УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ ИЗ ДВУХ ПЛАСТОВ СКВАЖИНЫ Российский патент 2016 года по МПК E21B43/14 E21B34/16 

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано при одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов скважины.

Известна насосная установка для эксплуатации пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, кабель, хвостовик, пакеры, установленные снаружи хвостовика между пластами и разобщающие скважину на участки, и электропогружной насос для откачки продукции пластов, с входным модулем и электродвигателем и кожух. Кожух окружает только электродвигатель вместе с кабелем, заканчивается на входном модуле электропогружного насоса, на котором выполнен узел герметичного вывода кабеля из кожуха. Электропогружной насос выполнен с производительностью, превышающей общий дебит пластов. Хвостовик выполнен с несколькими каналами, каждый из которых сообщен с одним из участков скважины. При этом установка снабжена регулятором в виде наземного блока управления, манометров для замера забойного давление на участке, сообщенном с соответствующим каналом, и электроклапанов в каждом канале, функционально связанных, как и манометры, с блоком управления (по патенту RU 2339795, кл. Е21В 43/14, опубл. 27.11.08).

Недостатком известной конструкции является наличие электроклапанов в каждом канале, что снижает надежность и усложняет конструкцию.

Наиболее близким техническим решением является установка (устройство) для одновременно-раздельного исследования и эксплуатации электропогружным насосом многопластовой скважины, включающая однопакерную компоновку, содержащую колонну труб с регулирующим клапаном и электропогружным насосом, оснащенным кожухом, соединенным с регулирующим клапаном, последний снизу соединен с пакером и состоит из корпуса, по меньшей мере, с двумя гидравлически связанными между собой неосевыми и одним осевым пропускными каналами, внутри которого размещен отсекающий элемент типа поршня, плунжера, затвора или поворотного диска, имеющего возможность управления с поверхности скважины через кабель или трубку, или колонну труб, или среду, либо автоматически от параметров флюида, причем в одном его положении все пропускные каналы гидравлически, частично или полностью, сообщены как с приемом электропогружного насоса через кожух, так и с пластами скважины для одновременной добычи флюида из них, а наоборот, в другом положении - для отсечения потока флюида, по меньшей мере, из одного пласта, путем закрытия входа или выхода соответствующего неосевого пропускного канала (по патенту RU 2380522, кл. Е21В 43/12, Е21В 47/12, опубл. 27.01.10).

Недостатком данной конструкции является использование в регулирующем клапане в качестве отсекающего элемента поршня, плунжера, затвора или поворотного диска. Механические примеси, содержащиеся в добываемой пластовой жидкости, могут привести к заклиниванию отсечного элемента. Также отсечной элемент не обладает достаточной герметичностью в процессе эксплуатации из-за малого ресурса уплотнительных элементов в подвижных соединениях, работающих в пластовой жидкости.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ресурса установки.

Техническим результатом, который достигается в результате решения указанной выше задачи, является повышение надежности работы установки для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины и срока эксплуатации установки.

Указанная техническая задача для варианта 1 решается тем, что установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб, кабель, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и электроцентробежный насос для откачки продукции пластов с входным модулем, электродвигателем и кожухом, окружающим только электродвигатель вместе с кабелем, заканчивающимся на входном модуле, снизу кожух связан с выходом устройства переключения пластов, состоящего из головки, ниппеля и основания, соединенных верхним и нижним корпусами, причем головка соединена с кожухом и содержит входные каналы, связанные с верхним пластом, входные каналы через два последовательно расположенных взаимно обратных шариковых клапана связаны через верхний корпус и головку с внутренней полостью кожуха, основание соединено с хвостовиком, с установленными на нем датчиками давления, внутренняя полость которого через шариковый клапан связана с внутренней полостью нижнего корпуса и через клапан в ниппеле с внутренней полостью верхнего корпуса, клапан в ниппеле приводится в движение поршнем, надпоршневая полость которого связана с внутренней полостью нижнего корпуса, а подпоршневая через электромагнитный клапан и диафрагму с верхним пластом, клапан в ниппеле жестко связан с толкателем, который открывает один из шариковых клапанов верхнего пласта при закрытии клапана в ниппеле и наоборот, электромагнитный клапан и датчики давления соединены с наземным блоком управления кабелем.

