СПОСОБ РАБОТЫ ПОГРУЖНОГО НАСОСА Российский патент 2005 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для создания погружных нефтяных насосов.

Известны различные погружные нефтяные насосы для подъема пластовой жидкости: воды и нефти (см., например, Справочная книга по добычи нефти, ред. Ш.К.Гиматудинов. М.: Недра, 1984, 702 с.).

Существующие погружные насосы перекачивают наверх от 5 до 20% нефти и соответственно от 80 до 95% воды. В процессе перекачки образуется эмульсия, которую наверху разделяют, воду очищают и закачивают обратно в пласт.

Известен патент США US 5830368 «Метод глубинного разделения воды и нефти в нефтяной скважине». Bruce R.Peachey; Edmonton, Canada. Nov. 3, 1998 / Sept. 3, 1996. По данному патенту отделенная масса воды перекачивается в зону отведения, доступ к которой может осуществляться из той же самой скважины. Поток обогащенной нефти выкачивается на поверхность. В этой системе на гидроциклон подается пластовая жидкость после первого из двух насосов.

Гидроциклоны очень уязвимы на небольшое отклонение параметров функционирования. По указанному патенту циклон разделяет эмульсию на нефть и воду, созданную на первом насосе. Воду подают на второй насос.

Ближайшим техническим прототипом является «Насосная установка, насос и способ откачки текучей среды» по патенту №2090779, по заявке 95101581, приоритет 27.01.95. Опубликовано 20.09.97, Бюл. №26, 20.09.97, авторы Розин В.Ю., Мартиросов Р.Г., Дементьев В.П.

По данному изобретению невозможно производить раздельную подачу нефти и воды. С целью решения задачи раздельной подачи нефти вверх и воды (например, вниз) предлагается новый способ работы погружного насоса.

Указанная цель достигается тем, что в способе работы погружного насоса, включающем процесс последовательного всасывания и накачки промежуточной жидкости в полость воздействия на пластовую жидкость, согласно изобретению всасывание пластовой жидкости в полость воздействия осуществляют после ее разделения на воду и нефть на гравитационно-гидрофильно-гидрофобном сепараторе (далее сепаратор).

В способе работы погружного насоса, включающем процесс последовательного всасывания и накачки промежуточной жидкости в полость воздействия на пластовую жидкость, согласно изобретению последовательно осуществляют в течение, например, десяти тактов работы насоса всасывание воды из сепаратора в полость воздействия и ее накачку, после чего осуществляют, например, единичное всасывание нефти из сепаратора в полость воздействия и ее накачку.

В способе работы погружного насоса, включающем процесс последовательного всасывания и накачки промежуточной жидкости в полость воздействия на пластовую жидкость, согласно изобретению осуществляют синхронный процесс всасывания нефти и воды из сепаратора в две полости воздействия, при этом в одну полость из сепаратора всасывается и далее из нее нагнетается вода, в другую всасывается и далее из нее нагнетается нефть.

Насос и его основные элементы показаны на фиг.1, 2.

На фиг.1 рассматривается последовательность основных агрегатов в составе погружного насоса. Эта часть насоса включает элементы насоса аналогично прототипу (патент №2090779). Здесь хвостовик 1, шток-плунжер 2, система гидропривода 3; полость всасывания для составляющей пластовой жидкости 4, камера всасывания (нагнетания) для этой полости 5, фильтр 8, сепаратор 9, всасывающая коммуникация для воды 10, нагнетающая коммуникация для воды 11, всасывающая коммуникация для нефти 12, нагнетающая коммуникация для нефти 13.

На фиг.2 в отличие от фиг.1 введена дополнительная полость для воды 6; камера всасывания (нагнетания) для этой полости 7.

Работа насоса (фиг.1). Пластовая жидкость поступает на фильтр, далее на сепаратор, например, работающий по способу RU 2157716 С2 (20.10.2000, Бюл. №29), где в отдельной полости накапливается вода, в другой полости - нефть. В процессе работы автоматически (отдельная разработка) осуществляется переключение на насос полости сепаратора с накопленной нефтью или полости сепаратора с накопленной водой. Осуществляют процесс всасывания воды, например, в течение десяти тактов подряд из сепаратора 9 в полость воздействия 4 (при каждом ходе вверх шток-плунжера 2) и ее синхронную накачку в эти десять тактов подряд вытеснительной камерой 5 (при каждом ходе вниз шток-плунжера 2) и, например, одним тактом (после автоматического переключения крана) осуществляют процесс всасывания нефти из сепаратора 9 в эту же полость воздействия 4 (при ходе вверх шток-плунжера 2) и ее синхронную накачку вытеснительной камерой 5 (при ходе вниз шток-плунжера 2). При наличии отдельной камеры для воды (фиг.2) процесс идет без каких-либо переключений. В больший объем при работе насоса поступает вода. В меньший объем - нефть.

Не исключается использование иных систем сепараторов гидрофильно-гидрофобного способа разделения. Нефть всегда через насос подается вверх.

Вода также через насос подается вниз. Не исключается подача воды вверх в последовательности: нефть - вода - нефть - вода.

По описанному способу работы возможна интеграция сепаратора гидрофобно-гидрофильного механизма разделения пластовой жидкости с насосами иных типов, где отсутствует система гидропривода для циркуляции промежуточного тела (поз. 2, 3, 4, 5), например плунжерными, винтовыми, центробежными, волновыми насосами.

Для оценки технико-экономических показателей можно отметить, что при отводе воды в нижние продуктивные пласты энергозатраты уменьшаются до 60%. При раздельной подаче воды и нефти вверх исключается отложение парафинов и блокируется образование устойчивых эмульсий. Вязкость нефти и воды меньше, чем вязкость их эмульсии.

Устройство предназначено для использования в области насосостроения в погружных нефтяных насосах. Насос, который включает в себя процессы последовательного всасывания и накачки промежуточной жидкости в полость воздействия на пластовую жидкость, соединяют с гравитационным сепаратором гидрофильного-гидрофобного механизма разделения пластовой жидкости на воду и нефть. Разделенные продукты (воду и нефть) последовательно закачивают наверх или воду закачивают в нижние продуктивные пласты или в зоны отвода. Возможен режим дробной подачи наверх: вода, нефть, вода. Уменьшаются энергозатраты. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ работы погружного насоса, включающий процесс последовательного всасывания и накачки промежуточной жидкости в полость воздействия на пластовую жидкость, отличающийся тем, что всасывание пластовой жидкости в полость воздействия осуществляют после ее разделения на воду и нефть на гравитационно-гидрофильно-гидрофобном сепараторе.2. Способ работы погружного насоса по п.1, отличающийся тем, что последовательно осуществляют в течение, например, десяти тактов работы насоса всасывание воды из сепаратора в полость воздействия и ее накачку, после чего осуществляют, например, единичное всасывание нефти из сепаратора в полость воздействия и ее накачку.3. Способ работы погружного насоса по п.1, отличающийся тем, что осуществляют синхронный процесс всасывания нефти и воды из сепаратора в две полости воздействия, при этом в одну полость из сепаратора всасывается и далее из нее нагнетается вода, в другую всасывается и далее из нее нагнетается нефть.