насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов

Формула изобретения

Насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая электроцентробежный насос, закрепленный на планшайбе, расположенной на фланце эксплуатационной колонны, нижний и верхний пакеры, установленные над нижним и верхним пластами, два ствола в верхнем пакере, расположенные один в другом с образованием двух независимых каналов, и клапанный блок над верхним пакером, снабженный управляющим элементом, отличающаяся тем, что клапанный блок содержит два регулирующих диска на штоке, камеру смешения между ними и механизм вращения дисков, включающий пружины, золотник и шток, при этом на регулирующих дисках выполнены дроссельные отверстия разного диаметра, размещенные по окружности, а управляющий элемент выполнен в виде гидравлической трубки, сообщающей клапанный блок с головкой на выкиде насоса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к скважинным насосным установкам для одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) двух или нескольких пластов, объединенных в два.

Известна насосная установка для ОРЭ двух пластов в скважине, разделенных пакером, содержащая колонну лифтовых труб, кабель, хвостовик, верхний винтовой насос в верхнем кожухе, снабженном боковым входным каналом, связывающим полость винтового насоса с надпакерным пространством, и нижний электропогружной насос с электродвигателем в нижнем кожухе, снабженном узлом герметизации кабеля и сообщающимся снизу через хвостовик с подпакерным пространством, а сверху с входом электропогружного насоса, выход с которого связан через клапан и верхний кожух с лифтовой колонной (Патент РФ № 2368764, Е21В 43/14, 2009).

Недостатком насосной установки является сложность монтирования нижнего кожуха на электродвигателе. Кроме того, при откачивании из верхнего пласта жидкости со значительным количеством газовой фазы возможны трудности в работе винтового насоса.

Известна насосная установка для ОРЭ двух пластов в скважине, разделенных пакером, содержащая колонну лифтовых труб, кабель, хвостовик, верхний штанговый насос с полой колонной штанг, герметично соединенных с плунжером, заключенный в верхний кожух, сообщенный сверху с колонной лифтовых труб и снабженный боковым каналом для соединения приема насоса с надпакерным пространством, нижний электропогружной насос в кожухе с узлом герметизации кабеля, вход которого сообщен с подпакерным пространством через хвостовик с перепускным устройством выше пакера, а выход сообщен с верхним кожухом (Патент РФ № 2291953, Е21В 43/14, 2005).

Из-за наличия штангового насоса установка имеет ограниченную глубину спуска и невысокий диапазон подач, а также не пригодна для эксплуатации в искривленных скважинах. Кроме того, значительные весогабаритные характеристики наземного оборудования вызывают неудобства, связанные с необходимостью использования подъемных устройств.

Известна насосная пакерная установка для эксплуатации пластов скважины, включающая спущенные в скважину на колонне труб насос с входным модулем, два пакера, один из которых установлен выше верхнего пласта, а другой - между пластами, при этом насос выполнен с кожухом и хвостовиком и размещен выше пакера, расположенного над верхним пластом, между кожухом и пакером размещен перепускной узел в виде скважинной камеры с клапаном, или газосепаратор, или струйный эжектор для стравливания газа. Установка снабжена измерительным блоком, который может быть установлен между пакерами (Патент РФ № 2296213, Е21В 43/14, 2006).

Недостатком такой установки является невозможность регулирования и учета добычи жидкости из разных пластов.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации, спускаемая в скважину на колонне труб и включающая нижний и верхний пакеры, установленные над нижним и верхним пластами, соответственно, причем в верхнем пакере выполнены два ствола, расположенные один в другом и образующие два независимых канала, электроцентробежный насос с кабельным вводом, закрепленный на планшайбе, установленной на фланце эксплуатационной колонны, и клапанный блок (Патент РФ № 85546, Е21В 43/00, 2009).

Клапанный блок расположен над верхним пакером и содержит два клапана-отсекателя, каждый из которых образует канал для прохода жидкости, сообщенный с соответствующим независимым каналом каждого из стволов верхнего пакера, объединенных клапанным блоком. Каждый клапан-отсекатель снабжен блокиратором, соединенным с помощью управляющих элементов с планшайбой, и выполнен с хвостовиком, имеющим возможность сопряжения с блокиратором и пружинной цангой и может устанавливать блокиратор в три положения - «открыто», «перекрыто», «закрыто».

Недостатками данной установки является значительная протяженность двух управляющих элементов клапанного блока, осложняющих спускоподъемные операции, и отсутствие возможности регулирования дебита.

Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности работы установки за счет возможности оперативного регулирования дебита скважины с помощью одного управляющего элемента.

