УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ОБРАБОТКИ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ Российский патент 1999 года по МПК E21B43/00 E21B43/25 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти и обработке призабойной зоны нефтедобывающей скважины.

Известно устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее корпус с отверстиями и размещенный в корпусе плунжер с клапанами (1).

Недостатком известного устройства является обязательное его извлечение из скважины для добычи нефти.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее заглушенный в нижней торцовой части цилиндрический корпус насоса с отверстиями в верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапанами (2).

Известное устройство позволяет одновременно обрабатывать призабойную зону скважины и отбирать нефть из скважины. Однако при достаточной очистке призабойной зоны за счет импульсов депрессии необходимость в их наличии при каждом ходе плунжера вверх отпадает. Более того, при значительной продолжительности депрессионного воздействия разрушается порода пласта в призабойной зоне, в добываемой продукции появляется песок и т. п. явления. B конечном счете скважину неизбежно приходится останавливать и менять устройство на обычный глубинный насос.

B изобретении решается задача перехода от обработки призабойной зоны к добыче нефти и наоборот без спуско-подъемных операций.

Задача решается тем, что в устройстве для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающем насос с отверстиями в верхней части корпуса насоса и с приемным клапаном и установленный в корпусе насоса с возможностью возвратно-поступательного перемещения плунжер с клапаном, согласно изобретению, между плунжером и приемным клапаном дополнительно размещен клапан-отсекатель, внутри корпуса клапана-отсекателя выполнены верхняя и нижняя группы направляющих выступов, в клапане-отсекателе размещен подпружиненный шток, выступающий над клапаном-отсекателем с возможностью контактирования с плунжером, шток имеет прорези, в которых находится верхняя группа направляющих выступов, в нижней части зубья со скосами и уступы между зубьями, под штоком размещен шток-толкатель, имеющий в верхней части зубья со скосами с обратным направлением относительно скосов зубьев штока, и пазы между зубьями, в которых находится нижняя группа направляющих выступов, нижняя часть штока-толкателя размещена с возможностью вертикального перемещения в отверстии седла клапана-отсекателя, под седлом на перфорированной пластине размещена пружина, подпирающая шарик, контактирующий с отверстием в седле.

Признаками изобретения являются:
1. насос с отверстиями в верхней части корпуса насоса;
2. приемный клапан;
3. установленный в корпусе насоса с возможностью возвратно-поступательного перемещения плунжер с клапаном;
4. размещение между плунжером и приемным клапаном клапана-отсекателя:
5. выполнение внутри корпуса клапана-отсекателя верхней и нижней групп направляющих выступов;
6. размещение в клапане-отсекателе подпружиненного штока, выступающего над клапаном-отсекателем с возможностью контактирования с плунжером;
7. наличие на штоке прорезей, в которых находится верхняя группа направляющих выступов, в нижней части зубьев со скосами и уступов между зубьями;
8. размещение под штоком штока-толкателя, имеющего в верхней части зубья со скосами с обратным направлением относительно скосов зубьев штока, и пазов между зубьями, в которых находится нижняя группа направляющих выступов;
9. размещение с возможностью вертикального перемещения в отверстии седла клапана-отсекателя нижней части штока-толкателя;
10. размещение под седлом на перфорированной пластине пружины, подпирающей шарик, контактирующий с отверстием в седле.

Признаки 1 - 3 являются общими с прототипом, признаки 4-10 являются существенными отличительными признаками изобретения.

