Устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды из скважины Советский патент 1989 года по МПК E21B43/00 F04D13/10 

Фиг. 2

и полость 8 X 3 с надпакерным пространством 9 С. Переключатель потока выполнен в виде двух сообщенных при помощи переходного патрубка 12 с радиальными каналами 13 цилиндров 14 и 15 с поршнями 16 и 17 соответственно, движущимися возвратно-поступательно. Поршень (II) 17 выполнен полым, а в X 3 в верхней его части размещена перемычка 19, а в нижней - приемная камера. Патрубок 12 и цилиндр 15 с П 17 размещены под перемычкой 19, а цилиндр 14 с поршнем 16 - над последней. В П 17 выполнены выпускные окна 23 и впускное окно 25„ В подпоршневой полости 24 и приемной камере размещены поплавки, перекрывающие соответственно окно 25 и впускной канал приемной камеры,причем поплавки выполнены из материала, к-рый имеет плотность, промежуточную между плотностями нефти и воды. Золотниковый элемент 7 имеет диаметр, меньший диаметров поршней 16 и 17, соединен с ними, установлен в патрубке 12 и поочередно сообщает радиальные каналы 13 и надпоршневую поость 22 П.17 с подпоршневой полостью 7 П 16. Сообщение приемной камеры с ольцевым зазорм и внутренней поостью 8X3, подпоршневой полости 24 П 17 с упомянутым зазором и над- поршневой полостью 26 П 16, а подпоршневой полости 27 последнего с надпаркерным пространством 9 С и подключение радиальных каналов 13 к полости 8 обеспечивает поочередное откачивание расслоившихся нефти и воды без образования стойких эмульсий. Переключение элемента 7 осуществляется за счет перепада давления, действующего на один из поршней 16 или 17 и возникающего при перекрытии впускного канала приемной камеры или окна 25 одним из поплавков- соответственно при нижнем и верхнем положениях границы раздела нефти и воды. Переключение потоков происходит автоматически вне зависимости от изменения содержания фаз в продукции С, одновременно исключена необходимость в перемещении X 3 в наклонной Со 6 ило

Изобретение м.б. использовано в добыче обводненной нефти. Цель изобретения - повышение надежности и эффективности эксплуатации устройства при изменении соотношения нефти и воды в продукции скважины (С), преимущественно наклонной. В С установлены пакер и полый хвостовик (Х) 3, образующий сообщенный с последним кольцевой зазор, и переключатель потока с золотниковым элементом 7, поочередно сообщающим кольцевой зазор и полость 8 Х 3 с надпакерным пространством 9 С. Переключатель потока выполнен в виде двух сообщенных при помощи переходного патрубка 12 с радиальными каналами 13 цилиндров 14 и 15 с поршнями 16 и 17 соответственно, движущимися возвратно - поступательно. Поршень (П) 17 выполнен полым, а в Х 3 в верхней его части размещена перемычка 19, а в нижней - приемная камера. Патрубок 12 и цилиндр 15 с П 17 размещены под перемычкой 19, а цилиндр 14 с поршнем 16 - над последней. В П 17 выполнены выпускные окна 23 и впускное окно 25. В подпоршневой полости 24 и приемной камере размещены поплавки, перекрывающие соответственно окно 25 и впускной канал приемной камеры, причем поплавки выполнены из материала, к - рый имеет плотность, промежуточную между плотностями нефти и воды. Золотниковый элемент 7 имеет диаметр, меньший диаметров поршней 16 и 17, соединен с ними, установлен в патрубке 12 и поочередно сообщает радиальные каналы 13 и надпоршневую полость 22 П 17 с подпоршневой полостью 27 П 16. Сообщение приемной камеры с кольцевым зазором и внутренней полостью 8 Х 3, подпоршневой полости 24 П 17 с упомянутым зазором и надпоршневой полостью 26 П 16, а подпоршневой полости 27 последнего с надпакерным пространством 9 С, и подключение радиальных каналов 13 к полости 8 обеспечивает поочередное откачивание расслоившихся нефти и воды без образования стойких эмульсий. Переключение элемента 7 осуществляется за счет перепада давления, действующего на один из поршней 16 или 17 и возникающего при перекрытии впускного канала приемной камеры или окна 25 одним из поплавков соответственно при нижнем и верхнем положениях границы раздела нефти и воды. Переключение потоков происходит автоматически вне зависимости от изменения содержания фаз в продукции С, одновременно исключена необходимость в перемещении Х 3 в наклонной С. 6 ил.

