Устройство для последовательного отбора нефти и воды из скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к насосной дог быче обводной нефти и может быть ис- пользовано для предупреждения образования стойких высоковязких эмульсий в установках электроцентробежных насосов (УЭЦН). .

Добыча обводненной нефти с помощью УЭЦН сопровождается образованием стой ких высокодисперсных эмульсий в рабочих органах насосов. Подъем таких эмульсий на поверхность, транспорт по внутрипромыс- ловой системе сбора и разрушение в пунктах подготовки нефти сопровождается

значительными технологическими осложнениями.

Известен способ предупреждения образования стойких эмульсий в УЭЦН, основанный на последовательной откачке насосем водной и нефтяной фаз, расслоившихся в период временной остановки скважины.

Последовательная откачка насосом воды и нефти предупреждает их смещение в насосе и эмульгирование.

Способ обладает низкой надежностью вследствие быстрого выхода из строя поVI VI ю ю

гружного электродвигателя из-за частых включений установки в работу при повышенных пусковых нагрузках.

Кроме того, при остановках теряется подача насоса, которая после запуска не компенсируется.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды из скважины без остановки насосного агрегата, которое позволяет последовательно отбирать нефть и воду, а переключение потоков осуществляется при помощи поплавков , плотность которых меньше плотности воды и больше плотности нефти. Перекрывая проходное сечение, поплавки создают перепад давления, который воздействует на переключающийся золотник. Недостаток устройства заключается в низкой надежности работы поплавков промежуточной плотности и золотникового элемента. При высоких скоростях откачки жидкости насосом в камерах поплавков промежуточной плотности наступает сильная турбулизация, которая может увлечь поллавки еще до того, как границы раздела фаз подойдут к своим крайним верхнему и нижнему положениям. Кроме того, не исключена возможность в процессе переключения потока занятия золотником промежуточного положения, при котором в насосе будут поступать совместно вода и нефть.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства в условиях высоких скоростей откачки жидкости насосом и предотвращения возможности поступления в него совместно воды и нефти.

Поставленная цель достигается тем, чтч в известном устройстве, включающем пакер и полый цилиндрический хвостовик, опущенный до забоя и заглубленный снизу, переключатель потока, поплавок из материала с промежуточной плотностью, устройство снабжено установленной параллельно хвостовику перфорированной трубой с посадочными седлами в верхнем и нижнем сечении для поплавка промежуточной полости, размещенного внутри нее, а переключатель потока выполнен в виде скошенного с двух сторон цилиндра с центральным и двумя пересекающимися под углом 80-82° цилиндрическими каналами с посадочными седлами в нижних сечениях и подпружиненным сферическим запорным элементом, причем один из наклонных каналов переключателя сообщен с перфорированной трубой, а другой - с полостью хвостовика.

Оборудование хвостовика дополнительной перфорированной трубой позволяет поплавку промежуточной плотности

находиться на незначительных (десятки метров) удалениях от места входа жидкостей в хвостовик, тем самым предохраняя унос поплавка турбулентным вихрем. Этот

вихрь появляется в результате изменения направления потока жидкости в районах ее входа из межтрубного пространства в хвостовик.

Поплавок в значительном диапазоне

0 своего пути пребывает в спокойных, т.е. устойчивых условиях работы. Выполнение переключателя соответствующей формы заставляет подпружиненный сферический элемент находиться только в одном из край5 них положений - левом или яравом. Промежуточные его положения исключены.

На фиг. 1 и 2 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - зависимость силы трения

0 пружины от угла между наклонными каналами.

Хвостовик 1, установленный на пакере 2, нижним концом опущен ниже интервала перфорации скважины. Параллельно с хво5 стовиком опущена труба 3, имеющая по всей длине перфорированные отверстия, связывающие межтрубное пространство с ее полостью. В верхнем и нижнем сечениях трубы размещены посадочные седла 4 и 5,

0 между которыми плавает поплавок промежуточной плотности 6. В верхней части хво- стовика размещен переключатель 7 потока с запорным элементом 8. В центральной части переключателя размещена пружина 9.

5 Работа устройства заключается в следующем.

