Насосно-эжекторная установка для эксплуатации в наклонно-направленных участках скважины Российский патент 2020 года по МПК E21B43/00 E21B34/06 F04F5/54 

Область техники:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для скважин эксплуатирующимися электроцентробежными насосами (УЭЦН) в наклонно направленных участках эксплуатационных колонн (ЭК) с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол), с герметичными и не герметичными ЭК и могут включать в комплект внутрискважинного оборудования пакера в подвеске насосно-компрессорных труб (НКТ) для отсечения участков не герметичности ЭК.

В промысловой практике нефтегазободывающие компании для эффективности разработки нефтегазоносных пластов стремятся к достижению максимально-потенциального дебита скважин (МПД), для чего при эксплуатации УЭЦН снижают забойное давление в скважинах до минимально возможного. В ряде случаев, при снижение давления на приеме УЭЦН ниже давления насыщения флюидов в скважинах с высоким и сверхвысоким газовым фактором приводит к разгазированию флюидов и образованию на приеме УЭЦН большого количества газа, загазованности УЭЦН, остановкам по защите от срыва подачи. В случае включения в комплект внутрискважинного оборудования пакера в подвеске НКТ для отсечения участков не герметичности ЭК, весь газ в свободном состоянии скапливается в ЭК ниже пакера, что приводит к заполнению ЭК газом от пакера вниз до интервала перфорации, т.е. насос не погружен в жидкость и его эксплуатация в скважине не возможна.

Уровень техники:

Проведенный поиск прототипов в существующем уровне техники показал наличие более близких способов нефтегазодобычи:

Патент RU 2274731 «Способ добычи нефти и устройство для его осуществления». Недостатком устройства является не предусмотренный конструкцией возвратный механизм (пружина) подвижного узла (тарелки) на входном (обратном) клапане (14) струйного аппарата (4, фиг. 3) (насосно-эжекторной установки - НЭУ) где осуществляется подсос газа и флюида из затрубного пространства. Вследствие чего невозможно использование данного оборудования в наклонно направленных участках эксплуатационных колонн (ЭК) с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол).

Патент RU 2383713 «Способ изоляции негерметичного участка эксплуатационной колонны или интервала перфорации не эксплуатируемого пласта скважины (варианты)». Недостатком представленной конструкции (и вариантов) является: 1) отсутствие обратного клапана на перепускном канале (34, фиг. 6), что делает не целесообразным применение данной технологии при наличии нескольких участков не герметичности на ЭК с большим расстоянием между ними - не возможно перекрыть пакером большой участок, а при высоком давлении выше пакера, будет осуществляться обратное движение флюида из верхнего затрубного пространства (над пакером) в нижнее затрубное пространство (ниже пакера) приводящий к обводнению продукции скважины; 2) конструкция вставного струйного насоса (НЭУ (36, фиг. 7)) представлена условно, наличие обратного клапана на входе НЭУ где осуществляется подсос газа и флюида из затрубного пространства не предусмотрено рисунками и в описании патента а значит, опрессовка НКТ для проверки герметичности невозможна и при остановке УЭЦН будет происходить слив флюида из НКТ по перепускному каналу (34, фиг. 7) в затрубное пространство ниже пакера. Что не соответствует требованиям по эксплуатации УЭЦН. Вставная конструкция НЭУ не может быть применена для спуска внутри НКТ и монтажа в рабочее положение с помощью канатной техники в наклонно направленных участках ЭК с отклонением от вертикали более 45 градусов (зенитный угол).

Патент RU 2331758 «Скважинная пакерная установка (варианты)». Недостатком установки является не предусмотренный конструкцией возвратный механизм (пружина) подвижного узла (шарик) на входном (обратном) клапане (42, фиг. 14) струйного аппарата (НЭУ) где осуществляется подсос газа и флюида из затрубного пространства. В следствии чего невозможно использование данного оборудования в наклонно направленных участках ЭК с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол). Вставная конструкция НЭУ не может быть применена для спуска внутри НКТ и монтажа в рабочее положение с помощью канатной техники в наклонно направленных участках ЭК с отклонением от вертикали более 45 градусов (зенитный угол).

