способ добычи нефти и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ добычи нефти, включающий бурение скважины, оборудование ее обсадной и насосной трубами с устьевой арматурой и плунжерным глубинным насосом и создание внутри труб среды, обеспечивающей подъем нефти, отличающийся тем, что создание внутри труб среды, обеспечивающей подъем нефти, осуществляют путем образования двумя перегородками с клапанами шлюзовой камеры в нижней части насосной трубы, которую выше верхней перегородки заполняют водой до уровня выкидной трубы устьевой арматуры, при этом плунжером насоса обеспечивают замещение воды нефтью в шлюзовой камере за счет разности давлений в насосной трубе и межтрубном пространстве, а разностью плотностей воды и нефти обеспечивают подъем нефти от верхней перегородки.

2. Устройство для добычи нефти, содержащее обсадную и насосную трубы с устьевой арматурой, плунжерный насос с приводом, отличающееся тем, что в нижней части насосной трубы образована шлюзовая камера при помощи двух перегородок, привод выполнен в виде гидроцилиндра, снабженного командоаппаратом, управляющим системой клапанов, причем входные патрубки гидроцилиндра соединены с помощью клапанов с внутренним объемом насосной трубы, а выходные - с межтрубным пространством, между насосом и насосной трубой установлена перфорированная перегородка с задвижкой, являющейся верхней перегородкой шлюзовой камеры, корпус гидроцилиндра имеет возможность поворота вокруг оси и соединен с задвижкой верхней перегородки шлюзовой камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при добыче легких нефтей.

Известен способ добычи нефти, включающий бурение скважины, оборудование ее обсадной трубой с устьевой арматурой, в нижнюю часть скважины спускают оборудование для образования пены, а с поверхности подают пенообразующий агент, осуществляя таким образом газлифтную добычу нефти [1].

Недостатком известного способа добычи нефти является его высокая энергоемкость, обусловленная необходимостью постоянно подавать газ в скважину.

Наиболее близким по выполняемым функциям, конструктивным особенностям и достигаемому результату является способ глубинно-насосной добычи нефти, включающий бурение скважины, оборудование ее обсадной и насосной трубами с устьевой арматурой и плунжерным штанговым насосом, подъем пластовой жидкости штанговым глубинным насосом и подачу в затрубное пространство скважины жидкости, очищенной от механических примесей [2].

Недостатком этого способа, принятого в качестве прототипа, является его высокая энергоемкость, обусловленная необходимостью при каждом ходе вверх поднимать столб жидкости, совершая при этом бесполезную работу, т.к. на поверхность подается не более 0,1% этого количества жидкости. Недостатком устройства, реализующего данный способ, которое также выбрано за прототип, является конструктивная сложность всего устройства, содержащего плунжерный насос, колонну штанг, наземный привод насоса, станок-качалку, потребляющую электроэнергию в течение всего процесса работы насосной установки - как при ходе вверх, так и при спуске насоса.

Цель - снижение энергоемкости процесса подъема нефти, упрощение конструкции устройства для осуществления способа и, как следствие, снижение себестоимости нефти.

Поставленная цель достигается тем, что в способе добычи нефти, включающем бурение скважины, оборудование ее обсадной и насосной трубами с устьевой арматурой и плунжерным глубинным насосом и создание внутри труб среды, обеспечивающей подъем нефти, в отличие от прототипа создание внутри труб среды, обеспечивающей подъем нефти, осуществляют путем образования двумя перегородками с клапанами шлюзовой камеры в нижней части насосной трубы, которую выше верхней перегородки заполняют водой до уровня выкидной трубы устьевой арматуры, при этом плунжером насоса обеспечивают замещение воды нефтью в шлюзовой камере за счет разности давлений в насосной трубе и межтрубном пространстве, а разностью плотностей воды и нефти обеспечивают подъем нефти от верхней перегородки.

Поставленная задача решается также устройством для добычи нефти, содержащим обсадную и насосную трубы с устьевой арматурой, плунжерный насос с приводом, в котором в отличие от прототипа в нижней части насосной трубы образована шлюзовая камера при помощи двух перегородок, привод выполнен в виде гидроцилиндра, снабженного командоаппаратом, управляющим системой клапанов, причем входные патрубки гидроцилиндра соединены с помощью клапанов с внутренним объемом насосной трубы, а выходные - с межтрубным пространством, между насосом и насосной трубой установлена перфорированная перегородка с задвижкой, являющейся верхней перегородкой шлюзовой камеры, корпус гидроцилиндра имеет возможность поворота вокруг оси и соединен с задвижкой верхней перегородки шлюзовой камеры.

