Способ монтажа установки электроцентробежного насоса на грузонесущем кабеле (варианты) Российский патент 2020 года по МПК F04D13/10 F04D29/62 

Изобретения относятся к нефтяной промышленности и могут быть использованы для монтажа установок электроцентробежных погружных насосов (УЭЦН) на грузонесущем кабеле.

Известен способ монтажа погружных насосных установок на грузонесущем кабеле, помещенном внутри стальной трубки (US 6328111 B1) в незаглушенную скважину через устьевые превенторы. Нижний барьер (клапан) давления устанавливают в скважине на глубине, превышающей длину УЭЦН, УЭЦН спускают через лубрикатор в камеру, образованную между уровнем с этим барьером и превенторами, после чего превенторы закрывают, нижний барьер открывают и производят спуск установки на заданную глубину.

Недостатком метода является необходимость использования системы верхнего заканчивания, предустановленного в скважину заранее. Кроме того, использование кабеля в стальной трубке значительно усложняет необходимое поверхностное оборудование для спуска УЭЦН.

Наиболее близким является способ монтажа УЭЦН на грузонесущем кабеле [WO 2019/083352, Е21В 43/12, H02G 15/02, опубл. 02.05.2019], который включает в себя монтаж извлекаемого пакера с ниппелем, способного принять электроцентробежный насос в нижнем конце скважины под давлением, монтаж блока кабельного ввода между блоком подвески насосно-компрессорных труб (НКТ) и фонтанной арматурой скважины и подключение узла управления давлением к фонтанной арматуре. Выше фонтанной арматуры устанавливается блок превенторов и лубрикатор. Способ предусматривает спуск вставного клапана-отсекателя и электроцентробежного насоса через узел управления давлением и лубрикатор вдоль подвески НКТ с использованием грузонесущего кабеля, нижний конец которого прикреплен к насосу, а верхний к подвеске кабеля, установленной в блоке кабельного ввода, проведение монтажа вставного клапана-отсекателя, обеспечивающего его стыковку с трубным клапаном-отсекателем, собранным в составе системы НКТ, и монтаж электроцентробежного насоса на предварительно спущенном извлекаемом пакере в нижнем конце скважины под давлением таким образом, чтобы обеспечить удержание веса ЭЦН извлекаемым пакером.

Недостатками указанного способа являются необходимость монтажа пакера с посадочным местом под УЭЦН, который влечет за собой проведение спуско-подъемных работ всей колонны НКТ, а также расположение блока подвески кабеля под фонтанной арматурой, что увеличивает трудоемкость и сложность процедуры монтажа.

Задачей настоящего изобретения является упрощение процесса монтажа УЭЦН на грузонесущем кабеле и сокращение трудоемкости за счет исключения дополнительных затрат на спуско-подъемные работы НКТ.

Указанный результат достигается тем, что в способе монтажа установки электроцентробежного насоса на грузонесущем кабеле, включающим в себя: размещение-извлекаемого пакера на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб, последовательную установку блока подвески кабеля, фонтанной арматуры, блока превенторов и лубрикатора с узлом герметизации, спуск через лубрикатор в НКТ с использованием грузонесущего кабеля электроцентробежного насоса и вставного клапана-отсекателя, стыковку вставного клапана-отсекателя с посадочным местом, присоединение верхнего конца грузонесущего кабеля к блоку подвески кабеля, согласно изобретению, блок подвески кабеля размещают выше фонтанной арматуры, извлекаемый пакер подвешивают к электроцентробежному насосу и спускают их вместе с клапаном-отсекателем в скважину через лубрикатор.

Кроме того, спуск электроцентробежного насоса совместно с извлекаемым пакером осуществляют через лубрикатор.

При этом стыковку вставного клапана-отсекателя с посадочным местом осуществляют выше или ниже УЭЦН.

Для размещения вставного клапана-отсекателя ниже УЭЦН посадочное место могут формировать в извлекаемом пакере, при этом возможно выполнение вставного клапана-отсекателя в виде единого целого с пакером.

Как вариант, посадочное место для вставного клапана-отсекателя могут формировать в составе НКТ.

Предлагаемый способ может быть применен для монтажа установок в не заглушенные скважины как без предварительной подготовки погружного оборудования в скважине (с использованием имеющейся системы заканчивания), так и для монтажа в скважину, в которой уже есть УЭЦН, например, после отказа этой УЭЦН. Во втором случае монтаж осуществляется внутрь НКТ, на которых установлена отказавшая УЭЦН.

В альтернативном варианте реализации предлагаемого способа для монтажа в заглушенных скважинах отпадает необходимость использования лубрикатора и вставного клапана-отсекателя и соответственно стыковки вставного клапана-отсекателя с посадочным местом.

