БЕСШТАНГОВАЯ СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2010 года по МПК F04B47/06 F04B43/00 

Предлагаемое изобретение относится к области скважинной добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации скважин, осложненных выпадением из нефти парафинов, асфальтенов и смол с последующим образованием из них отложений в колонне лифтовых труб.

Известно устройство для предупреждения парафиногидратообразований в скважинных трубах (авт. св. 1839043, E21B 37/00, 36/04, 1990 г.), включающее спущенный в добывающий подъемник электронагреватель с подключенным к нему кабелем, связанным со станцией управления. Недостатком устройства является то, что оно имеет низкий коэффициент теплопередачи, так как электронагреватель имеет небольшую теплообменную площадь, которая постоянно контактирует с потоком добывающего флюида и не успевает нагревать ее до оптимальной температуры. Кроме того, электронагреватели предназначены только для периодической обработки и только продуктивной зоны скважины и обладают повышенным энергопотреблением.

Известен способ депарафинизации нефтегазовых скважин и установка для его осуществления (патент РФ №2166615, МПК E21B 37/00, E21B 36/04, опубл. 10.05.2001 г.), предусматривающий проведение подготовительной операции, введение в зону возможного парафинообразования нагревательного кабеля, его нагрев с регулированием теплового режима. Недостатком способа является то, что он обладает повышенным энергопотреблением - для прогрева кабелем колонны труб по всей длине требуется высокий расход электроэнергии.

Наиболее близким устройством к заявленному по назначению и принципу действия является погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением, содержащее линейный электродвигатель и насос, при этом все устройство располагается под уровенем добываемой жидкости, а привод состоит из статора и головки возвратно-поступательного действия со стальными сердечниками внутри статора. Возвратно-поступательные движения линейного электродвигателя сопровождаются выделением тепла, что нагревает и снижает вязкость жидкости вокруг электродвигателя. В электродвигателе применяются ферромагнитные элементы, которые значительно снижают образование отложений парафина путем периодического перемагничивания в процессе питания электроэнергией (EA 009268 B1, МПК: F04B 47/06, E21B 43/00, опубл. 28.12.2007 г.). Однако нагрев добываемой жидкости и ее электромагнитная обработка производится только в зоне расположения насосной установки скважины и не исключает образования парафиноотложений при подъеме жидкости по лифтовым трубам вследствие ее постепенного охлаждения.

Цель изобретения - техническое обеспечение ступенчатого нагрева и электромагнитной обработки добываемой жидкости по всей высоте лифтовых труб. Эта цель реализуется тем, что известное погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением, содержащее линейный электродвигатель и насос, дополнено несколькими аналогичными устройствами возвратно-поступательного действия с расположением их по колонне лифтовых труб с интервалами, достаточными для поддержания температуры добываемой и поднимаемой жидкости выше температуры кристаллизации парафина, снижения ее вязкости и периодического перемагничивания для предотвращения отложения парафина по всей протяженности колонны лифтовых труб.

Бесштанговая скважинная насосная установка изображена на фиг.1, содержит насосные устройства 1, состоящие из линейного электродвигателя 2 и насоса 3, расположенные с интервалом h по колонне лифтовых труб 4 и соединенные с лифтовыми трубами с помощью переходников 5 в нижних и верхних частях насосных устройств 1, имеют станцию управления 6, которая через электрические кабели 7 подает одинаковые и одновременные команды на работу насосных устройств 1, с тем чтобы в дальнейшем насосные устройства 1 постоянно совершали работу «набор жидкости - откачка» синхронно относительно друг друга. Погружные насосные устройства 1 возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением монтируются на расстоянии h друг от друга, позволяющем поддерживать температуру добываемой жидкости выше температуры кристаллизации парафина по всей протяженности колонны лифтовых труб.

Количество монтируемых насосных устройств определяется по индивидуальным характеристикам каждой скважины и зависит от следующих факторов: дебита скважины, температуры кристаллизации парафина, температуры жидкости на приеме нижнего насосного устройства, процента обводненности добываемой жидкости, материала, из которого изготовлены лифтовые трубы, среды между обсадной колонной и колонной лифтовых труб. На фиг.2 представлена зависимость 1 температуры жидкости от высоты подъема по лифтовым трубам Т=f(H). Основным фактором, понижающим температуру жидкости при ее подъеме по колонне лифтовых труб, является естественное повышение температуры горных пород нашей Земли по направлению к ее центру. В разных зонах планеты геотермический градиент (прирост температуры на каждые 100 м углубления) меняется от 1 до 3°С (Василевский В.Н., Петров А.И. Техника и технология определения параметров скважин и пластов. Справочник, стр.11), например, для некоторых месторождений Республики Башкортостан геотермический градиент равен 2,1°С. Из-за наличия теплопроводности самой нефти и воды, колонны лифтовых труб, обсадной колонны и цементного камня температура поднимаемой жидкости постоянно понижается, становится ниже температуры кристаллизации парафина. Это ведет к образованию отложений в колонне лифтовых труб.

