СПОСОБ РАБОТЫ ПОГРУЖНОГО НАСОСА И ПОГРУЖНОЙ НАСОС Российский патент 2008 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для создания погружных нефтяных насосов с раздельной подачей нефти наверх и воды вниз в зону отвода, например для «подгона» нефти к соседней скважине.

На ряде скважин 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, 5,830,368 «Метод глубинного разделения воды и нефти в нефтяной скважине». Bruce R. Peachey; Edmonton, Canada. Nov. 3, 1998 / Sept. 3, 1996. По данному патенту на гидроциклон подается пластовая жидкость после первого из двух насосов. Отделенная масса воды перекачивается в зону отведения, доступ к которой может осуществляться из той же самой скважины. Поток обогащенной нефти выкачивается на поверхность.

Гидроциклоны очень неустойчивы в работе на небольшое отклонение параметров функционирования (соотносительность нефти, газа, воды).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу работы и взятому за прототип является способ работы погружного насоса, заключающийся в осуществлении процесса гравитационно-гидрофобно-гидрофильноо разделения пластовой жидкости с синхронным всасыванием нефти и воды в две полости воздействия с последующим раздельным нагнетанием (Перельштейн Б.Х. «Способ работы погружного насоса». Патент №2263821 от 20.04.03. Опубл. 10.11.2005. Бюл. №1).

Недостатком этого способа является то, что для его осуществления необходимо выравнивать давление в полости, нагнетающей нефть, с полостью, нагнетающую воду, т.к. воздействие происходит через промежуточную жидкость - минеральное масло. При разбалансе давлений возможно разрушение диафрагм, наполняемых промежуточной жидкостью, что усложняет способ работы из-за необходимости введения механизма выравнивания давлений, повышая тем самым энергозатраты.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, взятому за прототип, является способ работы погружного насоса, реализующий погружной насос, содержащий полости воздействия на пластовую жидкость, узел отбора воды и сепаратор (Перельштейн Б.Х. «Способ работы погружного насоса». Патент №2263821 от 20.04.03. Опубл. 10.11.2005. Бюл. №1).

Недостатком данного насоса является то, что он требует ввода дополнительного гидравлического редуктора с целью разделения подаваемого давления промежуточной жидкости - минерального масла на различные два давления: для вытеснения нефти и для вытеснения воды. В противном случае при разных противодавлениях в минеральном масле, системах нагнетания воды и нефти возможно разрушение диафрагм.

Решаемой технической задачей предлагаемого способа работы погружного насоса и его устройства является повышение эффективности.

Решаемая техническая задача в способе работы погружного насоса, включающем процесс гравитационно-гидрофобно-гидрофильного разделения пластовой жидкости с синхронным всасыванием нефти и воды в две полости воздействия с последующим раздельным нагнетанием достигается тем, что процесс нагнетания осуществляют при несвязанных противодавлениях воды и нефти в полостях их воздействия с помощью плунжерной системы, при этом воду направляют вниз по магистрали отвода, в зону отвода, а нефть направляют вверх на узел отбора нефти.

Решаемая техническая задача погружного насоса, содержащего полости воздействия на пластовую жидкость, узел отбора воды и сепаратор, достигается тем, что он содержит два плунжера, верхний и нижний, полость воздействия верхнего плунжера сообщена с верхней частью сепаратора, а полость воздействия нижнего плунжера - с нижней частью сепаратора, при этом узел отбора воды соединен через магистраль отвода воды с расположенной под пакером зоной отвода.

Для пояснения сущности рассмотрим чертеж, где: 1 - продуктивный пласт, 2 - сепаратор (зона разделения), 3 - фильтр, 4 - полость воздействия нижнего плунжера, 5 - нижний плунжер, 6 - узел отбора воды, 7 - магистраль отвода воды, 8 - обратный клапан, 9 - пакер, 10 - зона отвода, 11 - полость воздействия верхнего плунжера, 12 - верхний плунжер, 13 - полый шток плунжера, 14 - узел отбора нефти, 15 - узел отбора нефти из насосно-компрессорных труб.

