установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт

Формула изобретения

Установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт, содержащая колонну труб с пакером, установленным между водоносным и нефтеносным пластами, насос, отличающаяся тем, что колонна труб выше верхнего водоносного пласта снабжена дополнительным пакером, а между пакерами - внутренней герметичной перегородкой, при этом насос выполнен погружным плунжерным, установленным в колонну труб выше перегородки, причем пространство колонны труб между насосом и перегородкой сообщено с водоносным пластом, а заколонное пространство колонны труб выше дополнительного пакера - с нефтеносным пластом, при этом колонна труб имеет возможность герметизации на устье скважины с насосными штангами погружного плунжерного насоса, при этом пакеры выполнены в виде самоуплотняющихся манжет, не пропускающих к водоносному пласту, при этом колонна труб выше насоса оснащена сквозными отверстиями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт при его заводнении.

Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство №283120, Е21В 43/00, опубл. БИ №31 от 06.10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.

Недостатками данной конструкции являются:

во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, не более +25°С. Увеличение температуры воды до 35-45°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;

во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.

Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того, с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е21В 43/00, 1986 г., опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

во-первых, масло, находящееся в колонне НКТ и используемое в качестве рабочей жидкости для привода в действие закачиваемой в пласт жидкости, в процессе работы теряет свои химико-физические свойства из-за контакта и перемешивания с закачиваемой в пласт жидкостью, в связи с чем в процессе работы установки требуется постоянный и строгий контроль химического состава масла;

во-вторых, сложность конструкции, обусловленная наличием нагнетательного и всасывающего клапанов, установленных в составе колонны труб, верхнего и нижнего датчиков уровня, емкости, станция управления для переключения направления вращения электродвигателя;

в-третьих, масло имеет большую плотность сравнительно с закачиваемой жидкостью, в связи с чем требуются большие затраты электроэнергии на питание электродвигателя для привода в движение масла в колонне НКТ;

в-четвертых, насос выполнен в поверхностном исполнении, и поэтому чем меньше пластовое давление и ниже находится водоносный пласт от поверхности, тем ниже эффективность его использования.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции установки с одновременным повышением эффективности ее работы и сокращение затрат потребляемой электроэнергии.

Указанная задача решается установкой для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт, содержащая колонну труб с пакером, установленным между водоносным и нефтеносным пластами, насос.

Новым является то, что колонна труб выше верхнего водоносного пласта снабжена дополнительным пакером, а между пакерами - внутренней герметичной перегородкой, при этом насос выполнен погружным плунжерным, установленным в колонну труб выше перегородки, причем пространство колонны труб между насосом и перегородкой сообщено с водоносным пластом, а заколонное пространство колонны труб выше дополнительного пакера - с нефтеносным пластом, при этом колонна труб имеет возможность герметизации на устье скважины с насосными штангами погружного плунжерного насоса, при этом пакеры выполнены в виде самоуплотняющихся манжет, не пропускающих к водоносному пласту, при этом колонна труб выше насоса оснащена сквозными отверстиями.

На чертеже схематично изображена установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт.

Установка для закачки жидкости из водоносного пласта 1 скважины 2 в нефтеносный пласт 3 содержит колонну труб 4 с пакером 5, установленным между водоносным 1 и нефтеносным 3 пластами.

Колонна труб 4 выше верхнего водоносного пласта 1 снабжена дополнительным пакером 6, а между пакером 5 и дополнительным пакером 6 - внутренней герметичной перегородкой 7, выше которой в колонне труб 4 концентрично установлен погружной плунжерный насос 8, состоящий из поршня 9 со сквозными продольными каналами 10 и клапана 11, при этом поршень 9 жестко соединен с колонной насосных штанг 12.

Внутреннее пространство 13 колонны труб 4 между насосом 8 и перегородкой 7 сообщено с водоносным пластом 1 посредством радиального отверстия 14, выполненного в корпусе дополнительного пакера 6 и колонне труб 4, а внутреннее пространство 15 колонны труб 4 выше погружного плунжерного насоса 8 сообщено с заколонным пространством 16 колонны труб 4 посредством сквозных отверстий 17, выполненных в колонне труб 4 выше погружного плунжерного насоса 8.

Заколонное пространство 16 колонны труб 4 выше дополнительного пакера 6 сообщено с нефтеносным пластом 3 посредством кольцевого канала 18, выполненного между колонной труб 4 и дополнительным пакером 6, а также радиального отверстия 19, выполненного в колонне труб 4 ниже перегородки 7 и внутреннего пространства 20 колонны труб 4 ниже перегородки 7 и сквозных отверстий 21, выполненных в корпусе пакера 5. Пакер 5 и дополнительный пакер 6 выполнены в виде самоуплотняющихся манжет, не пропускающих жидкость к водоносному пласту 1 в процессе работы установки.

Установка работает следующим образом.

Перед запуском установки в работу производят компоновку установки в скважине 2, как показано на чертеже, после чего герметизируют устье (не показано) скважины 2 между колоннами труб 4 и насосных штанг 12, а также заколонное пространство 16 на устье скважины 2 (не показано).

С устья скважины посредством колонны насосных штанг 16 приводят в действие поршень 9 погружного плунжерного насоса 8, установленного концентрично внутри колонны труб 4. Поршень 9 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение. В процессе движения поршня 9 вверх происходит всасывание жидкости (пластовой воды) из водоносного пласта 1 через радиальное отверстие 14 во внутреннее пространство 13 колонны труб 4 между насосом 8 и перегородкой 7, при этом клапан 11 погружного штангового насоса 8 закрыт.

Далее происходит перемещение насосных штанг 12 и жестко соединенного с ним поршня 9 погружного плунжерного насоса 8 вниз, при этом клапан 11 погружного штангового насоса 8 открывается и происходит заполнение жидкостью внутреннего пространства 15 колонны труб 4 выше поршня 9 через внутреннее пространство последнего и его сквозные продольные каналы 10. В дальнейшем цикл работы установки повторяется.

Таким образом, поршень 9 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение и происходит заполнение жидкостью внутреннего пространств 15 колонны труб 4 выше поршня 9 до достижения уровнем жидкости сквозных отверстий 17, выполненных в колонне труб 4 выше погружного плунжерного насоса 8, при этом происходит перелив жидкости из внутреннего пространства 15 колонны труб 4 в заколонное пространство 16 колонны труб 4.

Работа установки продолжается, при этом жидкость, попавшая в заколонное пространство 16 колонны труб 4 через кольцевой канал 18, радиальное отверстие 19 колонны труб 4 и далее по внутреннему пространству 20 колонны труб 4 ниже перегородки 7 через сквозные отверстия 21, выполненные в корпусе пакера 5, попадает в межколонное пространство 22, по мере заполнения которого жидкость закачивается в нефтеносный пласт 3 (в зависимости от приемистости нефтеносного пласта 3).

Предлагаемая установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт имеет простую конструкцию, кроме того, насос глубинного исполнения устанавливается непосредственно в интервале водоносного и нефтеносного пластов скважины, что позволяет повысить эффективность работы насоса.

Установка позволяет экономить электроэнергию, так как в процессе цикла нагнетания происходит движение колонны штанг, жестко связанной с поршнем вниз, при этом насос работает в рекуперативном режиме с отдачей электроэнергии в промысловую сеть.