Патент RU 2405918 «Способ добычи нефти Гарипова и установка для его осуществления». Недостатком представленной конструкции является отсутствие обратного клапана на входе эжектора (6, фиг. 3) (НЭУ) где осуществляется подсос газа и флюида из затрубного пространства не предусмотрено рисунками и в описании патента а значит, опрессовка НКТ для проверки герметичности невозможна и при остановке УЭЦН будет происходить слив флюида из НКТ в затрубное пространство ниже пакера. Что не соответствует требованиям по эксплуатации УЭЦН.

Патент RU 2560969 «Скважинный эжектор». Недостатком установки является не предусмотренный конструкцией возвратный механизм (пружина) подвижного узла (шарик) на входном (обратном) клапане скважинного эжектора (20 фиг. 3) (НЭУ) где осуществляется подсос газа и флюида из затрубного пространства. Вследствие чего невозможно использование данного оборудования в наклонно направленных участках ЭК с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол). Вставная конструкция НЭУ не может быть применена для спуска внутри НКТ и монтажа в рабочее положение с помощью канатной техники в наклонно направленных участках ЭК с отклонением от вертикали более 45 градусов (зенитный угол).

Общим недостатком представленных НЭУ является:

1. не предусмотренный конструкцией возвратный механизм (пружина) подвижного узла на входном (обратном) клапане НЭУ где осуществляется подсос газа и флюида из затрубного пространства, вследствие чего невозможно использование данного оборудования в наклонно направленных участках ЭК с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол);

2. вставная конструкция НЭУ не может быть применена для спуска внутри НКТ и монтажа в рабочее положение с помощью канатной техники в наклонно направленных участках ЭК с отклонением от вертикали более 45 градусов (зенитный угол).

3. использование перепускных каналов без обратных клапанов с принудительным устройством возвращающим запорный механизм в исходное состояние приводит к течению жидкости по перепускному каналу в затрубное пространство ниже пакера, что не соответствует требованиям по эксплуатации УЭЦН.Сущность изобретения:

Насосно-эжекторная установка (НЭУ) применяется в качестве дополнительного оборудования и предназначена для снижения вредного влияния газа, откачки газожидкостных смесей из затрубного пространства скважины (в случае использования пакера, из затрубного пространства между пакером и УЭЦН). НЭУ обеспечивает возможность эксплуатации УЭЦН в наклонно направленных участках эксплуатационных колонн (ЭК) скважин с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол) в условиях снижения давления на приеме УЭЦН ниже давления насыщения с герметичными и не герметичными ЭК. В подвеске насосно-компрессорных труб (НКТ) внутрискважинного оборудования может быть установлен пакер для отсечения участков не герметичности ЭК. Запорный узел (9) обратного клапана на входе низконапорного потока из затрубного пространства в НЭУ укомплектован принудительно-возвратным механизмом (возвратной пружиной (10)) для обеспечения работоспособности НЭУ и возможности опрессовки НКТ в наклонно направленных участках ЭК.

НЭУ монтируется при спуске УЭЦН в наиболее необходимом участке подвески НКТ, для обеспечения эффективной откачки из затрубного пространства скважины газа и флюидов. По окончании спуска и наличии пакера в подвеске НКТ, производят посадку пакера и опрессовку для не допущения перетоков, опрессовку НКТ. Дополнительные операции не требуются, глубинно-насосное оборудование готово к эксплуатации. Производится запуск УЭЦН в работу.

Отличительными особенностями данного дополнительного оборудования (насосно-эжекторной установки) является:

1. возможность использования в наклонно направленных участках эксплуатационных колонн с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол);

2. возможность использования в комплекте с пакерами для отсечения не герметичных участков эксплуатационных колонн с обеспечением возможности опрессовки НКТ без перетоков жидкости из НКТ в затруб;

3. отсутствие перетоков жидкости из затрубного пространства выше пакера в затрубное пространство ниже пакера;

Таким образом, достигается возможность эксплуатации УЭЦН в скважинах с наклонно направленными участками ЭК с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол) в условиях снижения давления на приеме УЭЦН ниже давления насыщения с высоким и сверхвысоким газовым фактором (как с пакером, так и без него).