Для поддержания температуры жидкости не ниже температуры кристаллизации парафина (к примеру, 48°С для нефти некоторых месторождений Республики Башкортостан) насосные устройства 1 располагаются с интервалами h в точках колонны лифтовых труб, при которых температура добываемой жидкости всегда выше температуры кристаллизации, как это изображено по зависимости 2 фиг.2. В этих точках благодаря работе линейного электродвигателя насосной установки 1 температура поднимаемой жидкости значительно повышается с тем, чтоб этого нагрева хватило для поддержания температуры жидкости не ниже температуры кристаллизации парафина до следующей насосной установки.

Бесштанговая скважинная насосная установка 1 настраивается и работает в следующем порядке. Сборку установки производят с последовательным заполнением всей колонны лифтовых труб 2 жидкостью, аналогичной добываемой. Погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением 1, находящееся внизу колонны лифтовых труб 2, погружается в добывающую жидкость ниже динамического уровня. Погружные насосные устройства одновременно включаются в действие, плунжеры насосов находятся в одинаковом положении в корпусах насосов с тем, чтобы в дальнейшем насосные устройства постоянно совершали работу «набор жидкости - откачка» синхронно относительно друг друга. Через станцию управления 4 подаются одинаковые и одновременные команды на работу насосных устройств. Причем выкид нижерасположенного насосного устройства приходится на прием вышерасположенного, а требуемый напор для каждого отдельно взятого плунжерного насоса равен гидростатическому давлению столба жидкости интервала (высоты) h между насосными устройствами колонны лифтовых труб.

Представленное техническое устройство реализует поставленную цель - обеспечивается нагрев и электромагнитная обработка добываемой жидкости по всей высоте колонны лифтовых труб. Этот эффект достигнут за счет нового, на наш взгляд, технического решения: расположение нескольких устройств возвратно-поступательного действия по колонне лифтовых труб по интервалам, достаточным для нагрева и перемагничивания жидкости с тем, чтобы исключить кристаллизацию и выпадение парафинов, асфальтенов и смол по колонне лифтовых труб.

Технико-экономический эффект образуется за счет полезного использования теплоты, выделяемой при работе линейных электродвигателей, и процессов перемагничивания при их работе по всей высоте колонны лифтовых труб и исключения за счет этого образования отложений парафина в лифтовых трубах, исключения подачи ингибиторов парафиноотложения и растворителей в такие скважины. В конечном итоге повышается производительность скважины и время ее безаварийной эксплуатации.

Изобретение может быть использовано при эксплуатации скважин с тепловым воздействием на добываемую жидкость по всей протяженности колонны лифтовых труб, в частности, для исключения образования отложений в скважинном насосе, на стенках колонны лифтовых труб, например парафинов, смол и асфальтов, а также для снижения вязкости жидкости в добывающем подъемнике и призабойной зоне скважины. Бесштанговая скважинная насосная установка содержит погружные насосные устройства возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением, расположенные с интервалом по колонне лифтовых труб и соединенные с насосно-компрессорными трубами с помощью переходников в нижних и верхних частях насосных устройств. В состав устройства входит станция управления, соединенная электрическими кабелями с линейными электродвигателями насосных устройств. Изобретение обеспечивает тепловое и электромагнитное воздействие на добываемую жидкость по всей протяженности колонны лифтовых труб. 2 ил.

Бесштанговая скважинная насосная установка, содержащая погружное насосное устройство возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением, отличающаяся тем, что насосные устройства, состоящие из линейного электродвигателя и насоса расположены с интервалом по колонне лифтовых труб и соединены с лифтовыми трубами с помощью переходников в нижних и верхних частях насосных устройств, имеют станцию управления, которая через электрические кабели подает одинаковые и одновременные команды на работу насосных устройств, с тем, чтобы в дальнейшем насосные устройства постоянно совершали работу «набор жидкости - откачка» синхронно относительно друг друга, погружные насосные устройства возвратно-поступательного действия с числовым программным управлением монтируются на расстоянии друг от друга, позволяющем поддерживать температуру добываемой жидкости выше температуры кристаллизации парафина по всей протяженности колонны лифтовых труб.