Указанный технический результат достигается тем, что насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая электроцентробежный насос, закрепленный на планшайбе, расположенной на фланце эксплуатационной колонны, нижний и верхний пакеры, установленные над нижним и верхним пластами, два ствола в верхнем пакере, расположенные один в другом с образованием двух независимых каналов, и клапанный блок над верхним пакером, снабженный управляющим элементом, согласно изобретению клапанный блок содержит два регулирующих диска на штоке, камеру смешения между ними и механизм вращения дисков, включающий пружины, золотник и шток, при этом на регулирующих дисках выполнены дроссельные отверстия разного диаметра, размещенные по окружности, а управляющий элемент выполнен в виде гидравлической трубки, сообщающей клапанный блок с головкой на выкиде насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлена принципиальная схема предлагаемой насосной пакерной установки для ОРЭ двух пластов в скважине, на фиг.2 - клапанный блок, продольное сечение.

Насосная пакерная установка включает спущенные в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 1 спускной клапан 2 для сброса столба жидкости при подъеме установки из скважины, обратный клапан 3, исключающий переток жидкости обратно в скважину, электроцентробежный насос 4 с входным модулем 5, электродвигатель 6 с телеметрической системой, гидрозащиту 7, пакеры 8 и 9. Пакер 8 размещен над верхним пластом, а пакер 9 - между пластами. В верхнем пакере 8 выполнены два ствола, расположенные один в другом и образующие два независимых канала. Внешний кольцевой канал 10 между стволами гидравлически соединен с верхним пластом, внутренний канал 11 заканчивается ниже пакера 9 и сообщается с нижним пластом. В пакер 8 вмонтирован клапан-отсекатель 12, выше которого установлен клапанный блок 13, позволяющий производить отбор жидкости из каждого эксплуатируемого пласта. Между клапанным блоком 13 и электродвигателем 6 размещен соединитель 14 с клапаном. Управляющий элемент в виде гидравлической трубки 15 соединяет клапанный блок 13 с головкой насосной установки 16. Применение одного и существенно более короткого по сравнению с прототипом управляющего элемента позволяет избежать сложностей при спускоподъемных операциях. Питание к электродвигателю 6 поступает по кабелю 17.

Клапанный блок 13 (фиг.2) содержит нижний 18 и верхний 19 регулирующие диски, на которых выполнены дроссельные отверстия 20 разного диаметра, размещенные по окружности, позволяющие регулировать расход пропускаемой жидкости в широком диапазоне. Регулирующие диски 18, 19 установлены на штоке 21, а между ними размещена камера смешения 22, гидравлически связанная с затрубным пространством. В клапанном блоке 13 имеется механизм вращения, состоящий из пружин 23, золотника 24 и штока 21.

Насосная установка работает следующим образом.

Для разобщения продуктивных пластов в скважину устанавливается двухпакерная компоновка в составе верхнего пакера 8, например, марки ПРО-ЯВЖ-М-С-122; клапана-отсекателя 12, например, двухканального многократного действия КОД - 108 и нижнего пакера 9, например, ПРО-ЯДЖ-О-М - 122.

На пакерную компоновку опускается сборка, содержащая электроцентробежный насос 4, входной модуль 5, электродвигатель 6 с гидрозащитой 7 и кабель 17. При этом клапан-отсекатель 12 открывается и устанавливается гидравлическая связь клапанного блока 13 с пластами скважины через внешний кольцевой канал 10 и внутренний канал 11.

После обвязки устья скважины установка запускается в работу. Жидкость с нижнего пласта поступает к верхнему регулирующему диску 19 через внутренний канал 11, а жидкость с верхнего пласта поступает по внешнему каналу 10 к нижнему регулирующему диску 18; оба потока смешиваются в камере смешения 22. Объединенный поток попадает в затрубное пространство, поступает во входной модуль 5 электроцентробежного насоса 4 и далее нагнетается по НКТ 1 на поверхность.

В случае изменения внутрискважинных параметров, например дебита, давления, газосодержания, производится перенастройка режимов работы установки. Для этого осуществляют подъем давления на выкиде насоса 4 путем увеличения частоты вращения электродвигателя 6 и/или прикрывания буферной задвижки (не показана).

В результате повышения давления в головке насосной установки 16 формируется гидравлический импульс, который по гидравлической трубке 15 передается в клапанный блок 13 через открывающийся при этом клапан в соединителе 14. После этого происходит осевое перемещение штока 21, вызывающее поворот золотника 24 и регулирующих дисков 18, 19 вокруг оси с одновременным сжатием пружин 23. В результате в тракте движения жидкости оказывается следующая пара дроссельных отверстий 20 в регулирующих дисках 18, 19, что приводит к изменению количества отбираемой жидкости и согласованию характеристик насосной установки и эксплуатируемых пластов.