На основании чего можно считать, что представленная работа обладает изобретательским уровнем.

Краткое описание чертежей:

На фигуре №1 представлен эскиз насосно-эжекторной установки. Пронумерованы следующие детали:

1. корпус;

2. муфта НКТ;

3. конфузор;

4. камера смешения;

5. диффузор;

6. приемная камера с зоной глубокого разрежения;

7. радиальные каналы;

8. кольцевое пространство;

9. запорный узел (9) обратного клапана (шарикового, конусного или тарельчатого типа);

10. принудительно-возвратный механизм (возвратная пружина).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения:

Описание устройства в статическом состоянии.

Насосно-эжекторная установка (НЭУ) монтируется при спуске УЭЦН в необходимом участке насосно-компрессорных труб (НКТ) как с пакером, так и без него. По окончании спуска входной клапан НЭУ закрыт, оборудование готово к эксплуатации. Дополнительные операции не требуются.

Описание устройства в динамическом состоянии.

Электроцентробежным насосом (УЭЦН) под давлением подают скважинную жидкость в колонну НКТ. Активный поток жидкости поступает через конфузор (3) в приемную камеру с зоной глубокого разрежения (6), откуда жидкость струей направляется в камеру смешения (4). Работой сопла создается разрежение в приемной камере (6) (перепад давлений), обеспечивающий сжатие возвратной пружины (10) и открывание клапана (9) на входе в насосно-эжекторную установку, обеспечивается всасывание пассивного потока газа и флюидов из затрубного пространства скважины. Пассивный поток устремляется через кольцевое пространство (8) и радиальные каналы (7) в приемную камеру (6), подхватывается струей жидкости из конфузора (3) в камеру смешения (4), из которой скважинная газожидкостная смесь под давлением поступает в диффузор и далее по НКТ на поверхность (в устье скважины). При остановке УЭЦН принудительным воздействием возвратной пружины (10) на запорный узел (9) обратного клапана перекрывается доступ в затрубное пространство скважины.

Работоспособность описанной выше схемы создается принудительно-возвратным механизмом (возвратной пружиной (10)) запорного узла (9) обратного клапана насосно-эжекторной установки обеспечивающего открывание и закрывание входного отверстия из затрубного пространства скважины.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для скважин эксплуатирующимися электроцентробежными насосами (УЭЦН) в наклонно направленных участках эксплуатационных колонн. Насосно-эжекторная установка содержит запорный узел обратного клапана на входе низконапорного потока из затрубного пространства в насосно-эжекторную установку. Запорный узел укомплектован возвратной пружиной для обеспечения работоспособности обратного клапана и всего комплекта внутрискважинного оборудования УЭЦН в наклонно направленных участках эксплуатационных колонн скважин. Достигается технический результат – возможность эксплуатации электроцентробежных насосов в скважинах с наклонно направленными участками эксплуатационных колонн с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол) в условиях снижения давления на приеме УЭЦН ниже давления насыщения с высоким и сверхвысоким газовым фактором. 2 ил.

Насосно-эжекторная установка, отличающаяся тем, что запорный узел обратного клапана, на входе низконапорного потока из затрубного пространства в насосно-эжекторную установку, укомплектован возвратной пружиной для обеспечения работоспособности обратного клапана и всего комплекта внутрискважинного оборудования УЭЦН в наклонно направленных участках эксплуатационных колонн скважин с отклонением от вертикали более 40 и до 90 градусов (зенитный угол) в условиях снижения давления на приеме УЭЦН ниже давления насыщения с высоким и сверхвысоким газовым фактором как с пакером в подвеске насосно-компрессорных труб для отсечения не герметичных участков эксплуатационных колонн, так и без него.