Указанная техническая задача для варианта 2 решается тем, что установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и штанговый насос для откачки продукции пластов, вход которого связан с выходом устройства переключения пластов, состоящего из головки, ниппеля и основания, соединенных верхним и нижним корпусами, причем головка соединена с насосом и содержит входные каналы, связанные с верхним пластом, входные каналы через два последовательно расположенных взаимно обратных шариковых клапана связаны через верхний корпус и головку с входом насоса, основание соединено с хвостовиком, с установленными на нем датчиками давления, внутренняя полость которого через шариковый клапан связана с внутренней полостью нижнего корпуса и через клапан в ниппеле с внутренней полостью верхнего корпуса, клапан в ниппеле приводится в движение поршнем, надпоршневая полость которого связана с внутренней полостью нижнего корпуса, а подпоршневая через электромагнитный клапан и диафрагму с верхним пластом, клапан в ниппеле жестко связан с толкателем, который открывает один из шариковых клапанов верхнего пласта при закрытии клапана в ниппеле и наоборот, электромагнитный клапан и датчики давления соединены с наземным блоком управления кабелем.

Применение шариковых клапанов в устройстве переключения пластов установки для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины повышают надежность установки и обеспечивают герметичность при перекрытии каждого из пластов.

Изобретение поясняется фигурами, на которых изображено:

фиг. 1 - установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов электроцентробежным насосом;

фиг. 2 - установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов штанговым насосом;

фиг. 3 - устройство переключения пластов, продольный разрез.

Установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины (фиг. 1) содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, хвостовик 2, пакер 3, электропогружной насос 4, погружной электродвигатель 5, кожух 6, блок с датчиками давления 7, устройство переключения пластов 8 и станцию управления 9. Погружной электродвигатель 5 связан со станцией управления 9 кабелем 10, а блок с датчиками давления 7 и устройство переключения пластов 8 - кабелем 11.

Установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины (фиг. 2) содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, хвостовик 2, пакер 3, штанговый насос 12, блок с датчиками давления 7, устройство переключения пластов 8 и станцию управления 9. Блок с датчиками давления 7 и устройство переключения пластов 8 связаны со станцией управления 9 кабелем 11.

Устройство переключения пластов (фиг. 3) содержит головку 13, ниппель 14 и основание 15, соединенные друг с другом верхним корпусом 16 и нижним корпусом 17. В головке расположен входной канал 18, связанный с последовательно установленными взаимно обратными клапанами 19 и 20 с внутренней полостью верхнего корпуса 16, и проходной канал 21. Основание 15 содержит шариковый клапан 22 и проходной канал 23. В ниппеле 14 установлен клапан 24, разделяющий внутренние полости верхнего и нижнего корпусов 16, 17. Клапан 24 связан с поршнем 25. Электромагнитный клапан 26 расположен в корпусе 27 и перекрывает полость под поршнем 25 с внутренними полостями корпуса 27 и диафрагмы 28. Диафрагма 28 расположена в корпусе 29, внутренняя полость которого связана через канал 30 с верхним пластом. Клапан 24 жестко связан с толкателем 31.

Установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины работает следующим образом.

Установку (фиг. 1, 2) спускают на колонне насосно-компрессорных труб 1 и закрепляют пакером 3 выше нижнего пласта скважины. Дебит насоса, входящего в установку, равен суммарному дебиту двух пластов.

Насос начинает откачку пластовой жидкости из одного пласта (предположим, нижнего). Когда разница давлений между пластами, измеряемая блоком с датчиками давления 7, достигнет заданного значения (давление нижнего пласта уменьшится), станция управления 9 подает электрический сигнал на электромагнитный клапан 26 (фиг. 3). Электромагнитный клапан 26 открывается и сообщает полость под поршнем 25 через внутренние полости корпуса 27, диафрагмы 28 и корпуса 29 и канал 30 с нижним пластом. В результате диафрагма 28 сжимается, поршень 25 движется вверх и закрывает клапан 24, а толкатель 31 открывает клапан 20. Происходит добыча с верхнего пласта.

