скважинная насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов

Формула изобретения

1. Скважинная насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая колонну лифтовых труб, втулку, пакер, штанговый погружной насос с гидравлической насадкой для откачки продукта из верхнего пласта, соединенный с приводной полой штангой, размещенной в колонне лифтовых труб, последние заключены во втулке, имеющей радиальное отверстие, сообщающееся с каналом гидравлической насадки выше пакера, и электроприводной погружной насос с входным модулем для откачки продукта из нижнего пласта, электродвигатель которого герметично соединен с кабелем электропитания, причем на выходе электроприводного насоса установлен обратный клапан, сообщающийся с межтрубным пространством через полость, образованную между цилиндром штангового насоса и втулкой, на последней выполнен хвостовик, которым насосная установка закреплена в пакере, отличающаяся тем, что хвостовик втулки сообщается с обратным клапаном электроприводного насоса посредством промежуточной трубы и стыковочной муфты, а в полости хвостовика установлен струйный эжектор для отсоса газа из межтрубного пространства через радиальные каналы стыковочной муфты, сообщающиеся с межтрубным пространством через зазор, образованный между торцами хвостовика и промежуточной трубы ниже пакера, для чего в стыковочной муфте выполнено гнездо для посадки струйного эжектора, при этом гидравлическая насадка установлена во втулке с помощью манжет с упором в буртик с внутренним диаметром, большим наружного диаметра струйного эжектора, и закреплена на буртике разжимной цангой с возможностью удаления штангового насоса и струйного эжектора из установки, а во втулке выполнен обводной канал, сообщающий объем во втулке ниже гидравлической насадки с межтрубным пространством выше пакера через полость между цилиндром штангового насоса и втулкой.

2. Скважинная насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена приспособлением для обратной промывки электроприводного насоса, которое устанавливается герметично одновременно на буртик втулки для гидравлической насадки и гнездо для струйного эжектора в стыковочной муфте с возможностью последующего удаления его из установки, канал которого сообщает выход электроприводного насоса с межтрубным пространством выше пакера через радиальные отверстия во втулке, а образованное пространство между приспособлением и втулкой сообщает полость лифтовых труб с межтрубным пространством ниже пакера через обводной канал, радиальные каналы в стыковочной муфте и зазор между торцами хвостовика и промежуточной трубы.

3. Скважинная насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что струйный эжектор и приспособление для промывки электроприводного насоса снабжены улавливающей головкой для захвата их цанговым инструментом, соединенным с канатом для их спуска и удаления с помощью геофизической лебедки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам, и может быть использовано для одновременно-раздельной и поочередной эксплуатации двух пластов одной скважиной.

Известна насосная пакерная установка для одновременно-раздельной, непрерывной, поочередной, периодической или комбинированной эксплуатации пластов скважины, содержащая спущенные в скважину на колонне труб насос, два пакера механического или гидравлического действия с кабельным вводом или без него, один из которых установлен выше верхнего пласта, а другой - между пластами. Насос выполнен с кожухом и размещен между пакерами или выше пакера, расположенного над верхним пластом. Кожух связан с пакером или с пакерами. Между кожухом и пакером размещен перепускной узел или газосепаратор либо струйный эжектор для стравливания газа. Насосная пакерная установка обеспечивает повышение надежности и функциональности работы и эффективности эксплуатации скважины, вскрывшей несколько пластов (Патент RU № 2296213. Насосная пакерная установка для эксплуатации пластов скважины. - МПК: Е21В 43/14. - Опубл. 27.03.2007, бюл. № 9). Недостатком известной насосной установки является недостаточная эффективность эксплуатации пластов скважиной из-за сложности и длительности ее обслуживания.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая колонну лифтовых труб, пакер, штанговый погружной насос с гидравлической насадкой для откачки продукта из верхнего пласта, соединенный плунжером с приводной штангой, размещенной в колонне лифтовых труб, последние сопряжены с цилиндром штангового насоса и заключены в верхнем кожухе с боковым каналом, сообщающимся с входным каналом гидравлической насадки выше пакера, и электроприводной погружной насос с входным модулем для откачки продукта из нижнего пласта, электродвигатель которого герметично соединен с кабелем электропитания. На выходе электроприводного насоса установлен обратный клапан, сообщающийся с межтрубным пространством через канал, образованный между цилиндром штангового насоса и нижним кожухом, на конце которого выполнен хвостовик, которым насосная установка закреплена в пакере скважины (Патент RU № 2339798. Насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине. - МПК: Е21В 43/14. - Опубл. 27.11.2008, бюл. 33).

