устройство для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости

Формула изобретения

1. Устройство для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости, включающее две колонны концентрично расположенных труб, образующие межтрубную полость, пакер, разобщающий верхний и нижний пласты скважины, насос, кожух насоса, муфту перекрестного течения потоков скважинного флюида и закачиваемой жидкости, установленную выше верхнего пласта, при этом колонна труб большего диаметра выполнена с посадочным гнездом и пакером, расположенным выше верхнего пласта скважины и образующим с вышеупомянутым пакером затрубное пространство, а колонна труб меньшего диаметра выполнена с ниппелем, герметично установленным в посадочное гнездо, и хвостовик, отличающееся тем, что затрубное пространство скважины разделено на верхнюю и нижнюю камеры посредством пакера, дополнительно установленного в скважине выше верхнего пласта, в котором размещена вышеупомянутая муфта перекрестного течения потоков скважинного флюида и закачиваемой жидкости, соединенная сверху с кожухом насоса и снизу с хвостовиком, выполненным с пакером, разобщающим верхний и нижний пласты скважины, с возможностью перекрестного течения потоков скважинного флюида из нижней камеры, сообщающейся с верхним пластом скважины, через каналы муфты в полость кожуха насоса и закачиваемой жидкости из верхней камеры через перекрестные каналы муфты в полость хвостовика, сообщающуюся с нижним пластом скважины, при этом колонна труб большего диаметра на уровне ниже посадочного гнезда соединена с насосом, а в стенке трубы выше посадочного гнезда выполнены отверстия, сообщающие межтрубную полость с верхней камерой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве насоса содержит либо центробежный, либо винтовой насос с электрическим приводом, соединенным с кабелем, герметически пропущенным через верхний пакер и кожух насоса, или штанговый насос, приводная штанга которого размещена в колонне труб меньшего диаметра.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение посадочного гнезда с ниппелем колонн труб большего и меньшего диаметров оснащено уплотнением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано для одновременно-раздельной и поочередной добычи скважинного флюида и закачки жидкости одной скважиной.

Известно устройство для одновременной раздельной добычи скважинной продукции и закачки воды в пласт, включающее перфорированную в интервале верхнего продуктивного и нижнего принимающего пластов обсадную колонну, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), верхний и нижний насосы, камеру-разделитель и камеру-накопитель. Колонна НКТ от обводненной части продуктивного пласта до нижнего насоса выполнена перфорированной. В качестве камеры-разделителя использовано пространство скважины между насосами, в качестве камеры-накопителя нефти - верхняя часть пространства скважины. В качестве нижнего насоса использован электроцентробежный насос, обращенный вниз, расположенный ниже продуктивного пласта и имеющий снизу хвостовик с обратным клапаном и пакером, устанавливаемым в скважине над кровлей принимающего пласта. Верхний насос размещен в колонне НКТ под динамическим уровнем накопленной нефти. Верхний и нижний насосы расположены в скважине друг от друга на максимально возможном расстоянии с размещением между ними перфорированного участка колонны НКТ и сепараторов-отстойников с входными и выходными клапанами(Патент RU № 2297521 С1 на изобретение. Устройство для одновременной раздельной добычи скважинной продукции и закачки воды в пласт. - МПК: Е21В 43/14. - Опубл. 27.11.2008). Недостатком известного устройства является сложность конструкции устройства, снижающей эффективность эксплуатации двухпластовой скважины.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является установка для раздельной эксплуатации объектов нагнетательной или добывающей скважины, включающая последовательно спущенные и установленные в скважину две колонны труб большего и меньшего диаметра, размещенных одна в другой концентрично, причем колонна труб большего диаметра оснащена, по меньшей мере, одним пакером, расположенным выше эксплуатационных объектов, и посадочным узлом, муфту перекрестного течения потоков скважинного флюида и жидкости, установленную на глубине выше верхнего пласта, для движения потока среды - закачки рабочего агента в верхний объект или добычи из него флюида, а колонна труб меньшего диаметра оснащена разобщающим элементом, герметично установленным в посадочный узел, насос, кожух насоса, по меньшей мере, два пакера, один из которых установлен между пластами для их разобщения, а другой - выше верхнего пласта скважины, и хвостовик. (Заявка RU № 2006137251 на изобретение. Установка для раздельной эксплуатации объектов нагнетательной или добывающей скважины. - МПК: Е21В 43/00. - Опубл. 27.04.2008). Данное изобретение принято за прототип.

Недостатком известной установки является низкая эффективность эксплуатации двухпластовой скважины из-за сложности конструкции устройства.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение возможности в режиме реального времени осуществлять одновременно-раздельную добычу скважинного флюида и закачку жидкости одной скважины и упростить конструкцию устройства.

