 18 и трубопровод 19, сообщающий полость сепаратора 17 с затрубным пространством скважины.

Конец вала 20 нижнего приводного конца с роторами 21 соединен через турботрансформатор 8 с долотом 22, являющимся основным средством разрушения песчаной пробки, имеющим радиальные 23 и осевые 24 промывочные каналы. Турботрансформатор 8 включает в себя насосное колесо 25, устанавливаемое на ведущем валу 26, лопатки турбины 27 - на ведомом валу 28 и направляющий аппарат 29. Отвод 30 песка.

Установка работает следующим образом.

После монтажа установки на скважине в соответствии со схемой определяется минимальный начальный объем скважинной жидкости и сравнивается с фактическим. Если последний окажется меньше расчетного, в скважину доливают воду в количестве не менее разницы между ними. Определение минимального необходимого начального объема жидкости производится из учета производства как размыва, так и разбуривания песчаной пробки. Включают установку в работу в порядке, аналогичном установкам погружных электронасосов. При включении электродвигателя 4 начинают вращаться насосы 2 и 6. При этом насос 6 забирает из затрубного пространства скважины жидкость и под значительным давлением нагнетает ее на песчаную пробку, если она рыхлая, размывает ее. Одновременно жидкость вращает долото 22 фактически вхолостую. Размытый таким образом песок с жидкостью по НКТ 1 через отвод 15, шланг 16 поступает в сепаратор 17, где жидкость очищается от песка и снова направляется в затрубное пространство скважины. Песок удаляется через отвод 30. В случае встречи на своем пути более твердой песчаной пробки, которая начнет значительно тормозить долото 22, снижая его обороты, через турботрансформатор 8 большая часть мощности насоса направляется не на размыв песчаной пробки, а на силовое вращение долота 22. При этом насосное колесо 25, сидящее на ведущем валу 26, сообщает жидкости кинетическую энергию в виде скоростного напора, с которым она поступает на лопатки турбины 27 и, воздействуя на последние, совершают механическую работу, передаваемую валу 28. После турбинного колеса жидкость проходит по каналам направляющего аппарата 29, изменяющим направление потока, поступает на выходные кромки лопаток насосного колеса и вновь совершает замкнутый круг циркуляции. Таким образом происходит эффективное разбуривание песчаной пробки долотом 22. Скважинная жидкость, выходящая при этом из сопел 7, только поддерживает вынос песка с забоя скважины для направления его вместе с жидкостью указанным способом в сепаратор 17 для отстоя и последующей циркуляции.

Применение предлагаемой установки обеспечивает удаление как рыхлой, так и твердой песчаной пробки без спускоподъемных операций труб и извлечения погружного центробежного насоса из скважины.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности при капитальном ремонте для очистки забоя скважины от песчаной пробки, а также для освоения скважины. Сущность изобретения: установка содержит размещенные в скважине подъемную колонну и насосный агрегат, включающий электродвигатель с основным и вспомогательным насосами. Последний установлен под электродвигателем, имеет приводной вал и связан со средством для разрушения песчаной пробки, выполненным в виде долота. Долото соединено с приводным валом вспомогательного насоса при помощи турботрансформатора. В случае крепких пород пробку разбуривают долотом. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая размещенные в скважине подъемную колонну и насосный агрегат, включающий электродвигатель с основным и вспомогательным насосами, последний из которых установлен под электродвигателем, имеет приводной вал и связан со средством для разрушения песчаной пробки, отличающаяся тем, что средство для разрушения песчаной пробки выполнено в виде долота, установленного в нижней части установки с возможностью взаимодействия с песчаной пробкой, при этом долото соединено с приводным валом вспомогательного насоса при помощи турботрансформатора. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что приводной вал вспомогательного насоса удлинен и снабжен дополнительно упорными и радиальными подшипниками.