Недостатком указанной насосной установки является сложность ее исполнения, снижающая надежность ее работы и увеличивающая продолжительность ремонта скважины.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение надежности работы скважинной насосной установки и уменьшение сроков ремонта скважины.

Скважинная насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов содержит колонну лифтовых труб, втулку, пакер, штанговый погружной насос с гидравлической насадкой для откачки продукта из верхнего пласта, соединенный с приводной полой штангой, размещенной в колонне лифтовых труб, последние заключены во втулке, имеющей радиальное отверстие, сообщающееся с каналом гидравлической насадки выше пакера, и электроприводной погружной насос с входным модулем для откачки продукта из нижнего пласта, электродвигатель которого герметично соединен с кабелем электропитания, причем на выходе электроприводного насоса установлен обратный клапан, сообщающийся с межтрубным пространством через полость, образованную между цилиндром штангового насоса и втулкой, на последней выполнен хвостовик, которым насосная установка закреплена в пакере. Хвостовик втулки сообщается с обратным клапаном электроприводного насоса посредством промежуточной трубы и стыковочной муфты, а в полости хвостовика установлен струйный эжектор для отсоса газа из межтрубного пространства через радиальные каналы стыковочной муфты, сообщающиеся с межтрубным пространством через зазор, образованный между торцами хвостовика и промежуточной трубы ниже пакера, для чего в стыковочной муфте выполнено гнездо для посадки струйного эжектора, при этом гидравлическая насадка установлена во втулке с помощью манжет с упором в буртик с внутренним диаметром, большим наружного диаметра струйного эжектора, и закреплена на буртике разжимной цангой с возможностью удаления штангового насоса и струйного эжектора из установки, а во втулке выполнен обводной канал, сообщающий объем во втулке ниже гидравлической насадки с межтрубным пространством выше пакера через полость между цилиндром штангового насоса и втулкой.

Согласно изобретению скважинная насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов дополнительно снабжена приспособлением для обратной промывки электроприводного насоса, которое устанавливается герметично одновременно на буртик втулки для гидравлической насадки и гнездо для струйного эжектора в стыковочной муфте с возможностью последующего удаления его из установки, канал которого сообщает выход электроприводного насоса с межтрубным пространством выше пакера через радиальные отверстия во втулке, а образованное пространство между приспособлением и втулкой сообщает полость лифтовых труб с межтрубным пространством ниже пакера через обводной канал, радиальные каналы в стыковочной муфте и зазор между торцами хвостовика и промежуточной трубы.

Согласно изобретению струйный эжектор и приспособление для промывки электроприводного насоса снабжены улавливающей головкой для захвата их цанговым инструментом, соединенным с канатом для их спуска и удаления с помощью геофизической лебедки.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной скважинной насосной установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, 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 схематично показана компоновка скважинной насосной установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов; на фиг.2 - то же, с приспособлением для обратной промывки электроприводного насоса; на фиг.3 - схема спуска и удаления струйного эжектора с помощью цангового инструмента; на фиг.4 - схема промывки межтрубного пространства выше пакера скважины.

