Насосная установка для подъёма продукции по эксплуатационной колонне Российский патент 2017 года по МПК F04D13/10 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам для подъема продукции из скважин.

Известна насосная установка для подъема продукции по эксплуатационной колонне (пат. РФ №2215122, МПК E21B 33/122, опубл. Бюл. №30 от 27.10.2003), содержащая электропогружной насос с силовым кабелем, спускаемый на насосных штангах, и пакер.

Недостатком насосной установки является то, что для ее спуска и подъема, как и для установок с лифтовыми трубами, требуется подъемный агрегат для подземного ремонта скважин из-за наличия штанг.

Наиболее близка по своей технической сути к предлагаемой беструбная насосная установка (а.с. СССР №240477, МПК E05B, E21B, опубл. Бюл. №12 от 21.03.1969), содержащая электропогружной насос, спускаемый на тросе с короткой трубой и пакером.

Недостатками установки являются сложность конструкции и низкая надежность, так как после длительной работы будут затруднены распакеровка и извлечение оборудования на тросе из скважины.

Технической задачей предлагаемой установки является создание простой и надежной насосной установки.

Поставленная техническая задача решается насосной установкой для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне, включающей пакер, короткий хвостовик, электропогружной насос с головкой для соединения с тросом, перекачивающий жидкость из подпакерного пространства скважины в надпакерное через обратный клапан, силовой кабель и датчики давления, измеряющие давление в полостях выше и ниже пакера.

Новым является то, что электропогружной насос размещен выше пакера, пакер выполнен с полированной втулкой и шпонками, прием насоса с помощью хвостовика сообщен с ниппелем, оснащенным наружными шпонками, ответными к шпонкам пакера, и выполненным с возможностью герметичного ввода в полированную втулку пакера.

Новым является также то, что электропогружной насос выполнен перевернутым.

Новым является также то, что двигатель помещен в кожух, сообщенный с входом насоса и хвостовиком.

Новым является также то, что на выходе или входе насоса дополнительно установлен перепускной клапан, выполненный с возможностью постоянного открытия при натяжении троса.

Новым является также то, что обратный клапан расположен снизу полированной втулки пакера.

Новым является также то, что датчики давления выполнены с возможностью измерения давления в подпакерном пространстве в полостях, сообщенных с приемом насоса, и надпакерном пространстве в полостях за выходом насоса.

Новым является также то, что полированная втулка пакера выполнена с внутренним расширением около середины, сообщенным отверстием с подпакерным пространством, а датчик давления подпакерного пространства размещен в ниппеле с возможностью сообщения при сопряжении ниппеля и полированной втулки с ее расширением.

На фиг. 1 изображена схема установки с перевернутыми насосами и погружным электродвигателем (ПЭД).

На фиг. 2 изображена схема с кожухом для ПЭД.

На фиг. 3 изображена схема установки с обратным клапаном снизу полированной втулки.

На фиг. 4 изображена схема установки, у которой полированная втулка выполнена с внутренним расширением.

Установка (фиг. 1) содержит насос 1 и установленный выше него ПЭД 2 с силовым кабелем 3.

Ниже насоса 1 размещены обратный клапан 4, сообщенный с хвостовиком 5, и перепускной клапан 6 золотникового типа, содержащий корпус 7, герметично сопряженный с ним верхний упор 8, золотник 9 с отверстием 10 и нижний упор 11.

К ПЭД 2 сверху присоединена головка 12 для присоединения троса 13.

На нижнем конце хвостовика 5 присоединен через муфту 14 ниппель 15 с уплотнениями 16 и шпонками 17 в верхней его части.

Ниппель 15 герметично сопряжен с полированной втулкой 18 пакера 19 и упирается нижним торцом муфты 14 в торец шпонок 20 пакера 19, при этом шпонки 20 размещаются между шпонками 17.

Пакер 19 установлен в эксплуатационной колонне (ЭК) 21 выше интервала перфорации 22 на продуктивный пласт 23.

Для измерения давления в подпакерном пространстве 24 на хвостовике 5 установлен датчик 25, а для измерения давления в надпакерном пространстве 26 снаружи ПЭД 2 - установлен датчик давления 27.

На фиг. 2 ПЭД 2 размещен традиционно ниже насоса 1 и помещен в кожух 28, сообщенный снизу с хвостовиком 5.

Обратный 4 и перепускной 6 клапаны размещены над насосом 1, причем корпус 7 перепускного клапана 6 выполнен с отверстием 29 и соединен с головкой 12 для троса 13.

Датчик подпакерного давления 25 размещен снаружи ПЭД 2, а датчик надпакерного давления 27 - снаружи хвостовика 5.

На фиг. 3 обратный клапан 4 установлен в нижней части полированной втулки 18.

На фиг. 4 полированная втулка 18 выполнена с расширением 30, сообщенным отверстием 31 с подпакерным пространством 24, а датчик 25 подпакерного давления установлен между уплотнениями 16 снаружи ниппеля 15.

Работает установка следующим образом.

После монтажа установки ее спускают в скважину на тросе 13 (фиг. 1) с помощью передвижной лебедки (не показана), например каротажного подъемника, до упора нижнего торца муфты 13 в шпонки 20 предварительно установленного в скважине пакера 19.

При этом ниппель 15 с муфтой 14 входит внутрь полированной втулки 18 и разобщает надпакерное пространство 26 с подпакерным 24.

После этого подачей электрического тока по силовому кабелю 3 на ПЭД 2 запускают установку.

