Скважинная установка для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов Российский патент 2021 года по МПК E21B43/14 

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к насосным установкам для добычи нефти, и может быть использована при одновременно-раздельной эксплуатации пластов.

Известна установка скважинного электроцентробежного насоса для одновременно-раздельной добычи нефти из двух пластов (патент на ПМ RU № 73392, МПК Е21В 43/14, опубл. 20.05.2008 Бюл. № 14), включающая пакер, расположенный между двумя пластами, дополнительный центробежный насос с приводом от одного погружного электродвигателя для отбора части продукции и направление ее через выходные радиальные отверстия на прием основного насоса, причем погружную установку располагают между двумя пластами, дополнительный насос для отбора жидкости из нижнего пласта выполнен из нижних ступеней основного насоса с радиальными отверстиями в верхней части для выхода жидкости в надпакерное пространство, выше которых располагают прием основного насоса, причем пакер выполнен в виде конусной замковой опоры, наружное кольцо которой установлено на эксплуатационной колонне, а внутреннее, через которое герметично проходит электрический кабель, установлено на корпусе насоса между приемом нижнего насоса и выходными радиальными отверстиями.

Недостатками данной установки являются невозможность раздельного исследования и обработки реагентами пластов, изменения пропорционального отбора по пластам, так как основной и дополнительный центробежный насосы имеют один привод с единым валом, что также усложняет конструкцию в целом, делая ее при этом ненадежной, и узкая область применения, так как ее возможно использовать только для высокопродуктивных пластов, отбор из которых возможно осуществлять погружными центробежными насосами.

Наиболее близкой по технической сущности является струйная установка для эксплуатации многопластовых месторождений (патент на ПМ RU № 80192, МПК Е21В 43/00, опубл. 27.01.2009 Бюл. № 3), включающая электроцентробежный насос, струйный аппарат, состоящий из корпуса центрального сопла, входных отверстий с запорными элементами, два пакера, разобщающие верхний и нижний пласты, причем между струйным аппаратом и верхним пакером размещены два последовательно расположенных патрубка, нижний из которых заканчивается цилиндром, а верхний - плунжером, образующими вместе герметичную пару трения.

Недостатками данной установки являются невозможность раздельного исследования и обработки реагентами пластов, изменения пропорционального отбора по пластам, так как центробежный насос располагается над верхним пакером, который усложняет конструкцию и установку в скважине установки в целом, и узкая область применения, так как ее возможно использовать только тогда, когда нижний пласт имеет высокое пластовое давление, достаточное для преодоления расстояния между пакерами, чтобы исключить срыв потока жидкости на входе центробежного насоса, расположенного выше.

Технической задачей предлагаемого технического решения является создание конструкции скважинной установки для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов, позволяющей раздельно исследовать и обрабатывать реагентами каждый пласт за счет управляемого клапана на сопле, упростить установку в скважине и расширить функциональные возможности за счет использования только одного пакера и эксплуатации пластов с любым пластовым давлением и расстоянием между ними соответственно.

Техническая задача решается скважинной установкой для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов, включающей пакер, устанавливаемый между пластами, электроцентробежный насос с управляющим кабелем, прокачивающий продукцию нижнего пласта через струйный аппарат, расположенный выше пакера и состоящий из корпуса центрального сопла, входных отверстий с запорными элементами в виде обратных клапанов.

Новым является то, что электроцентробежный насос расположен ниже пакера, снаружи корпуса струйного аппарата по периметру напротив сопла установлен электромагнит, соединенный с одной из жил управляющего кабеля, а сопло снабжено радиальными отверстиями, перекрытыми снаружи подпружиненным клапаном, изготовленным из магнитомягкого материала или сердечника с намоткой из магнитомягкого материала и выполненного с возможность продольного перемещения и сжатия пружины с открытием радиальных отверстий под действием магнитного поля, создаваемого электромагнитом.

На фиг. 1 изображена схема установки в скважине.

На фиг. 2 изображена схема струйного аппарата.

