СПОСОБ ПОДЪЕМА ПЛАСТОВОЙ ЖИДКОСТИ И НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для добычи жидкости из скважин любой глубины посредством плунжерного всасывающего устройства.

Известен способ подъема пластовой жидкости, включающий спуск плунжерного насоса в скважину, создание разрежения в призабойном пространстве, открытие клапана насоса, заполнение надплунжерного пространства жидкостью, закрытие клапана и подъем жидкости в надплунжерном пространстве на поверхность (1).

Известна установка для подъема пластовой жидкости, содержащая колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, пакер, установленный в призабойной зоне, насос с плунжером и клапанами, а также тяговый орган в виде штанги с приводным устройством (1).

Недостатками этого способа и устройства являются недостаточная производительность и низкая продольная устойчивость штанг, что ограничивает глубину подъема жидкости.

Для увеличения производительности установки известны, например, гидропоршневые агрегаты (2), для увеличения надежности подъемных органов используются, например, закачивание жидкости в полость штанг (3), установка дополнительных тяг и насосов (4), а также гибкие тяговые органы (5).

Однако эти способы и устройства отличаются сложностью конструкции и недостаточным повышением производительности.

Способ подъема пластовой жидкости и скважинная насосная установка для его осуществления (1) приняты в качестве прототипа.

Задача, решаемая изобретением, включающим способ и устройство, заключается соответственно
- в увеличении производительности процесса путем увеличения объема жидкости, поступающей в надплунжерное пространство;
- в увеличении производительности установки путем обеспечения максимального поступления жидкости в надплунжерное пространство и повышении возможной глубины добычи жидкости путем повышения устойчивости тягового органа за счет его натяжения, а также упрощение конструкции.

Эта задача решается следующим образом.

В известном способе подъема пластовой жидкости, включающем спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, создание плунжером разрежения в призабойном пространстве, открытие клапана, заполнение надплунжерного пространства жидкостью, закрытие клапана и поднятие жидкости в надплунжерном пространстве на поверхность, согласно изобретению обеспечивают доступ жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространство и дополнительно из межтрубного пространства в надплунжерную полость колонны насосно-компрессорных труб, при этом клапаны открывают и закрывают принудительным воздействием.

В известной скважинной насосной установке, содержащей колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, пакер, установленный в призабойной зоне, всасывающее устройство с плунжером и клапаном, а также тяговый орган с приводным устройством, согласно изобретению плунжер всасывающего устройства размещен непосредственно в колонне насосно-компрессорных труб, а клапан смонтирован в расточке плунжера, в пакере выполнены каналы, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, в плунжере выполнены каналы, соединяющие подплунжерное пространство с подклапанным, а в колонне насосно-компрессорных труб выше пакера выполнены отверстия, соединяющие межтрубное пространство с внутренней полостью колонны насосно-компрессорных труб, при этом тяговый орган связан непосредственно с клапаном и выполнен в виде гибкого элемента, охватывающего холостой блок, смонтированный в призабойном пространстве и связанного с приводным устройством, одна ветвь которого несет на себе клапан, а другая пропущена через окно в пакере.

Кроме этого, для исключения налипания парафинов нефти и снижения гидравлических потерь колонна насосно-компрессорных труб выполнена из полимерных армированных труб, а плунжер и клапан выполнены из полимерных армированных материалов.

На фиг.1 изображена скважинная насосная установка в момент подъема пластовой жидкости (клапан закрыт).

На фиг. 2 изображена скважинная насосная установка в момент заполнения надплунжерного пространства пластовой жидкостью (движение плунжера вниз, клапан открыт).

Способ подъема пластовой жидкости включает спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в скважину, создание разрежения в подплунжерном пространстве при подъеме плунжера вверх, принудительное открытие клапана и заполнение надплунжерного и межтрубного пространства жидкостью из призабойной зоны, при этом обеспечивают дополнительное поступление жидкости из межтрубного пространства в надплунжерное, в том числе за счет давления пластовой жидкости.

Затем клапан принудительно закрывают и перемещают плунжер вверх, поднимая в надплунжерном пространстве жидкость, при этом жидкость из призабойной зоны также поднимается вверх в подплунжерном и в межтрубном пространстве, создавая дополнительное давление при последующем наборе жидкости в надплунжерное пространство.

Скважинная насосная установка состоит из обсадной трубы 1 с фильтром в призабойном пространстве, колонны насосно-компрессорных труб 2, опертой на пакер 3 с упором 4, смонтированным в призабойном пространстве, плунжера 5, установленного непосредственно в колонне насосно-компрессорных труб 2, при этом в плунжере 5 установлен клапан 6, имеющий возможность взаимодействия с седлом 7, выполненным на внутренней поверхности расточки плунжера 5, и с опорной площадкой 8, выполненной в нижней части плунжера 5.

В пакере 3 выполнены каналы 9, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, а в нижней части плунжера 5 выполнены каналы 10, соединяющие призабойное пространство с подклапанным. В трубе насосно-компрессорной колонны 2 выполнены отверстия 11, соединяющие межтрубное пространство с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб 2.

Клапан 6 связан с тяговым органом 12, который выполнен в виде гибкого элемента, взаимодействующего с отклоняющими роликами 13 и охватывающего холостой блок 14, смонтированный в призабойном пространстве, приводным реверсивным барабаном 15, при этом одна ветвь гибкого элемента пропущена через окно 16 пакера 3.

Скважинная насосная установка работает следующим образом.