Когда разница давлений между пластами достигнет заданного значения (давление верхнего пласта уменьшится), станция управления 9 подает электрический сигнал на электромагнитный клапан 26. Электромагнитный клапан 26 открывается и сообщает полость под поршнем 25 через внутренние полости корпуса 27, диафрагмы 28 и корпуса 29 и канал 30 с нижним пластом. В результате диафрагма 28 разжимается, поршень 25 движется вниз и открывает клапан 24, а толкатель 31 опускается и закрывает клапан 20. Происходит добыча с нижнего пласта. Цикл повторяется.

Таким образом, решения, используемые в изобретении, повышают надежность работы установки и срок ее эксплуатации.

Группа изобретений относится к области добычи нефти и может быть применена для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов скважины. Установка содержит колонну насосно-компрессорных труб, кабель, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и насос для откачки продукции пластов. Установка включает в себя устройство переключения пластов, которое в случае использования электроцентробежного насоса соединено с кожухом, окружающим только электродвигатель вместе с кабелем и заканчивающимся на входном модуле, а в случае использования штангового насоса - с входом насоса. Устройство переключения пластов состоит из головки, ниппеля и основания, соединенных верхним и нижним корпусами. Головка содержит входные каналы, связанные с верхним пластом. Входные каналы через два последовательно расположенных взаимно обратных шариковых клапана связаны через верхний корпус и головку с выходом. Основание соединено с хвостовиком, с установленными на нем датчиками давления, внутренняя полость которого через шариковый клапан связана с внутренней полостью нижнего корпуса и через клапан в ниппеле с внутренней полостью верхнего корпуса. Клапан в ниппеле приводится в движение поршнем, надпоршневая полость которого связана с внутренней полостью нижнего корпуса, а подпоршневая через электромагнитный клапан и диафрагму с верхним пластом. Клапан в ниппеле жестко связан с толкателем, который открывает один из шариковых клапанов верхнего пласта при закрытии клапана в ниппеле и наоборот. Электромагнитный клапан и датчики давления соединены с наземным блоком управления кабелем. Технический результат заключается в повышении надежности установки. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб, кабель, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и электроцентробежный насос для откачки продукции пластов с входным модулем, электродвигателем и кожухом, окружающим только электродвигатель вместе с кабелем, заканчивающимся на входном модуле, отличающаяся тем, что снизу кожух связан с выходом устройства переключения пластов, состоящего из головки, ниппеля и основания соединенных верхним и нижним корпусами, головка соединена с кожухом и содержит входные каналы, связанные с верхним пластом, входные каналы через два последовательно расположенных взаимно обратных шариковых клапана связаны через верхний корпус и головку с внутренней полостью кожуха, основание соединено с хвостовиком, с установленными на нем датчиками давления, внутренняя полость которого через шариковый клапан связана с внутренней полостью нижнего корпуса и через клапан в ниппеле с внутренней полостью верхнего корпуса, клапан в ниппеле приводится в движение поршнем, надпоршневая полость которого связана с внутренней полостью нижнего корпуса, а подпоршневая через электромагнитный клапан и диафрагму с верхним пластом, клапан в ниппеле жестко связан с толкателем, который открывает один из шариковых клапанов верхнего пласта при закрытии клапана в ниппеле и наоборот, электромагнитный клапан и датчики давления соединены с наземным блоком управления кабелем.

2. Установка для одновременно-раздельной добычи из двух пластов скважины содержит колонну насосно-компрессорных труб, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, и штанговый насос для откачки продукции пластов, отличающаяся тем, что вход насоса связан с выходом устройства переключения пластов, состоящего из головки, ниппеля и основания, соединенных верхним и нижним корпусами, головка соединена с насосом и содержит входные каналы, связанные с верхним пластом, входные каналы через два последовательно расположенных взаимно обратных шариковых клапана связаны через верхний корпус и головку с входом насоса, основание соединено с хвостовиком, с установленными на нем датчиками давления, внутренняя полость которого через шариковый клапан связана с внутренней полостью нижнего корпуса и через клапан в ниппеле с внутренней полостью верхнего корпуса, клапан в ниппеле приводится в движение поршнем, надпоршневая полость которого связана с внутренней полостью нижнего корпуса, а подпоршневая через электромагнитный клапан и диафрагму с верхним пластом, клапан в ниппеле жестко связан с толкателем, который открывает один из шариковых клапанов верхнего пласта при закрытии клапана в ниппеле и наоборот, электромагнитный клапан и датчики давления соединены с наземным блоком управления кабелем.