СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОЙ РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ Российский патент 2010 года по МПК E21B43/14 

Предложенная разработка относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к скважинным насосным установкам, обеспечивающим одновременную раздельную эксплуатацию двух пластов.

Известно «Устройство для регулирования отбора жидкости в процессе эксплуатации скважины» (патент RU №44742, Е21В 43/12, 43/14, опубл. в БИ №9 от 27.03.2005 г.), при помощи которого осуществляется способ одновременной раздельной эксплуатации двух пластов, включающий спуск колонны труб с пакером, оснащенным нижним упором, над котором размещают эластичную манжету, с хвостовиком и дорном с верхним патрубком, соединенным с колонной труб, до упора хвостовика на забой с последующим вводом в эластичную манжету под весом колонны труб дорна, до прижатия эластичной манжеты к стенкам скважины между пластами, отсоединение от патрубка дорна и извлечение из скважины колонны труб, установку в патрубок дифференциального клапана, пропускную способность которого определяют после предварительного исследования продуктивности пластов, спуск насоса и последующую эксплуатацию обоих платов одним этим насосом

Недостатками данного способа является необходимость проведения трех этапов спуско-подъемных операций: спуск и установку пакера между пластами, установку дифференциального клапана, спуск насоса, а также узкие технологические возможности: способ можно использовать только тогда, когда пластовое давление нижнего пласта больше пластового давления верхнего пласта, при этом в случае изменения соотношений пластовых давления между верхним и нижним пластом добыча из них будет неэффективна и может привести к преждевременной кольматации или обводнению одного из пластов, а также способ предполагает использования конструкций с металлоемким хвостовиком, опирающимся на забой, что делает способ в совокупности металлоемким и дорогим.

Известно также «Устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины» (патент RU №2255210, Е21В 43/14, опубл. в БИ №18 от 27.06.2005 г.), при помощи которого осуществляется способ одновременной раздельной эксплуатации двух пластов, включающий спуск колонны труб с пакером, оснащенным нижним упором, над котором размещают эластичную манжету, с хвостовиком и дороном с верхним патрубком, соединенным с регулирующим устройством, состоящим из корпуса, соединенного с пакером снизу и телескопически с колонной труб сверху, с фигурным пазом и подвижным, подпружиненным снизу патрубком с фиксирующим штифтом, взаимодействующим с фигурным пазом, снаружи, глухой перегородкой и размещенным выше клапаном внутри, разделяющие внутреннее пространство корпуса на нижнюю, среднюю и верхнюю камеры, оснащенные соответствующими рядами радиальных каналов, спуск производят до упора хвостовика на забой с последующим вводом в эластичную манжету под весом колонны труб дорна, до прижатия эластичной манжеты к стенкам скважины между пластами, спуск насоса в колонну труб для отбора продукции пластов, придание колонне труб возвратно поступательного перемещения, поле каждого их которых патрубок с внутренней полостью и фиксирующим штифтом благодаря фигурному пазу перемещается ступенчато во второе и третье положение вверх, потом резко вниз до первого положения и т.д., причем эти положения соответственно позволяют производить добычу насосом: во-первых, из верхнего пласта через верхний и средний ряды радиальных каналов; во-вторых, из верхнего пласта через верхний ряд каналов, нижнего пласта через хвостовик, нижнюю камеру, нижний ряд каналов, внутреннюю полость патрубка, средний ряд каналов и клапан; в-третьих, только из нижнего пласта через хвостовик, нижнюю камеру, нижний ряд каналов, внутреннюю полость патрубка, средний и верхний ряды каналов.