Техническим результатом является повышение эффективности одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости одной скважины в режиме реального времени и упрощение конструкции устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости, включающей две колонны концентрично расположенных труб, образующие межтрубную полость, пакер, разобщающий верхний и нижний пласты скважины, насос, кожух насоса, муфту перекрестного течения потоков скважинного флюида и закачиваемой жидкости, установленную выше верхнего пласта, причем колонна труб большего диаметра выполнена с посадочным гнездом и пакером, расположенным выше верхнего пласта скважины и образующим с вышеупомянутым пакером затрубное пространство, а колонна труб меньшего диаметра выполнена с ниппелем, герметично установленным в посадочное гнездо, и хвостовик, согласно предложенному техническому решению,

затрубное пространство скважины разделено на верхнюю и нижнюю камеры посредством пакера, дополнительно установленного в скважине выше верхнего пласта, в котором размещена вышеупомянутая муфта перекрестного течения потоков скважинного флюида и закачиваемой жидкости, соединенная сверху с кожухом насоса и снизу с хвостовиком, выполненным с пакером, разобщающим верхний и нижний пласты скважины, с возможностью перекрестного течения потоков скважинного флюида из нижней камеры, сообщающейся с верхним пластом скважины, через каналы муфты в полость кожуха насоса и закачиваемой жидкости из верхней камеры через перекрестные каналы муфты в полость хвостовика, сообщающуюся с нижним пластом скважины, при этом колонна труб большего диаметра на уровне ниже посадочного гнезда соединена с насосом, а в стенке трубы выше посадочного гнезда выполнены отверстия, сообщающие межтрубную полость с верхней камерой;

в качестве насоса содержит либо центробежный, либо винтовой насос с электрическим приводом, соединенным с кабелем, герметически пропущенным через верхний пакер и кожух насоса, или штанговый насос, приводная штанга которого размещена в колонне труб меньшего диаметра;

соединение посадочного гнезда с ниппелем колонн труб большего и меньшего диаметров оснащено уплотнением.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного устройства для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлена компоновка устройства для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости с электроприводным насосом; на фиг.2 - то же, со штанговым насосом.

Устройство для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости содержит колонну труб 1 большего диаметра и колонну труб 2 меньшего диаметра, концентрично расположенных между собой и образующих межтрубную полость 3, пакер 4, разобщающий верхний I и нижний II пласты скважины 5, центробежный либо винтовой насос 6 с электрическим приводом 7, соединенным с кабелем 8, кожух 9 насоса 6, муфту 10 перекрестного течения потоков скважинного флюида и закачиваемой жидкости, установленную выше верхнего пласта I, и хвостовик 11(фиг.1). Колонна труб 1 большего диаметра выполнена с посадочным гнездом 12 и пакером 13, расположенным выше верхнего пласта I скважины и образующим с пакером 4 затрубное пространство, разделенное на верхнюю 14 и нижнюю 15 камеры посредством пакера 16, дополнительно установленного в скважине 5 выше верхнего пласта I, в котором размещена муфта 10 перекрестного течения потоков скважинного флюида и закачиваемой жидкости, соединенная сверху с кожухом 9 насоса 6 и снизу с хвостовиком 11, с возможностью перекрестного течения потоков скважинного флюида из нижней камеры 15, сообщающейся с верхним пластом I скважины, через каналы 17 муфты 10 в полость кожуха 9 и закачиваемой жидкости из верхней камеры 14 через перекрестные каналы 18 муфты 10 в полость хвостовика 11, сообщающуюся с нижним пластом II скважины. Кабель 8 герметически пропущен через верхний пакер 13 и кожух 9 и соединен с электрическим приводом 7 центробежного либо винтового насоса 6. Колонна труб 1 большего диаметра на уровне ниже посадочного гнезда 12 соединена с насосом 6. В стенке трубы 1 выше посадочного гнезда 12 выполнены отверстия 19, сообщающие межтрубную полость 3 с верхней камерой 14. Колонна труб 2 меньшего диаметра выполнена с ниппелем 20, герметично установленным в посадочное гнездо 12 посредством уплотнений 21. Устройство для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости может содержать штанговый насос 22, приводная штанга 23 которого размещена в колонне труб 2 меньшего диаметра (фиг.2).

Устройство для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости работает следующим образом.

В ствол скважины 5 на колонне труб 1 большего диаметра, оснащенной посадочным гнездом 12 и пакером 13, спускают либо центробежный либо винтовой насос 6 с электрическим приводом 7 и кабелем 8, вместе с кожухом 9, муфту 10 перекрестного течения потоков скважинного флюида и закачиваемой жидкости, оснащенную пакером 16, до установки последнего выше верхнего пласта I и хвостовика 11 с пакером 4 до разобщения верхнего I и нижнего II пластов скважины. После закрепления в скважине 5 колонны труб 1 большего диаметра, в нее концентрично спускают колонну труб 2 меньшего диаметра до посадки ниппелем 20 в посадочное гнездо 12 с уплотнением 21, обеспечивающим герметичность соединения колонн труб 1 и 2. Затем по межтрубной полости 3 через отверстия 19, верхнюю камеру 14, каналы 18 муфты 10 и полость хвостовика 11 закачивают жидкость в нижний пласт II скважины до восстановления необходимого давления. После чего через кабель 8 включают электрический привод 7 либо центробежного либо винтового насоса 6, и скважинный флюид из верхнего пласта I через нижнюю камеру 15, перекрестные каналы 17 муфты 10 в полость кожуха 9, из которой насосом 6 скважинный флюид перекачивается по колонне труб 2 меньшего диаметра на поверхность скважины 5.

Использование предложенного устройства для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида и закачки жидкости позволит значительно повысить эффективность эксплуатации скважин в соответствии с требованиями Правил охраны недр, утвержденных постановлением Госгортехнадзора РФ № 71 от 06 июня 2003 г.