Изобретение относится к добыче обводненной нефти из скважин, преимущественно наклонных, оборудованных погружными насосными установками и предупреждения образования стойких эмульсий.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности эксплуатации в наклонных скважинах при изменении соотношения нефти и воды в продукции скважины.

На фиг.1 представлено устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды в процессе откачивания нефти, общий вид; на фиг.2 - узел 1 на фиг01; на фиг.З - узел II на фиг.1} на фиг04 - устройство в процессе откачивания воды, общий вид; на фиг. 5- узел I на фиг.4; на фиг.6 - узел II на фиг„4.

Устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды из скважины 1 (смсфиг.1,4) содержит па0

5

0

кер 2 и полый цилиндрический хвостовик 3, образующий со стенками 4 скважины 1 кольцевой зазор 5, который сообщен с хвостовиком 3 в его нижней части, а также переключатель 6 потока с золотниковым элементом 7, установленным с возможностью поочередного сообщения кольцевого зазора 5 и полости 8 хвостовика 3 с надпакерным . пространством 9 скважины 1. Устройство снабжено поплавками 10 и 11, переключатель 6 потока выполнен в виде двух сообщенных при помощи переходного патрубка 12 с радиальными каналами 13 цилиндров 14 и 15 с поршнями 16 и 17 соответственно, установленными соосно хвостовику. 3 с .возможностью возвратно-поступательного перемещения. Один из поршней 17 выполнен полым, хвостовик 3 заглушен со стороны нижнего торца 18 и снабжен перемычкой 19 и приемной камерой 20 с впускным каналом 21, установленными соответст5

венно в его верхней и нижней частях, переходный патрубок 12 и цилиндр 15 с полым поршнем 17 размещены под перемычкой 19, а второй цилиндр 14 с поршнем 16 - над перемычкой 19. Впускной канал 21 расположен в нижней части приемной камеры 20 и в нижнем поршне 17 со стороны напдпоршневой полости 22 выполнены выпускные окна 23, а со стороны подпоршневой полости 24 - впускное окно 25, причем поплавки 10 и II размещены соответственно в подпоршневой полости 24 нижнего поршня 17 и приемной камере

20с возможностью перекрытия соответственно впускных окна 25 и канала

21при верхнем и нижнем положениях границы раздела нефти и воды, материал поплавков 10 и 11 имеет плотность, промежуточную между плотностями нефти и воды, приемная камера 20 сообщена с кольцевым зазором 5, и через впускной канал 21 - с внутренней полостью 8 хвостовика 3, под- поршневая полость 24 нижнего поршня 17 - с кольцевым зазором 5 и над- поршневой полостью 26 верхнего поршня 16, подпоршневая полость 27 последнего - с надпакерным пространством 9 скважины I, внутренняя полость 28 нижнего поршня 17 - с его надпорш невой и подпоршневой полостями 22 и 24 соответственно через выпускные и впускное окна 23 и 25 соответственно, радиальные каналы 13 переходного патрубка 12 подключены к внутренней полости 8 хвостовика 3, а золотниковый элемент 7 выполнен с диаметром

d, меньшим диаметров D, и П„ поршней 16 и 17, соединен с ними и установлен в переходном патрубке 12 с возможностью поочередного сообщения радиальных каналов 13 и надпоршневой полости 22 нижнего поршня 17 с подпоршневой полостью 24 верхнего поршня 16,Для осуществления этого сообщения в золотниковом элементе 7 выполнены отверстия 29 и 30, соединенные каналом 31. Для ообщения подпоршневой полости 24 нижнего поршня 17 с надпоршневой полостью 26 верхнего поршня 16 служит сверление 32. Поршни 16 и 17 могут быть снабжены фиксаторами 33 и 34 соответственно, а подпоршневая полость 24 нижнего поршня 1 7 и приемная камера 20 - дренажными каналами соответственно 35 и 36. В верхнем цилиндре 14 в зоне раз830426