При работе установки продукция пласта 23 через интервал перфорации 22 эксплуатационной колонны 21 поступает в подпакерное пространство 24, далее через ниппель 15, хвостовик 5 и обратный клапан 4 на вход насоса 1 и перекачивается им в надпакерное пространство 26 и по полости ЭК 21 на устье скважины, охлаждая ПЭД 2. При этом датчик давления 25 замеряет давление в подпакерном пространстве 24, т.е. практически забойное давление у пласта 23, а датчик 27 - давление в надпакерном пространстве, т.е. давление нагнетаемой продукции в полости ЭК 21. При остановках насоса 1 перепад давления удерживает обратный клапан 4. Реактивный момент от ПЭД 2 передается через шпонки 17 на шпонки 20 пакера 19, чем предотвращается вращение установки.

Для извлечения установки из скважины сначала создают натяжение троса 13 с помощью передвижной лебедки, который через головку 12, ПЭД 2 и насос 1 перемещает корпус 7 перепускного клапана с нижнего упора 11 вверх до упора 8 и открывает отверстие 10 золотника 9, сообщая между собой надпакерное 26 и подпакерное 24 пространства. После выравнивания давлений по показаниям датчиков давления 25 и 27 установку поднимают из скважины.

Работа установки по фиг. 2 отличается тем, что продукция пласта 23 из хвостовика 5 попадает в кожух 28, а из него, охлаждая ПЭД 2, на вход насоса 1, который перекачивает ее через обратный клапан и отверстие 29 в корпусе 7 перепускного клапана 6 в надпакерное пространство 26, и далее по полости ЭК 21 на устье скважины.

При извлечении установки натяжением троса 13 через головку 12 перемещают непосредственно корпус 7 перепускного клапана 6 и далее все происходит так же, как у предыдущей установки.

Обратный клапан 4 также сохраняет перепад давления между пространствами 24 и 26, только внутри насоса 1 в этом случае давление будет соответствовать подпакерному.

Работа установки по фиг. 3 происходит так же, как и по фиг. 1 и 2, только при остановках насоса 1 во всех пространствах выше обратного клапана 4, будет давление надпакерного пространства 26, и, соответственно, на уплотнениях 16 ниппеля 15 не будет перепада давления. Поэтому здесь не требуется перепускной клапан 6, и установку можно сразу же поднимать после остановки насоса 1, т.е. обратный клапан 4 служит одновременно клапаном-отсекателем.

Недостатком этой установки является то, что она не позволяет замерять давление в подпакерном пространстве 24 после остановки насоса 1 и закрытия клапана 4.

Этот недостаток устраняется установкой на фиг. 4.

Установка на фиг. 4 работает точно так же, как и на фиг. 3, отличаясь тем, что и при работе, и при остановке насоса 1 датчик давления 25 сообщен через отверстие 31 и расширение 30 полированной втулки 18 с подпакерным пространством 24 и позволяет постоянно измерять в нем давление, в том числе пластовое у пласта 23 при длительной остановке насоса 1, а также получить кривую восстановления давления.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию установки, легко и беспрепятственно извлекать ее при необходимости из скважины, измерять необходимые для эксплуатации давления.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для подъема продукции из скважин. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне включает пакер (19), короткий хвостовик (5), электропогружной насос (1) с головкой (12) для соединения с тросом (13), перекачивающий жидкость из подпакерного пространства (24) скважины в надпакерное пространство (26) через обратный клапан (4), силовой кабель (3) и датчики (25-27) давления, измеряющие давление в полостях выше и ниже пакера. Насос (1) размещен выше пакера (19). Пакер (19) выполнен с полированной втулкой (18) и шпонками (20). Прием насоса (1) с помощью хвостовика (5) сообщен с ниппелем (15), оснащенным наружными шпонками (17), ответными шпонкам (20) пакера (19), и выполненным с возможностью герметичного ввода в полированную втулку (18) пакера (19). Изобретение направлено на упрощение конструкции установки, которая позволяет легко и беспрепятственно извлекать ее из скважины, измерять необходимые для эксплуатации давления. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне, включающая пакер, короткий хвостовик, электропогружной насос с головкой для соединения с тросом, перекачивающий жидкость из подпакерного пространства скважины в надпакерное через обратный клапан, силовой кабель и датчики давления, измеряющие давление в полостях выше и ниже пакера, отличающаяся тем, что электропогружной насос размещен выше пакера, пакер выполнен с полированной втулкой и шпонками, причем насос с помощью хвостовика сообщен с ниппелем, оснащенным наружными шпонками, ответными к шпонкам пакера, и выполненным с возможностью герметичного ввода в полированную втулку пакера.

2. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что электропогружной насос выполнен перевернутым.

3. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне по п. 1, отличающаяся тем, что двигатель помещен в кожух, сообщенный с входом насоса и хвостовиком.

4. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что на выходе или входе насоса дополнительно установлен перепускной клапан, выполненный с возможностью постоянного открытия при натяжении троса.

5. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что обратный клапан расположен снизу полированной втулки пакера.

6. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что датчики давления выполнены с возможностью измерения давления в подпакерном пространстве в полостях, сообщенных с приемом насоса, и надпакерном пространстве в полостях за выходом насоса.

7. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне по п. 5, отличающаяся тем, что полированная втулка пакера выполнена с внутренним расширением около середины, сообщенным отверстием с подпакерным пространством, а датчик давления подпакерного пространства размещен в ниппеле с возможностью сообщения при сопряжении ниппеля и полированной втулки с ее расширением.

8. Насосная установка для подъема продукции пласта по эксплуатационной колонне по п. 6, отличающаяся тем, что полированная втулка пакера выполнена с внутренним расширением около середины, сообщенным отверстием с подпакерным пространством, а датчик давления подпакерного пространства размещен в ниппеле с возможностью сообщения при сопряжении ниппеля и полированной втулки с ее расширением.