Недостатками данного способа является необходимость проведения двух этапов спуско-подъемных операций: спуск и установку пакера между пластами, спуск насоса, а также способ предполагает использования конструкций с металлоемким хвостовиком, опирающимся на забой, что делает способ в совокупности металлоемким и дорогим, при этом большая зависимость эффективности способа от человеческого фактора, если контроль за количеством возвратно-поступательных перемещений колонны труб ведется не надлежащим образом, трудно определить в каком конкретном положении находится патрубок.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является «Устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины» (патент ПМ RU №65122, Е21В 43/00, опубл. в БИ №21 от 27.07.2007 г.), при помощи которого осуществляется способ одновременной раздельной эксплуатации двух пластов, включающий спуск колонны труб с пакером, оснащенным нижним упором, над котором размещают эластичную манжету, с хвостовиком, оснащенным якорем, и верхним упором с патрубком, соединенным с регулирующим устройством, состоящим из корпуса, соединенного с пакером снизу и телескопически с колонной труб сверху, с фигурным пазом и подвижным, подпружиненным снизу патрубком с фиксирующим штифтом, взаимодействующим с фигурным пазом, снаружи, глухой перегородкой и размещенным выше клапаном внутри, разделяющие внутреннее пространство корпуса на нижнюю, среднюю и верхнюю камеры, оснащенные соответствующими рядами радиальных каналов, спуск производят до требуемого интервала установки, фиксацию якоря относительно скважины с последующим сжатием эластичной манжеты между упорами под весом колонны труб, до прижатия эластичной манжеты, принимающей форму двух направленной самоуплотняющейся манжеты, к стенкам скважины между пластами, спуск насоса в колонну труб для отбора продукции пластов, придание колонне труб возвратно поступательного перемещения, поле каждого их которых патрубок с внутренней полостью и фиксирующим штифтом благодаря фигурному пазу перемещается ступенчато во второе и третье положение вверх, потом резко вниз до первого положения и т.д., причем эти положения соответственно позволяют производить добычу насосом: во-первых, из верхнего пласта через верхний и средний ряды радиальных каналов; во-вторых, из верхнего пласта через верхний ряд каналов, нижнего пласта через хвостовик, нижнюю камеру, нижний ряд каналов, внутреннюю полость патрубка, средний ряд каналов и клапан; в-третьих, только из нижнего пласта через хвостовик, нижнюю камеру, нижний ряд каналов, внутреннюю полость патрубка, средний и верхний ряды каналов.

Недостатками данного способа является необходимость проведения двух этапов спуско-подъемных операций: спуск и установку пакера между пластами, спуск насоса, при этом большая зависимость эффективности способа от человеческого фактора: если контроль за количеством возвратно-поступательных перемещений колонны труб ведется не надлежащим образом, трудно определить в каком конкретном положении находится патрубок, у которого три положения установки.

Технической задачей изобретения являются создание способа, не зависящего от человеческого фактора из-за использования пакера имеющего два положения с возможностью программирования, простого и дешевого в использовании за счет одного спуска всего оборудования с пакером и, при необходимости, подъема за один раз применяемого для реализации способа оборудования.

Техническая задача решается способом одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, включающим спуск колонны труб с пакером, оснащенным якорем до требуемого интервала установки, фиксациею якоря с установкой пакера между пластами, спуск насоса и отбор продукции пластов, совместное или раздельное.

Новым является то, что пакер с якорем и дополнительным вращающимся электроприводом спускают на кабеле, длину которого подбирают достаточной для установки пакера между пластами, что пакер с якорем и дополнительным вращающимся электроприводом спускают на кабеле, длину которого подбирают достаточной для установки пакера между пластами с насосом, размещаемым ниже уровня жидкости обеих платов, после чего кабель крепят на колонне труб, оснащенной насосом, который выполнен электропогружным и оснащен дополнительным кабелем с производительностью достаточной для откачки продукции обоих пластов, после чего колонну труб с кабелями спускают в скважину до размещения пакера между пластами, подачей прямого напряжения по кабелю устанавливают при помощи электродвигателя пакер с якорем между пластами, а подачей напряжения по дополнительному кабелю запускают насос, в результате определяют продуктивность верхнего пласта и химико-физические свойства продукции этого пласта, после чего подачей обратного напряжения по кабелю на электропривод пакер и якорь возвращают в транспортное положение, затем по дополнительному кабелю запускают насос, в результате определяют, исходя из первого исследования, гидродинамические свойства нижнего пласта и химико-физические свойства продукции этого пласта, по результатам этих исследований подбирают периодичность установки и снятия пакера с якорем при постоянно включенном насосе для оптимальной добычи из верхнего пласта при установленном пакере до снижения уровня продукции ниже динамического уровня менее продуктивного пласта и выше верхнего насоса или из обоих пластов при снятом пакере до повышения уровня до гидродинамического уровня менее продуктивного пласта.

