установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов

Формула изобретения

1. Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, включающая колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик, колонну штанг и штанговый насос с полым плунжером, оснащенным нагнетательным клапаном, и основным всасывающим клапаном на входе, сообщенным с хвостовиком, и боковой всасывающий клапан, сообщенный выходом с отверстием в стенке цилиндра насоса, отличающаяся тем, что между цилиндром насоса и основным клапаном размещен полый корпус, верхняя часть которого сообщена каналом через обратный клапан с верхней частью цилиндра, а штанги выполнены полыми, сообщенными с внутренней полостью плунжера, при этом ниже отверстия для бокового канала в цилиндре размещен разделительный поршень, с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз в полость корпуса и вверх под воздействием плунжера, причем расстояние между входом канала в верхнюю часть цилиндра и отверстием для бокового клапана равно длине плунжера.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя полость у корпуса выполнена большим внутренним диаметром, чем у цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам.

Известна скважинная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая колонну лифтовых труб, колонну штанг, пакер, хвостовик и дифференциальный насос (см. книга «Одновременная раздельная эксплуатация многопластовых нефтяных месторождений», Р.А.Максутов, Б.Е.Доброскок, Ю.В.Зайцев. М.: «Недра», 1974, стр.89, рис.54). В этой установке производится раздельный подъем продукции пластов: нижнего - по колонне лифтовых труб, верхнего - по эксплуатационной колонне скважины.

Недостатками установки являются: сложная конструкция, невозможность глушения скважины для проведения подземных ремонтов, невозможность исследования пластов в процессе эксплуатации (определение забойных и пластовых давлений), при необходимости извлечения насоса он поднимается вместе с верхним пакером, что способствует его износу и снижению надежности работы установки, кроме того, в результате «поршневого» эффекта, создаваемого пакером при подъеме, происходит излив продукции из эксплуатационной колонны скважины.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине (патент РФ № 2221136, БИ № 1 за 2004 г.), содержащая колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик и штанговый насос с основным и дополнительным боковым всасывающими клапанами.

Недостатком установки является невозможность определения дебитов пластов и их обводненности из-за смешения их продукций в цилиндре насоса.

Технической задачей, решаемой установкой, является создание возможности раздельного подъема продукции двух пластов.

Указанная задача решается предлагаемой установкой для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, включающей колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик, колонну штанг и штанговый насос с полым плунжером, оснащенным нагнетательным клапаном, и основным всасывающим клапаном на входе, сообщенным с хвостовиком, и боковой всасывающий клапан, сообщенный выходом с отверстием в стенке цилиндра насоса.

Новым является то, что между цилиндром насоса и основным клапаном размещен полый корпус, верхняя часть которого сообщена каналом через обратный клапан с верхней частью цилиндра, а штанги выполнены полыми, сообщенными с внутренней полостью плунжера, при этом ниже отверстия для бокового канала в цилиндре размещен разделительный поршень, с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз в полость корпуса и вверх под воздействием плунжера, причем расстояние между входом канала в верхнюю часть цилиндра и отверстием для бокового клапана равно длине плунжера.

Новым является также то, что внутренняя полость у корпуса выполнена большим внутренним диаметром, чем у цилиндра.

На чертеже показана схема установки.

Установка содержит насос 1, спущенный на колонне лифтовых труб 2, цилиндр 3 которого снабжен боковым клапаном 5 и отверстием 6. Внутри цилиндра 3 на полых штангах 7 с полостью 4 перемещается полый плунжер 8 с нагнетательным клапаном 9 и разделительный поршень 10 с ограничителем 11. К нижней части цилиндра 3 присоединен трубчатый корпус 12, внутренняя полость 13 которого выполнена диаметром, большим, чем у цилиндра 3. Верхняя часть полости 13 корпуса 12 сообщена через отверстие 25, обратный клапан 24 и канал 14 с отверстием 15 в верхней части цилиндра 3. В нижней части корпуса 12 размещен основной всасывающий клапан 16, сообщенный с хвостовиком 17, и выступы 18. Хвостовик 17 сообщен с полостью 19 под пакером 20, сообщенной с нижним пластом 21. А межтрубное пространство 22, находящееся выше пакера 20, сообщено с верхним пластом 23.

Работает установка следующим образом.

После установки пакера 20 между пластами 21 и 23 и спуска установки с насосом 1 и хвостовиком 17 на колонне лифтовых труб 2 до герметичного взаимодействия хвостовика 17 с пакером 20 и сообщения его с подпакерным пространством 19 начинают эксплуатацию двух пластов 21 и 23. Когда плунжер 8 находится в нижней точке, часть разделительного поршня 10 остается в цилиндре 3, а часть находится в полости 13 корпуса 12. При движении плунжера 8 вверх между ним и разделительным поршнем 10 создается разрежение, и под действием возникшего перепада давления поршень 10 перемещается следом за плунжером 8, создавая разрежение в полости 13 корпуса 12. Под действием перепада давления продукция нижнего пласта 21 через подпакерное пространство 19, хвостовик 17 и всасывающий клапан 16 поступает в полость 13 корпуса 12. При достижении верхним торцом поршня 10 отверстия 6 бокового всасывающего клапана 5 он останавливается из-за упора ограничителя 11 в нижний торец цилиндра 3. Одновременно плунжер 8 минует отверстие 6, и в цилиндр 3 над поршнем 10 начинает поступать через межтрубное пространство 22, боковой всасывающий клапан 5 и отверстие 6 продукция верхнего пласта 23.

После достижения верхней мертвой точки плунжер 8 движется вниз, нагнетательный клапан 9 открывается, и продукция верхнего пласта вытесняется через плунжер 8 в полость 4 штанг 7.

При достижении плунжером 8 отверстия 6 бокового клапана 5 открывается ранее перекрытое плунжером 8 отверстие 15, и начинается вытеснение поршнем 10, толкаемым плунжером 8, продукции нижнего пласта 21 через отверстие 25 обратный клапан 24, канал 14 и отверстие 15 в полость лифтовых труб 2.

При достижении плунжером 8 нижней мертвой точки (разделительный поршень 10 упирается в выступы 18) цикл повторяется, причем одновременно верхний торец плунжера 8 вытесняет из полости лифтовых труб продукцию нижнего пласта в трубопровод сбора продукции скважин.

На устье скважины (на чертеже не показано) производят замер количества добытой по каждому пласту 21 и 23 продукций и их обводненностей. Далее продукции пластов 21 и 23 перекачивают по трубопроводам (на чертеже не показаны) раздельно, если их нельзя смешивать, или совместно по одному трубопроводу (на чертеже не показан). Изменением положения плунжера 8 относительно отверстия 6 можно в определенных пределах изменять соотношение дебитов пластов 21 и 23. Так, если приподнять плунжер 8, увеличится отбор продукции верхнего пласта 23 и уменьшится отбор из нижнего 21. Если же опустить плунжер 8, то, наоборот, увеличится отбор из нижнего пласта 21 и уменьшится из верхнего 23. Причем в отличие от прототипа, конструкция установки не зависит от соотношений забойных давлений пластов 21 и 23, - она будет работать одинаково при любом их соотношении без изменения конструкции. Выступы 18 ограничивают полный выход разделительного поршня 10 из цилиндра и используются при монтаже установки, при работе установки поршень 10 до них не доходит.

Причем при равенстве внутренних диаметров цилиндра 3 и полости 13 корпуса 12 работоспособность установки сохраняется, если разделительный поршень 10 входит в полость 13 корпуса 12 негерметично.

Таким образом, установка позволяет раздельно добывать, поднимать на поверхность, определять обводненность и перекачивать продукции двух пластов.