способ добычи жидкого полезного ископаемого

Формула изобретения

Способ добычи жидкого полезного ископаемого, включающий использование двух насосов, один их которых установлен на поверхности, а второй - струйный в скважине на расчетной глубине, соединение насосов двумя трубами по кольцевой схеме, установку пакера в районе струйного насоса, отличающийся тем, что всасывающую полость насоса, установленного на поверхности, подсоединяют к трубе, по которой транспортируют добываемое жидкое полезное ископаемое от струйного насоса на поверхность; нагнетательную полость насоса на поверхности подсоединяют к транспортной трубе, по которой жидкое полезное ископаемое подают потребителю; на транспортной трубе выполняют емкость, к которой подсоединяют трубу, подающую жидкость к струйному насосу; сечение этой трубы выбирают равным или превышающим сечение транспортной трубы; работу струйного насоса выполняют давлением жидкости на поверхности в емкости на транспортной трубе, при этом в трубах, соединенных по кольцевой схеме, транспортируют постоянный объем жидкости; весь приток из пласта направляют в транспортную трубу, а величину производительности регулируют путем изменения внутреннего сечения прохода в транспортной трубе задвижкой до наступления устойчивой работы насосов без пульсации давлений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной, газовой и вододобывающей промышленности и может быть использовано при их добыче насосами.

Известен способ добычи полезных ископаемых электрическими и штанговыми насосами (В. Н. Васильевский, А.И. Петров. Техника и технология определения параметров скважин и пластов. - М.: Недра, 1989, с.38-62).

Недостатком такого способа добычи является сравнительно небольшая глубина установки насосов в скважине, позволяющая вести откачку жидкости ввиду невозможности создать мощные насосы в малых габаритах скважины.

Этот недостаток частично устранен в другом известном способе, принятом за прототип.

Способ добычи жидких полезных ископаемых по прототипу включает использование двух насосов, один из которых установлен на поверхности, а второй - струйный в скважине на расчетной глубине, соединение насосов двумя трубами по кольцевой схеме с установкой пакера в районе струйного насоса (Нефтяное хозяйство. - М.: Недра, 1998, 5, с.72-75).

Недостатком прототипа является то, что всасывающую полость насоса на поверхности подсоединяют к баку, а нагнетательную полость этого насоса подсоединяют к трубе, подающей жидкость к струйному насосу, в результате чего закольцованные трубы в скважине оказываются подключенными последовательно в нагнетательную транспортную систему насоса на поверхности, и возникающие при этом большие гидравлические потери снижают давление жидкости в транспортной трубе и, как следствие, снижают производительность способа добычи.

Задачей изобретения является создать способ добычи жидких полезных ископаемых, лишенный указанных недостатков.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного изобретения, является: отсутствия влияния потерь давления в кольцевом трубопроводе на величину давления жидкости в транспортной трубе; использование давления жидкости в транспортной трубе для работы струйного насоса без пропускания жидкости, уходящей в транспортную трубу, по кольцевому трубопроводу; естественное подключение насоса на поверхности всасывающей полостью к трубе, по которой жидкость подают от струйного насоса к устью, а нагнетательной полостью - к транспортной трубе, что и позволяет устранить указанные выше потери; подача всего притока полезного ископаемого из пласта в транспортную трубу независимо от необходимости прокачивать часть жидкости по кольцевой схеме труб.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе добычи жидкого полезного ископаемого, включающем использование двух насосов, один их которых установлен на поверхности, а второй - струйный в скважине на расчетной глубине, соединение насосов двумя трубами по кольцевой схеме, установку пакера в районе струйного насоса, согласно изобретению всасывающую полость насоса, установленного на поверхности, подсоединяют к трубе, по которой транспортируют добываемое жидкое полезное ископаемое от струйного насоса на поверхность; нагнетательную полость насоса на поверхности подсоединяют к транспортной трубе, по которой жидкое полезное ископаемое подают потребителю; на транспортной трубе выполняют емкость, к которой подсоединяют трубу, подающую жидкость к струйному насосу; сечение этой трубы выбирают равным или превышающим сечение транспортной трубы; работу струйного насоса выполняют давлением жидкости на поверхности в емкости на транспортной трубе; при этом в трубах, соединенных по кольцевой схеме, транспортируют постоянный объем жидкости; весь приток из пласта направляют в транспортную трубу, а величину производительности регулируют путем изменения внутреннего сечения прохода в транспортной трубе задвижкой до наступления устойчивой работы насосов без пульсации давлений.

Подсоединение всасывающей полости насоса, установленного на поверхности, к трубе, по которой транспортируют добываемое жидкое полезное ископаемое от струйного насоса на поверхность, обеспечивает синхронизацию работы насосов без создания противотоков, что устраняет возникновение дополнительных потерь в трубе, по которой жидкое полезное ископаемое попадает от струйного насоса на поверхность во всасывающую полость насоса на поверхности.

Подсоединение нагнетательной полости насоса на поверхности к транспортной трубе, по которой жидкое полезное ископаемое подают потребителю, также не создает дополнительных потерь по сравнению с пропусканием нагнетаемой жидкости по кольцевому трубопроводу.

Отсутствие дополнительных потерь во всасывающей и нагнетательной полостях поверхностного насоса, а также в подводящей и отводящей жидкость трубах обеспечивает повышение производительности добычи по сравнению с прототипом.