Новым является также то, что пакер с якорем перед спуском снизу оснащают геофизическим датчиком, например, датчиком давления, показания которого о состоянии нижнего пласта при установленном между пастами пакере с якорем передаются на поверхность по кабелю, с которым датчик электрически соединен.

Новым является также то, что исследования пластов периодически повторяют, по результатам которых корректируют производительность насоса и периодичность установки и снятия пакера с якорем при постоянно включенном насосе.

На чертеже изображена схема насосной установки для реализации способа.

Насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации верхнего 1 и нижнего 2 пластов в скважине 3 содержит колонну лифтовых труб 4, кабель 5, пакер 6 с якорем 7 и вращающимся электроприводом 8 (показаны условно), установленный между пластами 1 и 2, насосы 9 (показан условно) для откачки продукции пластов 1 и 2. Насос 9 выполнен электропогружным, соединенным с дополнительным кабелем 5', спускаемым параллельно кабелю 5 с колонной труб 4. Пакер 6 с якорем 7 снизу также могут оснащаться геофизическим датчиком 10.

Способ осуществляется следующим образом.

В результате предварительных исследований продуктивности пластов 1 и 2 подбирают по производительность насоса 9. Затем в скважину спускают на кабеле 5, достаточной длины для установки пакера 6 между пластами 1 и 2 с насосом 9, размещенным ниже уровня жидкости (на черт. не показан) в скважине 3 обеих платов 1 и 2, электропривод 8 с пакером 6, выполненный с возможностью установки вращением (см. например патент RU №2087672). Причем в пакере 6 приводной механизм (на черт. не показан) и электропривод 8 соединены жестко.

На конкретные конструкции пакера 6 автор не претендует, так как в способе, в качестве пакера 6 с электроприводом 8 и якорем 7, могут быть использованы любые технически возможные конструкции.

Затем в скважину 3 спускают колонну лифтовых труб 4 с насосом 9 совместно с кабелем 5 или кабелями 5 и 5'. По достижении интервала установки пакера 6 между пластами 1 и 2, с устья по кабелю 5 подают напряжение, которое вращает приводной механизм пакера 6 при помощи электропривода 8 и, в результате, устанавливает пакер 6 с якорем 7 между пластами 1 и 2, что фиксируется приборами (на черт. не показаны) на устье повышением потребления тока (усилие посадки пакера 6). Фиксация пакера 6 производится якорем 7, входящими в его состав пакера 6. После чего к насосу 9 по дополнительному кабелю 5' подают напряжение. В результате насос 9 откачивает продукцию верхнего пласта 2 из надпакерного пространства 11 по колонне лифтовых труб 4 на поверхность. После исследования продуктивности плата 1 по скорости снижения и восстановления (после остановки насоса 9) уровня жидкости в скважине 3 гидродинамические свойства (продуктивность, проницаемость, динамическое давление (уровень)) верхнего пласта 1. При этом если пакер 6 оборудовано геофизическим датчиком 10, его показания снимают по кабелю 5, определяя статическое давление нижнего пласта 2. После чего подачей обратного напряжения по кабелю 5 на электропривод 9 пакер 6 и якорь 7 возвращают в транспортное положение. Далее по дополнительному кабелю 5' запускают насос 9, в результате по скорости снижения и восстановления (после остановки насоса 9) уровня жидкости уровня жидкости в скважине 3 определяют, исходя из первого исследования, гидродинамические свойства нижнего пласта 2. По результатам этих исследований подбирают периодичность установки и снятия пакера 6 с якорем 7 при постоянно включенном насосе 9 для оптимальной добычи из верхнего пласта 1 при установленном пакере 6 до снижения уровня продукции ниже динамического уровня менее продуктивного пласта 1 или 2 и выше верхнего насоса 9 или из обоих пластов 1 и 2 при снятом пакере 6 до повышения уровня до гидродинамического уровня менее продуктивного пласта 1 или 2.