Использование в составе установки спускаемого вместе с электроцентробежным насосом извлекаемого пакера, который не требует специального посадочного ниппеля в колонне НКТ, и изменение расположения элементов устьевого оборудования способствуют снижению трудозатрат при монтаже.

Сущность заявляемых изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана принципиальная схема установки ЭЦН на грузонесущем кабеле, смонтированная заявляемым способом в не заглушенной скважине; на фиг. 2 - установка, смонтированная в заглушенной скважине.

Для проведения монтажа требуется следующее наземное оборудование: 1 - подъемная катушка (барабан) с намотанным на нее грузонесущим кабелем, 10, 2 - стационарный ролик, закрепленный к поверхности площадки, подвесной ролик 3, подвешенный на подъемном кране 4, фонтанная арматура 5, выше которой установлены: блок подвески и герметизации кабельной линии 6, блок превенторов 7, лубрикатор 8 с узлом герметизации 9 в верхней части. В состав погружного оборудования входят грузонесущий кабель 10, вставной клапан-отсекатель 11, УЭЦН 12, извлекаемый пакер 13, устанавливаемый в колонну насосно-компрессорных труб 14 или обсадную колонну 15, а также трубный клапан-отсекатель 16. На грузонесущем кабеле 10 закреплены нижняя грузонесущая муфта 17, соединенная с УЭЦН 12, и верхняя грузонесущая муфта 18, размещаемая между блоком превенторов 7 и фонтанной арматурой 5.

Для конечной стадии монтажа может быть использован трос 19 (или оставшийся кусок кабеля 10).

Монтаж установки в незаглушенную скважину (фиг. 1) в том случае, если спуск производится в колонну НКТ, смонтированную в скважину, осуществляется следующим образом.

Трубный клапан-отсекатель 16, размещенный в составе колонны НКТ, перекрывают. На поверхности скважины выше фонтанной арматуры 5 сначала устанавливают блок подвески и герметизации кабельной линии 6, а над ним - блок превенторов 7.

Грузонесущий кабель 10 с подъемной катушки 1 пропускают через ролики 2 и 3, а затем через узел герметизации 9 и лубрикатор 8. После чего на кабель надевают вставной клапан- отсекатель 11, а нижний конец кабеля 10 присоединяют к верхнему концу УЭЦН 12 при помощи нижней грузонесущей муфты 17. Затем УЭЦН 12, закрепленную на нижнем конце грузонесущего кабеля 10, с подвешенным снизу извлекаемым пакером 13 и выше расположенным вставным клапаном-отсекателем 11, заводят в лубрикатор 9 и вместе с ним устанавливают на блок превенторов 7 при помощи крана 4.

УЭЦН 12 с пакером 13 опускают до места установки вставного клапана-отсекателя 11 внутри трубного клапана-отсекателя 16, где локаторы на клапане-отсекателе 11 фиксируются в трубном клапане-отсекателе 16, после чего вставной клапан-отсекатель 11 отцепляется от УЭЦН 12 и встает на посадочное место, а УЭЦН 12 продолжают спускать до заданной глубины пакеровки (за вычетом расстояния на монтаж подвески грузонесущего кабеля 10 на устье). Клапан-отсекатель 11 при таком спуске фиксируют выше УЭЦН 12.

Превенторы 7 закрывают, в результате чего происходит уплотнение - по грузонесущему кабелю 10. Лубрикатор 8 отсоединяют от превенторов 7 и приподнимают краном 4. Для дополнительной защиты линия с грузонесущим кабелем 10 может быть оснащена держателем кабеля (не показан), который жестко крепится на грузонесущем кабеле 10 выше превенторов и предохраняет от падения УЭЦН 12 и грузонесущего кабеля 10 в скважину. УЭЦН 12 висит на кабеле 10/превенторах 7. Грузонесущий кабель 10 обрезают выше держателя/превенторов 7. На верхний конец линии с грузонесущим кабелем 10 устанавливают грузонесущую муфту 18 с выводом электрических контактов. К верхнему концу грузонесущей муфты 18 крепят трос 19 или оставшийся кусок грузонесущего кабеля 10, пропущенные через ролики 2 и 3, лубрикатор 8 и узел герметизации 9. Лубрикатор 8 с узлом герметизации 9 устанавливают на превенторы 7. Производят натяжку троса/грузонесущего кабеля 10 катушкой 1. Открывают превенторы 7, спускают УЭЦН и вставной клапан-отсекатель 11 на кабеле 10 до трубного клапана-отсекателя 16, в котором фиксируется вставной клапан отсекатель 11. Далее УЭЦН 12 с пакером 13 спускаются до заданной глубины подвески. Затем проводится пакеровка пакера 13 любым известным способом (механическим, электрическим, гидравлическим и т.п.). После занятия УЭЦН 12 рабочего положения верхняя грузонесущая муфта 18 встает на посадочное место внутри блока подвески кабельной линии 6 и уплотняется по нему.

