насосная установка для эксплуатации пластов в скважине

Формула изобретения

1. Насосная установка для эксплуатации пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, погружной насос с кожухом для откачки продукции пластов с производительностью, превышающей общий дебит пластов, между насосом и хвостовиком установлен модуль для последовательной эксплуатации пластов, в состав которого входит корпус с отверстиями, которые имеют возможность сообщать корпус с входом в насос и с каждым из пластов, отличающаяся тем, что в корпусе модуля установлен гидрораспределитель, соединяющий последовательно вход в каждый пласт со входом в насос, причем в состав гидрораспределителя входит, по крайней мере, один поршень с уплотнениями и установленные с ним на одном валу два поршня для перемещения и, по крайней мере, один клапан, который гидравлически связан с одним из пластов и поршнем для перемещения и открывается при заданном перепаде давления между пластами.

2. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что клапан установлен внутри диафрагмы, установленной в корпусе.

3. Насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что диафрагма изготовлена из непроницаемого эластичного материала.

4. Насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что диафрагма изготовлена из проницаемого фильтрующего материала.

5. Насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что в состав установки входит телеметрия с устройством, которое определяет положение гидрораспределителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам, эксплуатирующим одновременно несколько объектов.

Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух объектов, содержащая электропогружной насос и кожух (см. Р.А. Максутов и др. Одновременная раздельная эксплуатация многопластовых нефтяных месторождений. М.: Недра, 1974 г., с.106-107).

Недостатком установки является наличие двух насосов, сложность и ненадежность конструкции.

Известна установка, содержащая колонну лифтовых труб, пакеры, электропогружной насос с входным модулем и электродвигаталем (см. А.П. Силаш. Добыча и транспорт нефти и газа, часть 1. М.: Недра, 1980 г., с.364, рис.4.1-105).

Недостатками установки являются сложность конструкции, ее сборки на скважине из-за необходимости помещения электропогружного насоса в кожух на устье скважины и размещения узла герметизации кабеля в пакере, необходимость использования еще одного (штангового) насоса для эксплуатации двух объектов, возможность эксплуатировать только два объекта.

Наиболее близка по своей технической сущности насосная установка для эксплуатации пластов в скважине (по патенту RU 2339795, МПК E21B 43/14, опубл. 27.11.2008), содержащая колонну лифтовых труб, кабель, хвостовик, пакеры, установленные снаружи хвостовика между пластами и разобщающие скважину на участки, и электропогружной насос для откачки продукции пластов с входным модулем и электродвигателем, и кожух, причем кожух окружает только электродвигатель вместе с кабелем, заканчивается на входном модуле электропогружного насоса, на котором выполнен узел герметичного вывода кабеля из кожуха, электропогружной насос выполнен с производительностью, превышающей общий дебит пластов, а хвостовик выполнен с несколькими каналами, каждый из которых сообщен с одним из участков скважины, при этом установка снабжена регулятором в виде наземного блока управления, манометром для замера забойного давления на участке, сообщенном с соответствующим каналом, и электроклапанами в каждом канале, функционально связанными, как и манометры, с блоком управления, обеспечивающим возможность включения и выключения электропогружного насоса при достижении забойным давлением заданной величины хотя бы в одном из участков с одновременным созданием сообщения или разобщения этого участка или этих участков с полостью кожуха через соответствующий канал.

Недостатками насосной установки являются сложность конструкции и связанная с этим высокая стоимость, недостаточная надежность, связанная с необходимостью использования электроклапанов в каждом канале.

Технической задачей, решаемой предлагаемой насосной установкой, являются упрощение конструкции и работ по ее сборке, снижение стоимости, увеличение надежности.

Указанная техническая задача решается тем, что насосная установка для эксплуатации пластов в скважине содержит колонну лифтовых труб, хвостовик, пакер, установленный снаружи хвостовика между пластами, погружной насос с кожухом для откачки продукции пластов с производительностью, превышающей общий дебит пластов, между насосом и хвостовиком установлен модуль для последовательной эксплуатации пластов, в состав которого входит корпус с отверстиями, которые имеют возможность сообщать корпус с входом в насос и с каждым из пластов.

Новым является то, что для переключения пластов используется гидрораспределитель, который может соединять последовательно вход в каждый пласт с входом в насос, в состав которого входит, по крайней мере, один поршень с уплотнениями и установленные с ним на одном валу два поршня для перемещения и, по крайней мере, один клапан, который гидравлически связан с одним из пластов и поршнем для перемещения и открывается при заданном перепаде давления между пластами.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения клапан установлен внутри диафрагмы, которая установлена внутри корпуса.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения диафрагма изготовлена из непроницаемого эластичного материала.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения диафрагма изготовлена из проницаемого фильтрующего материала.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в состав установки входит телеметрия с устройством, которое определяет положение гидрораспределителя.