Рассмотрим два возможных варианта использования способа при эксплуатации скважины 3 с двумя пластами 1 и 2:

1. Когда продуктивность нижнего пласта 2 ниже продуктивности верхнего 1. В этом случае пакером 6 перекрывают внутреннее пространство скважины 3. При этом насос 9 откачивает продукцию верхнего пласта 1 до снижения уровня жидкости ниже динамического, обеспечиваемых пластовым давлением нижнего пласта 2, но выше входа насоса 9. После чего пакер 6 снимают (возвращают в транспортное положение), в результате продукция нижнего пласта 2 из-за собственного пластового давления поступает в скважину 3, откуда насосом 9 откачивается вместе с продукцией верхнего пласта 1 до достижения уровня жидкости до динамического уровня, обусловленного внутрипластовым давлением нижнего пласта 2. Далее аналогично процесс периодически повторяется.

2. Когда продуктивность нижнего пласта 2 выше продуктивности верхнего 1. В этом случае при снятом пакере 6 из скважины 3 продукции верхнего 1 и нижнего 2 пласта откачиваются насосом до повышения уровня жидкости до динамического уровня верхнего пласта 1. После чего пакером 6 перекрывают внутреннее пространство скважины 3. При этом насос 9 откачивает продукцию верхнего пласта 1 до снижения уровня жидкости ниже динамического уровня, обеспеченного пластовым давлением верхнего пласта 1, но выше входа насоса 9. После чего пакер 6 снимают (возвращают в транспортное положение), в результате продукция верхнего пласта 1 из-за собственного пластового давления поступает в скважину 3, откуда насосом 9 откачивается вместе с продукцией верхнего пласта 1. Далее аналогично процесс периодически повторяется.

Надо учитывать, что статически уровень пласта 1 или 2 выше динамического, так как в процессе эксплуатации насосом 9 внутрипластовое давление на входе в скважину 3 снижается, что и определяется исследованиями пластов 1 и 2.

Причем эти оба процесса установки и снятия пакера 6 можно механизировать, оснастив блок управления программируемым командным блоком (на черт. не показаны).

В случаях длительной эксплуатации скважины 3 с двумя пластами 1 и 2 их продуктивность (снижается уровень откачиваемой жидкости до уровня близкого к входу насоса 6) и обводненность (например, до 70-90%) изменяется. Для корректировки производительности насоса 9 и периодичности установки и снятия пакера 6 с якорем 7 при постоянно включенном насосе 9, исследования пластов 1 и 2 периодически повторяют, аналогично описанным выше методом. После чего скважину 3 эксплуатируют при новых параметрах до следующего исследования.

Для извлечения насосной установки из скважины 3 пакер 6 с якорем 7 приводом 8 возвращают в транспортное положение и всю установку извлекают из скважины.

Так как у пакера 6 только два положения (установленное (рабочее) или транспортное), поэтому в каком положении он находится, проверяется подачей напряжения по кабелю 5: если потребляемый ток растет постепенно, а потом резко возрастает, то пакер 6 был в транспортном положении; если потребляемый ток начинает расти резко, то пакер 6 с якорем 7 уже установлены. Также можно проверить обратным (реверсивным) напряжением: если потребляемый ток начинает расти резко, то пакер 6 - в транспортном положении; если потребляемый ток постепенно снижается, а потом резко возрастает (приводной механизм электропривода 9 достигает упора), то пакер 6 с якорем 7 были установлены. Поэтому невозможно ошибиться в каком положении пакер 6 находится: при подаче напряжения он переводится всегда в рабочее положение, а при подаче обратного - в транспортное.