По завершению спуска УЭЦН 12 снимают лубрикатор 8. Превенторы 7 могут быть демонтированы или оставлены на устье скважины в качестве дополнительной степени защиты. К электрическим контактам верхней грузонесущей муфты 18 присоединяют электрический наземный кабель для подачи напряжения на УЭЦН 12.

Демонтаж установки осуществляется в обратной последовательности.

Грузонесущая муфта 18 может быть собрана после пропускания кабеля 10 через узел герметизации 9, либо смонтирована на кабеле заранее. Во втором случае требуется специальный сборный узел герметизации, либо кабель должен быть пропущен через него до сборки грузонесущей муфты на заводе-изготовителе и поставлен совместно с муфтой и узлом герметизации в сборе.

Для управления превенторами 7 и узлом герметизации 9 лубрикатора 8 может быть использована гидравлическая система, управляющая герметизацией при помощи увеличения и снижения давления в гидравлических линиях.

В случае наступления аварийной ситуации могут быть перекрыты следующие каналы: в трубном клапане-отсекателе 16 (до спуска УЭЦН), во вставном клапане-отсекателе 11 (после установки его в заданную позицию), в превенторах 7 (в любой момент времени), в узле герметизации 9 (в любой момент времени при соединении лубрикатора 8 с превенторами 7).

В некоторых вариантах реализации заявляемого способа вставной клапан-отсекатель 11 могут перед спуском прикреплять к нижнему модулю УЭЦН 12 или подвешивать к УЭЦН 12 на трубе (не показано), при этом посадочное место для его стыковки формируют ниже места размещения УЭЦН 12, в частности, в извлекаемом пакере 13 или в составе колонны НКТ 14. Кроме того, под УЭЦН возможно размещение вставного клапан-отсекателя 11 в трубном клапан-отсекателе 16 (вариант не показан). Монтаж такого вставного клапана-отсекателя 11 проводится за одну операцию с монтажом УЭЦН.

Для повышения технологичности монтажа вставной клапан-отсекатель 11 может быть выполнен в виде единого целого с пакером, например, с общими корпусными деталями, либо сборка этих устройств вместе осуществляется производителем, до отправки на месторождение. Монтаж такого устройства выполняется за одну операцию.

Описанный способ монтажа может быть осуществлен непосредственно в обсадную колонну скважины. В этом случае будет отсутствовать трубный клапан-отсекатель, вставной клапан-отсекатель и исключены операции, связанные с ними. Остальные процедуры монтажа остаются неизменными.

Предлагаемый способ монтажа может использоваться для спуска в скважину с уже установленной и отказавшей УЭЦН, подвешенной на НКТ, УЭЦН малого габарита, поперечный размер которой меньше внутреннего диаметра НКТ. Процедура спуска при этом не меняется.

Для всех вариантов монтажа используются два независимых подъемных механизма, например кран, но могут использоваться и другие подъемные механизмы.

По второму варианту реализации предлагаемого изобретения для монтажа установки на заглушенной скважине требуется следующее наземное оборудование: 1 - подъемная катушка (барабан) с намотанным на нее грузонесущим кабелем 10, 2 - стационарный ролик, закрепленный к поверхности площадки, 3 - подвесной ролик, подвешенный на подъемном кране 4. Также для монтажа требуется установленные выше фонтанной арматуры 5 блок подвески и герметизации кабельной линии 6. Также опционально могут быть установлены превенторы 7 (аналогично первому варианту). В состав погружного оборудования входят грузонесущий кабель 10, УЭЦН - 12 и извлекаемый пакер 13.

Монтаж установки в заглушенную скважину осуществляется следующим образом.

Выше фонтанной арматуры 5 скважины устанавливают блок подвески и герметизации кабельной линии 6, над блоком 6 размещают превенторы 7.

Грузонесущий кабель 10 пропускают через ролики 2 и 3. Нижний конец кабеля 10 присоединяется к верхнему концу УЭЦН 12 при помощи нижней грузонесущей муфты 17. На нижний конец УЭЦН 12 навешивают извлекаемый пакер 13. УЭЦН 12 с пакером 13 на присоединенном грузонесущем кабеле 10 спускают через превенторы 7 при помощи крана 4 и опускают до заданной глубины пакеровки (за вычетом расстояния на монтаж подвески кабельной линии на устье).