Использование поршня с уплотнениями и поршней для перемещения позволяет автоматически переключать гидрораспределитель без использования электрических клапанов и манометров. Клапан гидравлически связан с поршнем и фиксирует его положение. Поршень не может самопроизвольно переместиться. Могут быть использованы клапаны, в которых закрытие происходит при давлении, меньшем на 10-15%, чем давление открытия. Поэтому поршень успеет переместиться в противоположное крайнее положение.

При установке клапана внутри диафрагмы, установленной внутри корпуса, клапан будет работать более надежно за счет того, что он гарантированно защищен от попадания механических примесей.

Диафрагма может быть изготовлена из непроницаемого эластичного материала. В этом случае она может быть заполнена маслом. Клапан установлен в герметичной области, защищенной от попадания механических примесей, и работает в масле.

Если диафрагма изготовлена из проницаемого фильтрующего материала, то внутри она будет заполнена чистой пластовой жидкостью без механических примесей. В этом случае можно не использовать масло и тем самым снизить стоимость насосной установки. Но на некоторых месторождениях пластовая жидкость может быть коррозионно активной, и существует вероятность отложения солей. Этот вариант исполнения может быть применен в скважинах с невысоким уровнем механических примесей по причине возможного засорения фильтрующего материала.

Для автоматического определения, из какого пласта осуществляется добыча пластовой жидкости, в поршне гидрораспределителя устанавливается геркон, а в модуле с телеметрией, установленном в составе насосной установки, устройство, которое определяет положение гидрораспределителя.

Погружной насос может быть центробежным, винтовым или штанговым.

При выполнении погружного насоса центробежным кожух может крепиться к входному модулю насоса или к входному модулю газосепаратора, который может быть установлен на входе в насос.

На фиг.1 показана схема насосной установки, на фиг.2 показан модуль для последовательной эксплуатации пластов.

Насосная установка для эксплуатации пластов в скважине содержит колонну лифтовых труб 1, хвостовик 2, пакер 3, установленный снаружи хвостовика 2, между пластами 4 и 5. Погружной насос 6 с входным модулем и кожухом 7 для откачки продукции пластов с производительностью, превышающей общий дебит пластов. Между насосом 6 и хвостовиком 2 установлен модуль 8 для последовательной эксплуатации скважин, в состав которого входит корпус 9. В корпусе 9 изготовлены отверстия 10, 11, 12, которые соединяют корпус с входом в насос 6, с верхним 4 и нижним 5 пластами. В корпусе 9 модуля 8 установлен гидрораспределитель 13, который соединяет последовательно вход в каждый пласт 4, 5 с входом в насос 6, в состав которого входит поршень 14 с уплотнениями и установленные с ним на одном валу два поршня 15 и 16 для перемещения. Клапаны 17 и 18, которые гидравлически связаны через диафрагму 19 с пластом 5 и поршнем 15 для перемещения и открываются при некотором заданном перепаде давления между пластами. Область 20 над верхним поршнем 16 гидравлически соединена через каналы 21 и 11 с пластом 4. Область 22 под нижним поршнем 15 гидравлически связана с пластом 5. Излишек масла и свободный газ из диафрагмы 19 удаляется через вспомогательный клапан 23 и трубку 24. В кожухе 7 ниже погружного насоса 6 установлен модуль телеметрии 25.

Установка работает следующим образом.

В момент спуска в скважину, в случае если перепад давления между пластами не превышает некоторой заданной величины, которая служит условием для открытия клапана 18, гидрораспределитель 13 установлен в крайнем нижнем положении, которое обеспечивается при сборке. После включения насос 6 начинает отсасывать пластовую жидкость из пласта 4. Через каналы 10 и 11 пластовая жидкость поступает в насос 6. Через каналы 11 и 21 область 20 над поршнем для перемещения 16 соединена с верхним пластом 4. Постепенно по мере откачивания пластовой жидкости из пласта 4 давление в области 20 будет уменьшаться, и в момент, когда оно станет меньше, чем давление в области 22 на величину открытия поршня 18, происходит перемещение гидрораспределителя 13 в крайнее верхнее положение. Насос 6 начинает отсасывать пластовую жидкость из пласта 5. Через хвостовик 2, каналы 10 и 12 пластовая жидкость поступает в насос 6. Момент переключения гидрораспределителя 13 и, следовательно, время переключения добычи из одного пласта на добычу из другого пласта отслеживается за счет устройства в телеметрии и геркона, установленного в гидрораспределителе 13. Из канала 10 пластовая жидкость поступает в кожух 7, который соединен с входным модулем насоса 6 или газосепаратором. Далее по колонне лифтовых труб 1 пластовая жидкость поступает на поверхность. Излишек масла и свободный газ из диафрагмы 19 удаляется через трубку 24 и клапан 23.