Способ осуществляют следующим образом.

На процессе всасывания пластовая жидкость поступает из продуктивного пласта 1 в сепаратор (в зону разделения) 2. Проведенные эксперименты показали, что цикл разделения пластовой жидкости на воду и нефть составляет примерно 6-8 сек и именно это делает пространство, в частности, между верхним и нижним плунжерами насоса насосно-компрессорной трубы достаточно качественным сепаратором. Далее из нижней части сепаратора вода засасывается через фильтр 3 в полость воздействия 4 нижней части плунжера 5 (расстояние между фильтром 3 и полостью 4 может составлять десятки метров) и поступает на узел отбора воды 6. Процесс нагнетания воды осуществляют по магистрали 7 через обратный клапан 8 и далее воду подают под пакер 9 в зону отвода 10. Одновременно из верхней части сепаратора нефть поступает на вход в полость воздействия 11 верхнего плунжера 12 и далее нефть по полому штоку плунжера 13 подают наверх через узел отбора нефти 14. Если предусматривается обычный шток, то нефть подается в полость насосно-компрессорных труб и далее отводится через узел отбора 15.

Пример конкретного выполнения

На фазе всасывания начинают процесс разделения. Вода уходит вниз, а нефть - наверх, время цикла разделения порядка 6-8 сек. Последнее определяет производительность насоса ˜8-10 м³/в сутки. Зона гравитационно-гидрофильно-гидрофобного разделения определяется расстоянием между верхним и нижним заборниками (для воды и для нефти). Расстояние между ними (определяется в зависимости от конкретной геологической обстановки) и может составлять 5-50 м.

По описанному способу работы погружного насоса и устройству, его реализующего, возможна интеграция сепаратора гидрофобно-гидрофильного механизма разделения пластовой жидкости с насосами иных типов, например иными плунжерными, винтовыми, центробежными, волновыми насосами.

Для оценки технико-экономических показателей известных способов по сравнению с предложенным можно отметить, что при отводе воды в нижние продуктивные пласты энергозатраты уменьшаются до 60%. При раздельной подаче воды и нефти вверх блокируется образование устойчивых эмульсий, вязкость нефти и воды меньше, чем вязкость их эмульсии, уменьшается отложение парафинов. Потребность насосов подобной идеологии по России составляет порядка 40 тыс. Ожидаемая производительность подобных насосов составляет 8-10 м³/сут по входу.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для создания погружных нефтяных насосов с раздельной подачей нефти наверх и воды вниз в зону отвода, например для «подгона» нефти к соседней скважине. Пластовая жидкость за счет гравитационно-гидрофильно-гидрофобного воздействия разделяется на отрезке насосно-компрессорной трубы. Нефть поступает в полость воздействия верхнего плунжера двухплунжерной системы и подается наверх. Вода поступает в полость воздействия нижнего плунжера и подается под пакер в зону отвода для «подгона» пластовой жидкости к следующему насосу. Повышается эффективность работы насоса. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы погружного насоса, включающий процесс гравитационно-гидрофобно-гидрофильного разделения пластовой жидкости с синхронным всасыванием нефти и воды в две полости воздействия с последующим раздельным нагнетанием, отличающийся тем, что процесс нагнетания осуществляют при несвязанных противодавлениях воды и нефти в полостях их воздействия с помощью плунжерной системы, при этом воду направляют вниз по магистрали отвода, в зону отвода, а нефть направляют вверх через узел отбора нефти.2. Погружной насос, содержащий полости воздействия на пластовую жидкость, узел отбора воды и сепаратор, отличающийся тем, что он содержит два плунжера, верхний и нижний, полость воздействия верхнего плунжера сообщена с верхней частью сепаратора, а полость воздействия нижнего плунжера - с нижней частью сепаратора, при этом узел отбора воды соединен через магистраль отвода воды с расположенной под пакером зоной отвода.