Барабаны 15 приводят во вращение в направлении, обеспечивающем спуск плунжера 5, клапан 6 при этом упирается в опорную площадку 8 плунжера 5, увлекая его за собой. Опускание плунжера 5 происходит до его контакта с упором 4 пакера 3.

Поскольку клапан 6 опущен, обеспечивается доступ пластовой жидкости из призабойного пространства через каналы 10 и кольцевой канал между клапаном 6 и седлом 7 в надплунжерное пространство. По каналам 9 пакера 3 жидкость из призабойного пространства поступает в межтрубное, а оттуда через отверстия 11 дополнительно поступает в надплунжерное пространство. Затем барабану 15 придают обратное направление вращения, при этом ветвь гибкого элемента 12 с клапаном 6 поднимается до посадки клапана 6 в седло 7 и увлекает за собой плунжер 5, поднимая жидкость в надплунжерном пространстве. Вслед за плунжером 5 столб жидкости устремляется в подплунжерное и в межтрубное пространство. После того как плунжер 5 прошел отверстия 11 колонны насосно-компрессорных труб 2, жидкость из межтрубного пространства дополнительно поступает в подплунжерную полость, создавая условия для наиболее интенсивного заполнения надплунжерного пространства при движении плунжера вниз.

Тяговый орган 12 в виде гибкого элемента находится под натяжением, которое обеспечивается отклоняющими роликами 13, вследствие чего достигается стабильность положения тягового органа и, соответственно, обеспечивается возможность применения установки в глубинных скважинах, а также возможность работы в наклонных и криволинейных скважинах.

Насосно-компрессорная колонна 2 выполнена из полимерных армированных труб с высокой чистотой рабочих поверхностей не ниже 9 класса (см., например, (6), что исключает налипание парафинов, снижает гидравлические потери, исключает необходимость частой депарафинизации установки, увеличивая тем самым производительность скважинной установки. Плунжер 5 и клапан 6 также выполняют из полимерных армированных материалов.

Источники информации
1. Нефтепромысловое оборудование (справочник). /Под редакцией Е.И. Бухаленко. М., Недра, 1990 г., с.53, рис.2.1.

2. То же, с.169 рис.4.10.

3. Авторское свидетельство СССР 1627751 МКИ 5 F 04 В 47/02.

4. Патент России 2184271, МКИ 7 F 04 В 47/02.

5. Патент России 2114322, МКИ 6 F 04 В 47/02.

6. Патент России 2170872, МКИ 7 F 16 L 9/12.

Изобретение предназначено для использования в области нефтедобычи для добычи жидкости из скважин любой глубины посредством плунжерного всасывающего устройства. Способ подъема пластовой жидкости включает спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, создание плунжером разрежения в призабойном пространстве, открытие клапана, заполнение надплунжерного пространства жидкостью, закрытие клапана и поднятие жидкости в надплунжерном пространстве на поверхность. При этом обеспечивают доступ жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространство и дополнительно из межтрубного пространства во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб, а клапан открывают в начальный момент спуска плунжера и закрывают в начальный момент подъема плунжера принудительным воздействием. Скважинная насосная установка содержит колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, пакер, установленный в призабойной зоне, всасывающее устройство с плунжером и клапаном, а также тяговый орган с приводным устройством. Плунжер всасывающего устройства размещен непосредственно в колонне насосно-компрессорных труб. Клапан смонтирован в расточке плунжера. В пакере выполнены каналы, соединяющие призабойное пространство с межтрубным. В плунжере выполнены каналы, соединяющие подплунжерное пространство с подклапанным. В колонне насосно-компрессорных труб выше пакера выполнены отверстия, соединяющие межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб. Тяговый орган связан непосредственно с клапаном и выполнен в виде гибкого элемента, охватывающего холостой блок, смонтированный в призабойном пространстве, и связан с приводным устройством. Одна ветвь несет на себе клапан, а другая пропущена через окно в пакере. Насосно-компрессорная колонна выполнена из полимерных армированных труб, а плунжер и клапан выполнены из полимерных армированных материалов. Увеличивается производительность. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ подъема пластовой жидкости, включающий спуск всасывающего устройства с плунжером и клапанами в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, создание плунжером разрежения в призабойном пространстве, открытие клапана, заполнение надплунжерного пространства жидкостью, закрытие клапана и поднятие жидкости в надплунжерном пространстве на поверхность, отличающийся тем, что обеспечивают доступ жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространство и дополнительно из межтрубного пространства во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб, при этом клапан открывают в начальный момент спуска плунжера и закрывают в начальный момент подъема плунжера принудительным воздействием.2. Скважинная насосная установка, содержащая колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, пакер, установленный в призабойной зоне, всасывающее устройство с плунжером и клапаном, а также тяговый орган с приводным устройством, отличающаяся тем, что плунжер всасывающего устройства размещен непосредственно в колонне насосно-компрессорных труб, а клапан смонтирован в расточке плунжера, в пакере выполнены каналы, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, в плунжере выполнены каналы, соединяющие подплунжерное пространство с подклапанным, а в колонне насосно-компрессорных труб выше пакера выполнены отверстия, соединяющие межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб, при этом тяговый орган связан непосредственно с клапаном.3. Скважинная насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что тяговый орган выполнен в виде гибкого элемента, охватывающего холостой блок, смонтированный в призабойном пространстве, и связанного с приводным устройством, одна ветвь которого несет на себе клапан, а другая пропущена через окно в пакере.4. Скважинная насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что колонна насосно-компрессорных труб выполнена из полимерных армированных труб, а плунжер и клапан выполнены из полимерных армированных материалов.