Скважинная установка для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов 1 (фиг. 1) и 2 включает пакер 3, устанавливаемый между пластами 1 и 2, электроцентробежный насос 4, расположенный ниже пакера 3, с управляющим кабелем 5, прокачивающий продукцию нижнего пласта 2 через струйный аппарат 6, расположенный выше пакера 3 и состоящий из корпуса 7 (фиг. 2) центрального сопла 8, входных отверстий с запорными элементами в виде обратных клапанов 9. Снаружи корпуса 7 струйного аппарата 6 по периметру напротив сопла 8 установлен электромагнит 10, соединенный с одной из жил (не показано) управляющего кабеля 5. Сопло 8 оснащено радиальными отверстиями 11, перекрытыми снаружи клапаном 12 поджатым пружиной 13. Клапан 12 может быть изготовлен из магнитомягкого материала или сердечника с намоткой из магнитомягкого материала (не показано) и выполнен с возможность продольного перемещения и сжатия пружины 13 с открытием радиальных отверстий 11 под действием магнитного поля, создаваемого электромагнитом 10.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность установки, на фиг. 1 и 2 не показаны или показаны условно.

Скважинная установка работает следующим образом.

Перед спуском в скважину 14 (фиг. 1) сначала собирают электроцентробежный насос 4 с электродвигателем 15, при необходимости его также оснащают системой телеметрии 16, передающей данные о состоянии пласта 2 по кабелю 5, компенсатором 17, протектором 18, газосепаратором 19 и обратным клапаном 20. Электроцентробежный насос 4 с электродвигателем 15 спускают в скважину 14 на лифтовых трубах 21, которые снабжают последовательно пакером 3 и струйным аппаратом 6. Устанавливают пакер 3 между пластами 1 и 2. На вид пакера 3 и способы его установки авторы не претендуют, так как всё это известно в большом количестве из открытых источников. Расположение электроцентробежного насоса 4 ниже пакера 3 позволяет использовать скважинную установку в любых скважинах 14, в том числе и при большом расстоянии между вскрытыми пластами 1 и 2 и с нижним высокопродуктивным пластом 2, имеющим низкое пластовое давление, так как может находится и ниже пласта 2.

Подают электрическое питание по кабелю 5 на электродвигатель 15, запуская в работу электроцентробежный насос 4, который отбирает продукцию нижнего пласта 2 из подпакерного пространства 22 скважины 14, перекачивая ее по лифтовым трубам 21 на поверхность (не показана). При этом жидкость (продукция нижнего пласта) проходит через струйный аппарат 6, в котором выходя с высокой скоростью из центрального сопла 8 (фиг. 2) создает пониженное давление в корпусе 7. В результате обратный клапан 9 открывается и продукция верхнего пласта 1 (фиг. 1) из надпакерного пространства 23 скважины 14 засасывается в корпус 7 струйного аппарата 6, где перемешивается с продукцией нижнего пласта 2 (фиг. 1) и по колонне лифтовых труб 21 поднимается на поверхность.

При необходимости исследования продуктивности нижнего пласта 2 и/или проведения анализа состава продукции этого пласта 2 по жиле кабеля 5 подают электрический ток на электромагнит 10 (фиг. 2) для создания магнитного поля. Так как клапан 12 изготовлен из магнитомягкого материала или сердечника с намоткой из магнитомягкого материала, то под действием магнитного поля электромагнита 10 перемещается вдоль сопла 8, сжимая пружину 13 и открывая радиальные отверстия 11 сопла 8. В результате скорость потока, выходящего из сопла 8 уменьшается, давление в корпусе 7 повышается и клапан 9 закрывается. После чего продукции только нижнего пласта 2 (фиг. 1) поднимается по лифтовым трубам 21 на поверхность, где проводят анализ состава продукции нижнего пласта 2. За анализом состояния и продуктивности пласта 2 следят при помощи показателей, снимаемых системой телеметрии 16. После чего электрический ток передаваемый по жиле кабеля 5 перестают подавать, электромагнит 10 (фиг. 2) перестаёт инициировать магнитное поле и клапан 12 под действием пружины 13 возвращается в исходно состояние, перекрывая радиальные отверстия 11 сопла 8. После чего установка продолжает отбирать одновременно продукцию верхнего 1 (фиг. 1) и нижнего 2 пластов.