Скважинная насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов содержит колонну лифтовых труб 1, втулку 2, пакер 3, установленный в стволе 4 скважины, штанговый погружной насос 5 с гидравлической насадкой 6 для откачки продукта из межтрубного пространства 7, сообщающейся с верхним пластом I, соединенный с приводной полой штангой 8, размещенной в колонне лифтовых труб 1, последние заключены во втулке 2 с радиальным отверстием 9, сообщающимся с каналом 10 гидравлической насадки 6 выше пакера 3, и электроприводной погружной насос 11 с входным модулем 12 для откачки продукта из межтрубного пространства 13, сообщающегося с нижним пластом II, электродвигатель 14 которого герметично соединен с кабелем 15 электропитания (Фиг.1). На выходе электроприводного насоса 11 установлен обратный клапан 16, сообщающийся с межтрубным пространством 6 выше пакера 3 через полость 17, образованную между цилиндром 18 штангового насоса 5 и втулкой 2, на которой выполнен хвостовик 19, закрепленный концом в пакере 3. Хвостовик 19 втулки 2 сообщается с обратным клапаном 16 электроприводного насоса 11 посредством промежуточной трубы 20 и стыковочной муфты 21. В полости хвостовика 19 установлен струйный эжектор 22 для отсоса газа из межтрубного пространства 13 ниже пакера 3. В стыковочной муфте 21 выполнено гнездо 23 для посадки струйного эжектора 22 и радиальные каналы 24, сообщающиеся с межтрубным пространством 13 через зазор 25, образованный между торцами хвостовика 19 и промежуточной трубы 20 ниже пакера 3. Гидравлическая насадка 6 установлена во втулке 2 с помощью манжет 26 с упором в буртик 27 с внутренним диаметром d₁, большим наружного диаметра d₂ струйного эжектора 22, и закреплена на буртике 27 разжимной цангой 28 с возможностью удаления штангового насоса 5 и струйного эжектора 22 из установки. Во втулке 2 выполнен обводной канал 29, сообщающий объем 30 во втулке 2 ниже гидравлической насадки 6 с межтрубным пространством 7 выше пакера 3 через полость 17 между цилиндром 18 штангового насоса 5 и втулкой 2.

Скважинная насосная установка дополнительно снабжена приспособлением 31 для обратной промывки электроприводного насоса 11, которое устанавливается герметично одновременно на буртик 27 втулки 2 для гидравлической насадки 6 и гнездо 23 для струйного эжектора 22 в стыковочной муфте 21 с возможностью последующего удаления его из установки (Фиг.2). Канал 32 приспособления 31 сообщает выход электроприводного насоса 11 с межтрубным пространством 7 выше пакера 3 через радиальное отверстие 9 во втулке 2, а пространство 33 между приспособлением 31 и втулкой 2 сообщает полость 34 лифтовых труб 1 с межтрубным пространством 13 ниже пакера 3 через обводной канал 29, радиальные каналы 24 в стыковочной муфте 21 и зазор 25 между торцами хвостовика 19 и промежуточной трубы 20. Струйный эжектор 22 и приспособление 31 для промывки электроприводного насоса снабжены улавливающей головкой 35 для захвата их цанговым инструментом 36, соединенным с канатом 37 геофизической лебедки (не показана) для их спуска в насосную установку и удаления из нее (Фиг.3).

Скважинная насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов работает следующим образом.

Скважинная насосная установка может использоваться как для совместной добычи продукта при одновременной эксплуатации двух пластов, так и раздельной или поочередной эксплуатации пластов I и/или II.

В стволе 4 скважины между верхним I и нижним II пластами на определенной глубине устанавливают пакер 3 с каналом для хвостовика 19. Насосную установку в сборе спускают в ствол 4 скважины на колонне лифтовых труб 1 до герметичного входа хвостовика 19 и кабеля 15 электропитания электродвигателя 14 погружного насоса 11 в канал пакера 3. Затем в колонну лифтовых труб 1 спускают колонну полых штанг 8 со штанговым погружным насосом 5 до герметичной посадки гидравлической насадки 6 во втулке 2 с упором в буртик 27 с помощью манжет 26, при этом гидравлическая насадка 6 самопроизвольно закрепляется во втулке 2 разжимной цангой 28. Одновременно или раздельно либо поочередно запускают в работу штанговый погружной насос 5 возвратно-поступательным движением штанги 8 наземным приводом (не показан) и электроприводной погружной насос 11 подачей электропитания по кабелю 15 к электродвигателю 14 электроприводного погружного насоса 11.