Выполнение на транспортной трубе емкости, к которой подсоединяют трубу, подающую жидкость к струйному насосу, позволяет создать давление в указанной трубе и обеспечить работу струйного насоса за счет этого давления без пропускания транспортируемого к потребителю полезного ископаемого через струйный насос и через подведенные к нему трубы по кольцевой схеме. Следовательно, обеспечивается работа струйного насоса без дополнительных гидравлических потерь в транспортной трубе.

Выполнение сечения трубы, подающей жидкость к струйному насосу, равным или превышающим сечение транспортной трубы, с одной стороны, создает примерно равные условия для прохода жидкости в обеих трубах, в результате чего давление жидкости в трубах не повышается по причине малых сечений труб и дополнительных гидравлических потерь не возникает, с другой стороны, обеспечивается достаточный по объему подвод жидкости к струйному насосу, чем гарантируется его высокая производительность.

Выполнение работы струйного насоса давлением жидкости на поверхности в емкости на транспортной трубе обеспечивается за счет того, что давление жидкости на поверхности передается по столбу жидкости в струйный насос. Использование фактора передачи давления по жидкости позволило подключить транспортную трубу к нагнетательной полости насоса на поверхности и использовать давление жидкости в емкости на транспортной трубе без отдельного подключения трубы, подающей жидкость к струйному насосу, к нагнетательной полости насоса на поверхности. В результате приведенного подача жидкости в транспортную трубу осуществляется с большим давлением без дополнительных потерь, что обеспечивает высокую производительность работы обоих насосов.

Транспортирование постоянного объема жидкости в трубах, соединенных по кольцевой схеме, обусловлено тем, что при установившихся потоках жидкости, их давлении и скорости движения, в трубах в каждую единицу времени проходит один и тот же объем жидкости. Следовательно, полученный из пласта приток полезных ископаемых можно подавать в транспортную трубу весь без остатка. Объем труб, соединенных по кольцевой схеме, требует заполнения лишь в первоначальный момент. Таким образом и кольцевое соединение труб обеспечивает отсутствие потерь объема добываемых полезных ископаемых.

Регулирование производительности предложенного способа в разных условиях добычи жидких полезных ископаемых путем изменения внутреннего сечения транспортной трубы задвижкой позволяет отрегулировать устойчивую работу насосов без пульсации давления и, следовательно, без изменения скорости потока, производительности, качества добываемого продукта. Устойчивая работа насосов обеспечивает их максимальную производительность.

Возможность реализации способа показана на прилагаемой схеме, где на фиг.1 выполнен продольный разрез ее компоновки, а на фиг.2 - сечение А-А (на фиг.1).

Схема содержит насос 1 на поверхности, струйный насос 2 в скважине на расчетной глубине, соединение насосов 1 и 2 двумя трубами 3 и 4 (3 - насосно-компрессорная труба, 4 - колонна) по кольцевой схеме, пакер 5. Всасывающая полость 6 насоса 1 подсоединена к трубе 3, по которой транспортируют жидкое полезное ископаемое от струйного насоса 2 на поверхность. Нагнетательная полость 7 насоса 1 подсоединена к транспортной трубе 8, по которой жидкое полезное ископаемое подают потребителю. На транспортной трубе 8 выполняют емкость 9, к которой подсоединяют трубу 10, подающую жидкость к струйному насосу 5 через трубу 4. Сечение трубы 10 равно или превышает сечение транспортной трубы 8. Давление в трубе 8 распространяется по трубам 10 и 4 и выполняет работу в струйном насосе 2. В трубах 3 и 4, соединенных по кольцевой схеме через насосы 2, 1, всасывающую полость 6, нагнетательную полость 7, транспортную трубу 8, емкость 9, трубу 10, находится постоянный для каждых конкретных условий объем жидкости. Приток из пласта направляют через пакер 5, насос 2, трубу 3, всасывающую полость 6, насос 1, нагнетательную полость 7 в транспортную трубу 8. Установленная на транспортной трубе 8 задвижка предназначена для регулирования производительности добычи жидкого полезного ископаемого путем изменения внутреннего сечения прохода в транспортной трубе 8 до наступления устойчивого давления, которое обеспечивает отсутствие пульсации скорости потока, изменения производительности и качества добываемого продукта.

Способ по схеме выполняют следующим образом.

Заполняют трубы 3, 4, 8, 10, полости 6 и 7, емкость 9 жидким полезным ископаемым. Включают в работу насос 1, который всасывает жидкость из всасывающей полости 6 и трубы 3 и нагнетает ее в нагнетательную полость 7, транспортную трубу 8 и попутно в емкость 9. Из емкости 9 часть жидкости направляется под действием давления в транспортной трубе 8 в трубу 10, а из нее в трубу 4 к струйному насосу 2. Давления в трубах 8 и 10 примерно одинаковые, так как примерно равны их сечения. Под действием этого давления жидкость входит в струйный насос 2, который за счет создания разрежения подсасывает приток жидкости из пласта через отверстия в пакере 5 и направляет смешанный поток жидкостей из подпакерного пространства и из трубы 4 в трубу 3. Из трубы 3 жидкость всасывается насосом 1, подается в транспортную трубу 8 и емкость 9, в которой поток жидкости разделяется: часть уходит по трубе 8, а другая часть - по трубе 10 с сохранением примерного равенства давлений в емкости 9 и трубе 10.

Такой цикл работы постоянно повторяется.

Максимальную производительность работы насосов настраивают путем регулирования сечения прохода в трубе 8 задвижкой 11 до наступления устойчивой их работы без пульсации давления и сопровождающей ее пульсации скорости потока, изменения производительности и качества добываемого продукта.