Если в ходе добычи продукции из пластов 1 и 2 продуктивность верхнего пласта 1 из-за его кольматации (что бывает на практике очень часто) снижается, то для исключения критического падения уровня жидкости в надпакерном пространстве 23 скважины 14, периодически обор продукции верхнего пласта 1 из надпакерного пространства 23 периодически прекращают. Для этого по жиле кабеля 5 подают электрический ток на электромагнит 10 (фиг. 2) для создания магнитного поля, клапан 12 перемещается вдоль сопла 8, сжимая пружину 13 и открывая радиальные отверстия 11 сопла 8 и закрывая обратный клапан 9. После чего продукции только нижнего пласта 2 (фиг. 1) поднимается по лифтовым трубам 21 на поверхность. После выдержки времени достаточной для восстановления уровня жидкости в надпакерном пространстве 23 электрический ток, передаваемый по жиле кабеля 5, перестают подавать, электромагнит 10 (фиг. 2) перестаёт инициировать магнитное поле и клапан 12 под действием пружины 13 возвращается в исходно состояние, перекрывая радиальные отверстия 11 сопла 8. После чего установка продолжает отбирать одновременно продукцию верхнего 1 (фиг. 1) и нижнего 2 пластов.

Для обработки верхнего пласта 1 реагентами для восстановления его продуктивности и/или изоляции водопритоков (определяется анализом подымаемой продукции пластов 1 и 2 на поверхности и/или геофизическими исследованиями) перестают подавать электрическое питание по кабелю 5 на электродвигатель 15, останавливая электроцентробежный насос 4. В лифтовой колонне 21 создают избыточное давление, надежно закрывая обратные клапаны 9 (фиг. 2) и 20 (фиг. 1). По напакерному пространству 23 закачивают необходимые реагенты в верхний пласт 1. На виды реагентов, способы закачки их в пласт 1 и время реагирования в пласте 1 авторы не претендуют. После технологической выдержки установку запускают в работу, снимая избыточное давление в лифтовых трубах 23, подавая электрическое питание по кабелю 5 на электродвигатель 15 и запуская в работу электроцентробежный насос 4.

Предлагаемая скважинная установка для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов позволяет раздельно исследовать и обрабатывать реагентами пласты за счет управляемого клапана на сопле, упростить установку в скважине и расширить функциональные возможности за счет использования только одного пакера и эксплуатации пластов с любым пластовым давлением и расстоянием между ними.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к насосным установкам для добычи нефти, и может быть использовано при одновременно раздельной эксплуатации пластов. Скважинная установка для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов включает пакер, устанавливаемый между пластами, электроцентробежный насос с управляющим кабелем, прокачивающий продукцию нижнего пласта через струйный аппарат, расположенный выше пакера и состоящий из корпуса центрального сопла, входных отверстий с запорными элементами в виде обратных клапанов. Электроцентробежный насос расположен ниже пакера. Снаружи корпуса струйного аппарата по периметру напротив сопла установлен электромагнит, соединенный с одной из жил управляющего кабеля. Сопло снабжено радиальными отверстиями, перекрытыми снаружи подпружиненным клапаном, изготовленным из магнитомягкого материала или сердечника с намоткой из магнитомягкого материала и выполненного с возможностью продольного перемещения и сжатия пружины с открытием радиальных отверстий под действием магнитного поля, создаваемого электромагнитом. Предлагаемая скважинная установка для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов позволяет раздельно исследовать и обрабатывать реагентами пласты за счет управляемого клапана на сопле, упростить установку в скважине и расширить функциональные возможности за счет использования только одного пакера и эксплуатации пластов с любым пластовым давлением и расстоянием между ними. 2 ил.

Скважинная установка для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов, включающая пакер, устанавливаемый между пластами, электроцентробежный насос с управляющим кабелем, прокачивающий продукцию нижнего пласта через струйный аппарат, расположенный выше пакера и состоящий из корпуса центрального сопла, входных отверстий с запорными элементами в виде обратных клапанов, отличающаяся тем, что электроцентробежный насос расположен ниже пакера, снаружи корпуса струйного аппарата по периметру напротив сопла установлен электромагнит, соединенный с одной из жил управляющего кабеля, а сопло снабжено радиальными отверстиями, перекрытыми снаружи подпружиненным клапаном, изготовленным из магнитомягкого материала или сердечника с намоткой из магнитомягкого материала и выполненного с возможностью продольного перемещения и сжатия пружины с открытием радиальных отверстий под действием магнитного поля, создаваемого электромагнитом.