мещения подпоршневой полости 27 выполнено отверстие 37. Кольцевой зазор 5 сообщен с подпоршневой полостью 24 нижнего поршня 17 посредством канала 38, ас приемной камерой 20 - канала 39. В скважине 1 на колонне подъемных труб 40 установлен насос 41. Устройство работает следующим об0 разом.

В обводненной скважине нефть, имеющая меньшую, чем вода, плотность, всплывает, а вода собирается в нижней части кольцевого зазора 5 и в

15 полости 8 хвостовика 3. При работе насоса 41 жидкость из надпакерного пространства 9 по колонне подъемных труб 40 поступает на поверхность земли. При откачивании отстоявшейся неф0 ти (сМофиг.1, 2, 3) золотниковый элемент 7 находится в крайнем нижнем положении, где может удерживаться фиксаторами .33 верхнего поршня. Нефть из верхней части кольцевого зазора 5 че5 рез канал 38 поступает в нижний цилиндр 15 переключателя 6 потока, откуда через впускное окно 25, внутреннюю полость 28 и выпускные окна 23 нижнего поршня 17 поступает в над0 поршневую полость 22, а из нее - через отверстия 30, канал 31 и отверстия 29 золотникового элемента 7 и отверстия 37 верхнего цилиндра 14 поступает в надпакерное пространство

5 9 скважины 1. Поплавок 10, находящийся в нефти, занимает нижнее положение, а поплавок 11, находящийся в воде, - верхнее. Место откачиваемой нефти занимает вода, поступающая в сква0 жину. Когда граница раздела нефти и воды поднимается до уровня канала 38, подпоршневая полость 24 заполнится водой, поплавок 10 поднимется и перекроет впускное окно 25 нижнего

5 поршня 17, прекращая, таким образом, подвод жидкости в надпакерное пространство 9о Уровень жидкости и давление в последнем начнут снижаться, а давление в кольцевом зазоре 5 0 возрастать вследствие притока жидкости в скважину 1э Вследствие этого давление на поршень 17 снизу окажется большим, чем сверху, а поршень 16 будет уравновешен. Под действием воз5 пикающего усилия, когда величина возникшего усилия, направленного вверх, преодолеет сопротивление фиксаторов 33 и силы трения, золотниковый элемент 7 с поршнями 16 и 17 переместит

ся в верхнее положение (см.фиг.5), где будет удерживаться фиксаторами 34 поршня 17. Радиальные каналы 13 переходного патрубка 12 окажутся напротив отверстий 30 золотникового элемента 7С Вода из нижней части кольцевого зазора 5 через канал 39 поступает в приемную камеру 20, а из нее через впускной канал 21 - во внутреннюю полость 8 хвостовика 3„ Далее вода будет поступать через каналы 13, отверстия 30, канал 31 и отверстия 29 в подпоршневую полость 27 верхнего поршня 16, а-из нее - в над- пакерное пространство 9 и в насос 41. Вода, откачиваемая из кольцевого разора 5, будет замещаться нефтью, которая заполнит также подпоршневую полость 24 нижнего поршня 17, а вода будет удалена через дренажный канал 35, вследствие чего поплавок 10 займет нижнее положение Подсасывание нефти в период откачивания воды предотвращается уплотнением между переходным патрубком 12 и золотниковым элементом 7, представляющими собой пару типа плунжер-цилиндр.