Превенторы 7 закрывают для уплотнения линии с грузонесущим кабелем 10. Как и при монтаже УЭЦН в незаглушенной скважине, на грузонесущую линию может быть установлен дополнительный держатель кабеля (на фиг. не показан), который жестко крепится на грузонесущем кабеле 10 и предохраняет от падения установки 12 и грузонесущего кабеля 10 в скважину. УЭЦН 12 висит на кабеле/превенторах/держателе. Грузонесущий кабель 10 обрезается выше держателя/превенторов 7. На верхний конец кабельной линии 10 устанавливается вторая грузонесущая муфта (на фиг. не показана) с выводом электрических контактов. К верхнему концу второй грузонесущей муфты 18 крепится трос или оставшийся кусок грузонесущего кабеля 10, пропущенные через ролики 2 и 3. Производится натяжка троса/грузонесущего кабеля 10 катушкой 1. Открываются превенторы 7. УЭЦН 12 с пакером 13 спускают до заданной глубины подвески и проводят пакеровку пакера 13 любым известным способом, (механическим, электрическим, гидравлическим и т.п.). Верхняя грузонесущая муфта 18 встает на посадочное место внутри блока подвески кабельной линии 6 и уплотняется по нему. Превенторы 7 могут быть демонтированы или оставлены на устье скважины в качестве дополнительной степени защиты. К электрическим контактам верхней грузонесущей муфты присоединяется электрический наземный кабель для подачи напряжения на УЭЦН 12.

Демонтаж установки осуществляется в обратной последовательности.

Таким образом, заявляемый способ монтажа позволяет значительно сократить трудозатраты на спускоподъемные операции УЭЦН, в т. ч. проводить спуск в не заглушенную скважину.

Группа изобретений относится к нефтяной промышленности и может быть использована для монтажа установок электроцентробежных погружных насосов (УЭЦН) на грузонесущем кабеле. Способ монтажа включает размещение извлекаемого пакера на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), последовательную установку блока подвески кабеля, фонтанной арматуры, блока превенторов и лубрикатора с узлом герметизации, спуск через лубрикатор в НКТ с использованием грузонесущего кабеля электроцентробежного насоса и вставного клапана-отсекателя, стыковку вставного клапана-отсекателя с посадочным местом и присоединение верхнего конца грузонесущего кабеля к блоку подвески кабеля. Блок подвески кабеля размещают выше фонтанной арматуры, извлекаемый пакер подвешивают к электроцентробежному насосу и спускают их вместе с клапаном-отсекателем в скважину через лубрикатор. Способ может быть применен для монтажа установок в незаглушенные скважины как без предварительной подготовки погружного оборудования в скважине, так и для монтажа в скважину, в которой уже есть УЭЦН, например, отказавшая. Изобретения направлены на упрощение процесса монтажа УЭЦН на грузонесущем кабеле и сокращение трудоемкости за счет исключения дополнительных затрат на спуско-подъемные работы НКТ. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ монтажа установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) на грузонесущем кабеле, включающий в себя: размещение извлекаемого пакера на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб, последовательную установку блока подвески кабеля, фонтанной арматуры, блока превенторов и лубрикатора с узлом герметизации, спуск через лубрикатор в насосно-компрессорные трубы (НКТ) с использованием грузонесущего кабеля электроцентробежного насоса и вставного клапана-отсекателя, стыковку вставного клапана-отсекателя с посадочным местом, присоединение верхнего конца грузонесущего кабеля к блоку подвески кабеля, отличающийся тем, что блок подвески кабеля размещают выше фонтанной арматуры, извлекаемый пакер подвешивают к электроцентробежному насосу и спускают их вместе с клапаном-отсекателем в скважину через лубрикатор.

2. Способ монтажа установки по п. 1, отличающийся тем, что спуск электроцентробежного насоса совместно с извлекаемым пакером осуществляют через лубрикатор.

3. Способ монтажа установки по п. 1, отличающийся тем, что стыковку вставного клапана-отсекателя с посадочным местом осуществляют выше УЭЦН.

4. Способ монтажа установки по п. 1, отличающийся тем, что стыковку вставного клапана-отсекателя с посадочным местом осуществляют ниже УЭЦН.

5. Способ монтажа установки по п. 1, отличающийся тем, что посадочное место для вставного клапана-отсекателя формируют в извлекаемом пакере.

6. Способ монтажа установки по п. 1, отличающийся тем, что вставной клапан-отсекатель выполняют в виде единого целого с пакером.

7. Способ монтажа установки по п. 1, отличающийся тем, что посадочное место для вставного клапана-отсекателя формируют в составе НКТ.

8. Способ монтажа установки электроцентробежного насоса на грузонесущем кабеле, включающий в себя: установку извлекаемого пакера на нижний конец колонны насосно-компрессорных труб, установку блока подвески кабеля и фонтанной арматуры, установку блока превенторов выше блока подвески кабеля, спуск электроцентробежного насоса внутри НКТ с использованием грузонесущего кабеля, присоединение верхнего конца грузонесущего кабеля к блоку подвески кабеля, отличающийся тем, что блок подвески кабеля размещают выше фонтанной арматуры, а спуск электроцентробежного насоса осуществляют на кабеле совместно с извлекаемым пакером.