На фиг.1 показана принципиальная схема, иллюстрирующая заявляемый способ и устройство.

На фиг.2 (а, б, в, г) показана последовательность работы устройства.

Устройство, осуществляющее способ, содержит обсадную трубу 1, насосную трубу 2, нижнюю перегородку 3, верхнюю перегородку 4 с задвижкой 5, гидроцилиндр 6, соединенный с плунжером 7, командоаппарат 8 с золотниковым распределителем 9 и центробежный насос 10.

Предлагаемый способ добычи нефти осуществляется следующим образом. В нижней части насосной трубы 2 (фиг.1) на глубине ₂ устанавливают перегородку 4 и отстоящую от нее на высоту H₁ перегородку 3. Перегородка 3 снабжена клапаном, а перегородка 4 - задвижкой 5. Перегородки 3 и 4 образуют шлюзовую камеру, в которую помещен плунжер 7.

В начале цикла подъема нефти центробежный насос 10 заполняет водой насосную трубу 2 до уровня выкидной линии устьевой арматуры. При этом задвижка 5 открыта, а плунжер 7 находится в нижнем положении (фиг.2 а). Вода заполняет свободный объем шлюзовой камеры при закрытом клапане в нижней перегородке 3. Во второй стадии работы устройства (фиг.2 б) командоаппарат 8 с помощью золотникового распределителя 9 соединяет нижнюю часть гидроцилиндра 6 с внутренним объемом насосной трубы 2, а верхнюю - с межтрубным пространством между обсадной трубой 1 и насосной трубой 2, задвижка 5 закрывается. В связи с тем, что разность давлений в насосной трубе 2 и в межтрубном пространстве достигает значительной величины (до 30 атмосфер), гидроцилиндр поднимает плунжер 7 в верхнее положение, вытесняя воду в межтрубное пространство из объема между плунжером 7 и перфорированной верхней перегородкой 4 с закрытой задвижкой 5. Одновременно с этим из продуктового пласта через клапан 3 в шлюзовую камеру втягивается пластовая жидкость. В третьей стадии работы устройства (фиг.2 в) гидроцилиндр 6 опускает плунжер 7 при закрытой задвижке 5 и закрытом клапане 3. Жидкость, скопившаяся в нижней части шлюзовой камеры? через клапаны плунжера 7 перетекает в верхнюю часть шлюзовой камеры, плунжер 7 опускается до нижнего положения. После этого наступает четвертая стадия цикла (фиг.2 г), открывается задвижка 5? и объем шлюзовой камеры, заполненный жидкостью, соединяется с объемом насосной трубы 2. Вода из насосной трубы 2 через перфорации перегородки 4 поступает в шлюзовую камеру и вытесняет находящуюся там нефть, которая всплывает и движется по водяному столбу в насосной трубе 2 к устью скважины. Работа задвижки осуществляется с помощью корпуса гидроцилиндра 6, с которым соединена задвижка 5. Корпус гидроцилиндра 6 имеет возможность поворота вокруг оси. Командоаппарат 8 поворачивает корпус гидроцилиндра 6 на угол 90^o вместе с задвижкой 5, периодически открывая и закрывая перфорации в перегородке 4.

Процесс извлечения нефти из продуктового пласта осуществляется также, как и при использовании штангового насоса. Отличие состоит в том, что в предлагаемом способе плунжер насоса разгружен от давления столба жидкости в насосной трубе. Максимальное усилие, действующее на плунжер 7 при ходе 3 метра? не превышает 0,3 атм. Поэтому затраты энергии на подъем нефти значительно меньше, т.к. весь путь от шлюзовой камеры до устья нефть поднимается без затрат энергии, только за счет разности плотностей воды и нефти. Это позволяет уменьшить удельный расход энергии в 45-50 раз по сравнению со штанговым глубинным насосом, что на 25-30% снижает себестоимость добычи нефти.

К достоинствам заявляемого способа можно отнести также то, что количество воды, поступающей в продуктовый пласт из скважины, точно соответствует изъятой из него нефти. Это сохраняет экологическое равновесие в пласте, поддерживает пластовое давление, стабилизирует гидрогеологический режим добычи нефти. Кроме того, важным является то обстоятельство, что на поверхность поднимается чистая нефть, не содержащая воды и эмульсий, что делает ненужным применение наземного оборудования для деэмульгации и дегидрации нефти.

Источники информации

1. А.с. 1513130, опубликованное 07.10.1989.

2. А.с. 1430503, опубликованное 15.10.1988.