Поток флюида, нагнетаемый электроприводным насосом 11 из нижнего пласта II через промежуточную трубу 20, с напором проходит через сопло струйного эжектора 22, создавая разрежение перед его камерой смешения, увлекает за собой сепарированный газ из межтрубного пространства 13 ниже пакера 3 через радиальные каналы 22 стыковочной муфты 21 и зазор 25 между торцами хвостовика 19 и промежуточной трубы 20, поступает в камеру смешения струйного эжектора 22, где происходит смешение флюида с сепарированным газом, после чего смесь поступает в объем 21 ниже гидравлической насадки 6, из последней флюид поступает по обводному каналу 29 через полость 17 между цилиндром 18 штангового насоса 5 и втулкой 2 и полость колонны лифтовых труб 1 на устье скважины (не показано).

Поток флюида, нагнетаемый штанговым погружным насосом 5 из верхнего пласта I, проходя из межтрубного пространства 7 выше пакера 3 через радиальное отверстие 9 и канал 10 гидравлической насадки 6 посредством штангового погружного насоса 5, приводимого в действие полой штангой 8 наземным приводом, поднимается на устье скважины.

При одновременно-раздельной эксплуатации пластов I и II флюиды одновременно поднимаются в устье скважины по колонне лифтовых труб 1 от электроприводного насоса 11 и по полой приводной штанге 8 наземного привода от штангового погружного насоса 5. В этом случае флюиды пластов I и II не перемешиваются.

При одновременной эксплуатации двух пластов флюиды верхнего I и нижнего II пластов поднимаются в устье скважины и перемешиваются.

Для замены струйного эжектора 22 сначала из втулки 2 через колонну лифтовых труб 1 извлекают штанговый погружной насос 5 с помощью штанги 8, затем с помощью цангового инструмента 36, спускаемого на канате 37 с помощью геофизической лебедки, захватывают улавливающую головку 35 на струйном эжекторе 22 и последний диаметром d₂ удаляют через буртик 27 с внутренним диаметром d₁ втулки 2 из колонны лифтовых труб 1 и аналогичным образом заменяют на другой.

Для проведения обратной промывки электроприводного насоса 11 скважинной насосной установки сначала удаляют из колонны лифтовых труб 1 штанговый погружной насос 5 и струйный эжектор 22 указанными выше способами. Затем с помощью цангового инструмента 36 захватывают улавливающую головку 35 на приспособлении 31 для промывки и спускают на канате 37 геофизической лебедки по колонне лифтовых труб 1 в ступенчатую втулку 2 и герметично устанавливают одновременно на буртик 27 втулки 2 для гидравлической насадки 6 и гнездо 23 для струйного эжектора 22 в стыковочной муфте 21. В этом случае жидкость подается в ствол 4 скважины по колонне лифтовых труб 1, которая под напором проходит через обводной канал 20 и объем 30 во втулке 2 и промывает радиальные каналы 24 в стыковочной муфте 21 и зазор 25 между торцами хвостовика 19 и промежуточной трубы 20. Затем промывочная жидкость по межтрубному пространству 13 ниже пакера 3 поступает во входной модуль 12 электроприводного погружного насоса 11, последний нагнетает жидкость через обратный клапан 16 в межтрубное пространство 7 выше пакера 3, канал 32 приспособления 31 и радиальное отверстие 9 во втулке 2. После промывки электроприводного насоса 11 приспособление 31 удаляют цанговым инструментом 36 аналогично описанному выше способу.

Для промывки межтрубного пространства 7 скважины выше пакера 3 из втулки 2 через колонну лифтовых труб 1 с помощью штанги 8 извлекают штанговый погружной насос 5. Затем по колонне лифтовых труб 1 подают промывочную жидкость, которая под давлением проходит через радиальное отверстие 9 втулки 2 в межтрубное пространство 7 и выводится из нее в устье скважины (Фиг.4).

Использование предложенной скважинной насосной установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов значительно увеличит надежность работы скважинной насосной установки и повысит оперативность ремонта скважины.

Технология одновременно-раздельной добычи и учета продукта на месторождениях с разнородными пластами с помощью предложенной скважинной насосной установки соответствует требованиям Правил охраны недр, утвержденных постановлением Госгортехнадзора РФ № 71 от 06 июня 2003 г.