При работе нефтедобывающей скважины происходит постепенное снижение продуктивности. Применяемые для интенсификации работы скважины устройства имплозийного действия вызывают мгновенные разрежения на забое скважины, способствуют выносу в скважину кольматирующих веществ, очистке призабойной зоны и увеличению дебита скважины. Однако, как правило, после имплозийного воздействия бывает необходимо менять имплозийное оборудование на насосное и только после этого приступать к добыче нефти. Такая замена оборудования приводит к частичной потере достигнутого эффекта по интенсификации работы скважины, отнимает время, удорожает производство. В предлагаемом устройстве совмещено оборудование для добычи нефти в виде глубинного насоса и узлы для перевода его на имплозийное воздействие и обратно. Т. е. подземное оборудование без подъема на поверхность может быть переведено или на режим отбора продукции скважины или на режим имплозийной обработки призабойной зоны. При этом при имплозийной обработке скважины добыча нефти из скважины сохраняется.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 представлено устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее корпус насоса 1 с отверстиями 2 в верхней части, приемный клапан 3, плунжер 4 с клапаном 5 и клапан-отсекатель 6. Корпус 7 клапана-отсекателя 6 снабжен отверстиями 8. Внутри корпуса 7 клапана-отсекателя 6 выполнены верхняя 9 и нижняя группа направляющих выступов 10. Верхняя 9 и нижняя группа направляющих выступов 10 конструктивно представляют собой болты, ввернутые в отверстия корпуса 7. B клапане-отсекателе 6 размещен шток 11, подпружиненный пружиной 12. Шток 11 выступает над клапаном-отсекателем 6 с возможностью контактирования с плунжером 4. Шток 11 имеет прорези 13, в которых находится верхняя группа направляющих выступов 9. B нижней части штока 11 выполнены зубья 14 со скосами 15 и уступы 16 между зубьями 14. Под штоком 11 размещен шток-толкатель 17, имеющий в верхней части зубья 18 со скосами 19 с обратным направлением относительно скосов 15 зубьев 14 штока 11. Между зубьями 18 выполнены пазы 20. Нижняя группа направляющих выступов 10 находится между зубьями 18 или в пазах 20. Нижняя часть штока-толкателя 17 размещена с возможностью вертикального перемещения в отверстии седла 21 клапана-отсекателя 6. Под седлом 21 на перфорированной пластине 22 размещена пружина 23, подпирающая шарик 24, установленный с возможностью перекрытия отверстия 25 в седле 21.

На фиг. 2 представлена развертка зубьев 14 со скосами 15 и уступами 16 между зубьями 14 и развертка зубьев 18 со скосами 19 с обратным направлением относительно скосов 15 зубьев 14.

Устройство работает следующим образом.

При добыче нефти из нефтедобывающей скважины (на фиг. не показана) устройство находится в состоянии, показанном на фиг. 1 и фиг. 2А.

B этом случае под действием плунжера 4, совершающего возвратно- поступательные движения вверх и вниз, происходит поступление нефти через приемный клапан 3, перфорированную пластину 22, отверстие седла 21, отверстия 8 и клапан 5 в плунжер 4 и далее к устью скважины. Отверстия 2 корпуса 1 постоянно перекрыты плунжером 4.

При переходе от добычи нефти к обработке призабойной зоны останавливают работу плунжера 4, опускают его до соприкосновения со штоком 11 и нажимают на шток 11. Пружина 12 сжимается и шток 11 перемещается вниз. От проворота шток 11 удерживается верхней группой направляющих выступов 9, находящихся в прорезях 13 (фиг. 2А). Скосы 15 зубьев 14 штока 11 давят на скосы 19 зубьев 18 штока-толкателя 17. Шток-толкатель 17 опускается и отжимает шарик 24 с пружиной 23 вниз. От проворота шток-толкатель 17 удерживается нижней группой направляющих выступов 10, находящихся между зубьями 18. Нижняя группа направляющих выступов 10 оказывается над зубьями 18 (фиг. 2Б) и перестает удерживать шток-толкатель 17 от проворота. Скосы 15 зубьев 14 штока 11 давят на скосы 19 зубьев 18 штока-толкателя 17 и разворачивают шток-толкатель 17 до упора зубьев 14 в зубья 18 (фиг. 2В). Зубья 18 размещаются в уступах 16 между зубьями 14. Нижняя группа направляющих выступов 9 оказывается над скосами 17 зубьев 16.

Плунжер 4 поднимают и устанавливают в верхнее рабочее положение, при котором отверстия 2 корпуса 1 находятся под плунжером 4, т. е. открыты. Под действием пружины 12 шток 11 поднимается. Пружина 23 давит на шарик 24, который давит на шток-толкатель 17 и поднимает его. Нижняя группа направляющих выступов 10 контактирует со скосами 19 зубьев 18, в результате чего шток-толкатель 17 поворачивается и нижняя группа направляющих выступов 10 оказывается в пазах 20 (фиг. 2Г). Шток-толкатель 17 движется вверх до перекрытия шариком 24 отверстия 25 седла 21. Нефть перестает поступать через приемный клапан 3.

Устройство начинает работать в режиме обработки призабойной зоны скважины. При перемещении плунжера 4 вверх клапан 5 закрывается. Происходит подача нефти к устью скважины и одновременное разрежение под плунжером 4. При расположении плунжера 4 выше отверстий 2 происходит резкое поступление нефти через отверстия 2 под плунжер 4, сопровождающееся резким снижением давления на забое скважины, выносом из призабойной зоны в скважину кольматирующих элементов и очисткой призабойной зоны. При перемещении плунжера 4 вниз происходит перекрытие отверстий 2, клапан 5 открывается и происходит поступление нефти в плунжер 4.

Работу оборудования в данном режиме продолжают до достаточной очистки призабойной зоны и восстановления продуктивности скважины. При этом добыча нефти продолжается.