На фиг. 1 показано положение, при котором происходит откачка водной фазы продукции пласта. Вода через седло 5 и правый

0 канал переключателя 7 поступает к приему насоса. Запорный элемент 8 перекрывает при этом левый канал переключателя 7, т.е. канал для откачки нефти. Поплавок промежуточной плотности в перфорированной

5 трубе 3 находится на уровне границы раздела нефть-вода в межтрубном пространстве, поскольку полости трубы 3 и межтрубного пространства гидравлически связаны по всей глубине.

0 По мере откачки воды уровень нефть-вода опускается. Вместе с уровнем опускается и поплавок б. Достигнув седла 5, поплавок 6 перекрывает его сечение. Возникший сразу же перепад давления между забоем и

5 приемом насоса заставляет сферический элемент 8 отжать пружину 9 и оторваться от крайнего левого положения и занять крайнее правое. Начинается откачка нефтяной фазы. Уровень раздела фаз поднимается. Вслед за этим уровнем поднимается и поплавок (3. К этому моменту, когда вся -нефтяная фаза откачается, поплавок 6 подойдет к седлу 4 и перекроет его сечение. Возникший сразу же перепад давления заставит элемент 8 переключиться в крайнее левое положение. Начнется откачка водной фазы и т.д.

Установка пружины 9 позволяет компенсировать дополнительный перепад давлений, действующий на клапан 8 и возникающий вследствие разности плотностей нефти и во- ды в трубах 3 и 1 в том случае, когда труба 3 полностью заполнена нефтью. Угол между пересекающимися каналами переключателя, лежащий в пределах 80-82°, является оптимальным с точки зрения надежности посадки шарика 8 в седло. Этот угол определяется работоспособностью пружины 9. При достижении угла 80-82° сила трения пружины в каналах, возникающая из -за ее прогиба, становится столь значительной, что переключе- ние потока становится трудно осуществить; Из фиг. 4 видно, что в интервале угла 80-82;1 кривая круто уходит вверх. В этой связи угол 80 82° принимается за оптимальный..

Предложенное техническое решение об- ладает простотой исполнения и экономит материальные и трудовые ресурсы на реализацию.

Формула изобретения ;

Устройство для последовательного от- бора нефти и воды из скважин, содержащее установленный на пакере полый цилиндрический хвостовик, опущенный до забоя и заглушенный снизу, переключатель потока, поплавок из материала с плотностью, промежуточной между плотностями нефти и воды, и посадочные седла для него, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства в условиях высоких скоростей откачки жидкости насосом и предотвращения возможности поступления в него совместно воды и нефти, оно снабжено установленной в скважине параллельно хвостовику перфорированной трубой, в верхней и нижней частях которой размещены посадочные седла для поплавка из материала с промежуточной плотностью, расположенного в ней, а переключатель потока выполнен в виде скошенного с двух сторон цилиндра с центральным каналом, двумя сообщающимися с центральным каналом и пересекающимися между собой под углом 80-82° наклонными цилиндрическими каналами, посадочными седлами, установленными в нижних частях последних и с подпружиненным сферическим запорным элементом, причем один из наклонных каналов гидравлически сообщен с перфорированной трубой, а другой - с полостью хвостовика, а запорный элемент установлен с возможностью поочередного размещения на посадочных седлах наклонных каналов.

Фиг.1

Фиг. г

А-А

-Ф©-.

Фи-г.Э

.

в

I.Q|

Изобретение относится к горной промети, в частности к технике добычи обводненной нефти из скважин и предупреждения образования стойких эмульсий в подземном оборудовании, Цель изобретения - повышение надежности работы устройства в условиях высоких скоростей откачки жидкости насосом и предотвращение возможности поступления в него.совместно воды и нефти. Устройство содержит полый цилиндрический хвостовик, который установлен на па- к ере, спущен до забоя и заглушен снизу, Параллельно хвостовику установлена перфорированная труба с поплавком. Внутри трубы имеются седла для посадки на них поплавка. Устройство снабжено переключателем потока. Последний выполнен с .центральным каналом и двумя пересекающимися под углом 80-82° наклонными цилиндрическими каналами. Переключатель имеет сферический подпружиненный запорный элемент. При откачке одной из фаз в перфорированной трубе перемещается вместе с уровнем раздела фаз и поплавок промежуточной плотности. По достижении им верхнего и нижнего положения происходит переключение потока возникающим перепадом давления. 4 ил, сл с

80

90

ФлЛ

«L , град