В процессе откачивания воды граница раздела жидкостей достигнет уровня канала 39, приемная камера 20 заполнится нефтью, поплавок 11 опустится и перекроет впускной канал 21 (показан пунктиром на фиг.6). При продолжающемся откачивании жидкости насосом 41 давление в надпакер ном пространстве 9 и подпоршневой полости 27 верхнего поршня 16 снизится Давление в кольцевом зазоре 5 будет расти за счет притока жидкости из пласта. Одновременно возрастет давление в полостях 24 и 26, гидравлически связанных между собой (посредством сверления 32) и с кольцевым зазором 5. В результате возникнет перепад давления, действующий на разницы площадей верхнего поршня 16 и золотникового элемента 70 Когда этот перепад будет достаточным для преодоления усилия фиксаторов 34 и сил трения, золотниковый элемент 7 переместится в нижнее положение (см„фиг.2) и вновь начнется процесс откачивания нефти из верхней части кольцевого зазора 5„ При подъеме границы раздела жидкостей приемная камера 20 вновь заполнится водой и поплавок 11 переместится вверх.

Таким образом, переключение потоков происходит автоматически, вне зависимости от изменения содержания фаз

в продукции, когда продолжительность каждого цикла откачивания изменяется. Одновременно в наклонных скважинах предотвращается трение хвостовика 3, выполненного в прототипе плавающим,

при перемещении об стенки 4 скважины 1. Такое выполнение устройства повышает надежность и эффективность эксплуатации в наклонных скважинах.

Формула изобретения

Устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды из скважины, содержащее пакер и полый цилиндрический хвостовик, образующий со стенками скважины кольцевой зазор, который сообщен с хвостовиком в его нижней части, а также переключатель потока с золотниковым элементом, установленным с возможностью поочередного сообщения кольцевого зазора и полости хвостовика с надпакерным пространством скважины, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности эксплуатации в наклонных скважинах при изменении соотношения нефти и воды в продукции скважины, устройство снабжено поплавками, переключатель потока выполнен в виде двух сообщенных при помощи переходного патрубка с радиальными каналами цилиндров с поршнями, установленными соосно хвостовику с возможностью возвратно-поступательного перемещения, один из поршней выполнен полым, хвостовик заглушен со стороны нижнего торца и снабжен перемычкой и приемной камерой с впускным каналом, установленными соответственно в его верхней и нижней частях, переходный патрубок и цилиндр с полым поршнем размещены под перемычкой, а второй цилиндр с поршнем- над перемычкой, впускной канал расположен в нижней части приемной камеры и в нижнем поршне, со стороны надпоршневой полости выполнены выпускные окна, а со стороны подпоршневой полости - впускное окно, причем

поплавки размещены в подпоршневой полости нижнего поршня и приемной камере с возможностью перекрытия соответственно впускных окна и канала при верхнем и нижнем положении гра. 91

ницы раздела нефти и воды, материал поплавков имеет плотность, промежуточную между плотностями нефти и воды, приемная камера сообщена с кол цевым зазором и через впускной канал с внутренней полостью хвостовика, подпоршневая полость нижнего поршня с кольцевым зазором и надпоршневой плостью верхнего поршня, подпоршневая полость последнего - с надпакерным пространством скважины, внутренняя полость нижнего поршня - с его надпоршневой и подпоршневой полостями

3X1

/W

-рх

W

ДО

-/

41

f

И

fa

Фиг. 1

2

}0

соответственно через выпускные и впускное -окна, радиальные каналы переходного патрубка подключены к внутренней полости хвостовика, а золотниковый элемент выполнен с диаметром, меньшим диаметров поршней, соединен с ними и установлен в переходном патрубке с возможностью поочередного сообщения радиальных каналов и надпоршневой полости нижнего поршня с подпоршневой полостью верхнего портня.

ж

Фиг.З

Фиг. k

&-Щ

33

17

Л фиг. 5

Фиг.6