При переходе к добыче нефти в обычном режиме вновь останавливают работу плунжера 4, опускают его до соприкосновения со штоком 11 и нажимают на шток 11. Пружина 12 сжимается и шток 11 перемещается вниз. От проворота шток 11 удерживается верхней группой направляющих выступов 9, находящихся в прорезях 13 (фиг. 2Г). Скосы 15 зубьев 14 штока 11 контактируют со скосами 19 зубьев 18 штока-толкателя 17. Шток-толкатель 17 опускается и отжимает шарик 24 с пружиной 23 вниз. От проворота шток-толкатель 17 удерживается нижней группой направляющих выступов 10, находящихся в пазах 20. Нижняя группа направляющих выступов 10 оказывается над зубьями 18 (фиг. 2Д) и перестает удерживать шток-толкатель 17 от проворота. Скосы 15 зубьев 14 штока 11 давят на скосы 19 зубьев 18 штока-толкателя 17 и разворачивают шток-толкатель 17 до упора зубьев 14 в зубья 18 (фиг. 2Е). Зубья 18 размещаются в уступах 16 между зубьями 14. Нижняя группа направляющих выступов 10 оказывается над скосами 19 зубьев 18.

Плунжер 4 поднимают и устанавливают в рабочее положение как при добыче нефти. Под действием пружины 12 шток 11 поднимается. Пружина 23 давит на шарик 24, который давит на шток-толкатель 17 и поднимает его. Нижняя группа направляющих выступов 10 контактирует со скосами 19 зубьев 18, в результате чего шток-толкатель 17 поворачивается и нижняя группа направляющих выступов 10 оказывается между зубьями 18. Шток-толкатель 17 фиксируется в нижнем положении, при котором шток-толкатель 17 отжимает шарик 24 от отверстия 25 в седле 21. Обеспечивается прохождение нефти через клапан-отсекатель 17.

Применение предложенного устройства позволит переходить от обработки призабойной зоны к добыче нефти и обратно без подъема на поверхность глубинного оборудования, повысить эффективность интенсификационных работ, сократить простои и перерывы при добыче нефти.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1656938, кл. E 21 B 43/25, опублик. 1991 г.

2. А.А.Попов. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. -М.: Недра, 1990 г., с. 106-109 - прототип.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти и обработке призабойной зоны нефтедобывающей скважины. Обеспечивает возможность перехода от обработки призабойной зоны к добыче нефти и наоборот без спуско-подъемных операций. Сущность изобретения: устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины включает насос с отверстиями в верхней части корпуса насоса и с приемным клапаном и установленный в корпусе насоса с возможностью возвратно-поступательного перемещения плунжер с клапаном. Между плунжером и приемным клапаном размещен клапан-отсекатель. Внутри корпуса клапана-отсекателя выполнены верхняя и нижняя группы направляющих выступов. В клапане-отсекателе размещен подпружиненный шток, выступающий над клапаном-отсекателем с возможностью контактирования с плунжером. Шток имеет прорези, в которых находится верхняя группа направляющих выступов, зубья со скосами и уступы между зубьями в нижней части. Под штоком размещен шток-толкатель, имеющий в верхней части зубья со скосами с обратным направлением относительно скосов зубьев штока, и пазы между зубьями, в которых находится нижняя группа направляющих выступов. Нижняя часть штока-толкателя размещена с возможностью / V/ вертикального перемещения в отверстии седла клапана-отсекателя. Под седлом на перфорированной пластине размещена пружина, подпирающая шарик, контактирующий с отверстием в седле. 2 ил.

Устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее насос с отверстиями в верхней части корпуса насоса и с приемным клапаном и установленный в корпусе насоса с возможностью возвратно-поступательного перемещения плунжер с клапаном, отличающееся тем, что между плунжером и приемным клапаном дополнительно размещен клапан-отсекатель, внутри корпуса клапана-отсекателя выполнены верхняя и нижняя группы направляющих выступов, в клапане-отсекателе размещен подпружиненный шток, выступающий над клапаном-отсекателем с возможностью контактирования с плунжером, шток имеет прорези, в которых находится верхняя группа направляющих выступов, зубья со скосами и уступы между зубьями в нижней части, под штоком размещен шток-толкатель, имеющий в верхней части зубья со скосами с обратным направлением относительно скосов зубьев штока, и пазы между зубьями, в которых находится нижняя группа направляющих выступов, нижняя часть штока-толкателя размещена с возможностью вертикального перемещения в отверстии седла клапана-отсекателя, под седлом на перфорированной пластине размещена пружина, подпирающая шарик, контактирующий с отверстием в седле.