Предлагаемый способ одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине не зависит от человеческого фактора из-за использования пакера имеющего два положения с возможностью программирования, прост и дешев в использовании за счет одного спуска всего оборудования с пакером и, при необходимости, подъема за один раз применяемого для реализации способа оборудования.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к скважинным насосным установкам для одновременной раздельной эксплуатации двух пластов. Обеспечивает повышение эффективности способа. Сущность изобретения: способ включает спуск колонны труб с пакером, оснащенным якорем до требуемого интервала установки, фиксацию якоря с установкой пакера между пластами, спуск насоса и отбор продукции пластов, совместное или раздельное. Согласно изобретению пакер с якорем и дополнительным вращающимся электроприводом спускают на кабеле, длину которого подбирают достаточной для установки пакера между пластами с насосом, размещаемым ниже уровня жидкости обеих платов. После чего кабель крепят на колонне труб, оснащенной насосом, который выполнен электропогружным и оснащен дополнительным кабелем с производительностью, достаточной для откачки продукции обоих пластов. Колонну труб с кабелями спускают в скважину до размещения пакера между пластами. Подачей прямого напряжения по кабелю устанавливают при помощи электродвигателя пакер с якорем между пластами. Подачей напряжения по дополнительному кабелю запускают насос. В результате определяют продуктивность верхнего пласта. Далее подачей обратного напряжения по кабелю на электропривод пакер и якорь возвращают в транспортное положение. Затем по дополнительному кабелю запускают насос. В результате определяют, исходя из первого исследования, гидродинамические свойства нижнего пласта. По результатам этих исследований подбирают периодичность установки и снятия пакера с якорем при постоянно включенном насосе для оптимальной добычи из верхнего пласта при установленном пакере до снижения уровня жидкости ниже динамического уровня менее продуктивного пласта и выше верхнего насоса или из обоих пластов при снятом пакере до достижения динамического уровня жидкости менее продуктивного пласта. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, включающий спуск колонны труб с пакером, оснащенным якорем до требуемого интервала установки, фиксацию якоря с установкой пакера между пластами, спуск насоса и отбор продукции пластов, совместное или раздельное, отличающийся тем, что пакер с якорем и дополнительным вращающимся электроприводом спускают на кабеле, длину которого подбирают достаточной для установки пакера между пластами с насосом, размещаемым ниже уровня жидкости обеих пластов, после чего кабель крепят на колонне труб, оснащенной насосом, который выполнен электропогружным и оснащен дополнительным кабелем с производительностью, достаточной для откачки продукции обоих пластов, после чего колонну труб с кабелями спускают в скважину до размещения пакера между пластами, подачей прямого напряжения по кабелю устанавливают при помощи электродвигателя пакер с якорем между пластами, а подачей напряжения по дополнительному кабелю запускают насос, в результате определяют продуктивность верхнего пласта, далее подачей обратного напряжения по кабелю на электропривод пакер и якорь возвращают в транспортное положение, затем по дополнительному кабелю запускают насос, в результате определяют, исходя из первого исследования, гидродинамические свойства нижнего пласта, по результатам этих исследований подбирают периодичность установки и снятия пакера с якорем при постоянно включенном насосе для оптимальной добычи из верхнего пласта при установленном пакере до снижения уровня жидкости ниже динамического уровня менее продуктивного пласта и выше верхнего насоса или из обоих пластов при снятом пакере до достижения динамического уровня жидкости менее продуктивного пласта.

2. Способ одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине по п.1, отличающийся тем, что пакер с якорем перед спуском снизу оснащают геофизическим датчиком, например датчиком давления, показания которого о состоянии нижнего пласта при установленном между пластами пакере с якорем передают на поверхность по кабелю, с которым датчик электрически соединен.

3. Способ одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине по п.1 или 2, отличающийся тем, что исследования пластов периодически повторяют, по результатам которых корректируют производительность насоса и периодичность установки и снятия пакера с якорем при постоянно включенном насосе.