НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ПЛАСТОВ ОДНОЙ СКВАЖИНОЙ
PUMPING INSTALLATION FOR SIMULTANEOUS-SEPARATE OPERATION OF TWO LAYERS BY ONE WELL

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам.
Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая колонну лифтовых труб, колонну штанг, пакер, хвостовик и дифференциальный насос. Причем всасывающий и нагнетательный клапаны верхней секции насоса установлены сбоку от цилиндра, а между ними размещен самоуплотняющийся пакер (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 межтрубному пространству в эксплуатационной колонне скважины.
Ее недостатками являются сложность и ненадежность конструкции из-за наличия двух пакеров и невозможность изменения соотношения производительностей по пластам.
Наиболее близка по своей технической сущности к предлагаемой насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, включающая дифференциальный насос с клапанами, размещенными сбоку, и полыми штангами (патент 2291952 РФ, Е21В 43/14, опубл. 20.01.2007, бюл. №2).
Ее недостатком также является невозможность изменения соотношения производительностей верхней и нижней частей насоса.
Технической задачей, решаемой предлагаемой установкой, является создание возможности регулирования соотношения производительностей верхней и нижней частей насоса в скважинных условиях.
Указанная задача решается насосной установкой для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной, содержащей верхний насос, состоящий из верхнего цилиндра с боковыми всасывающим и нагнетательным клапанами и полого плунжера, причем нагнетательный боковой клапан сообщен обводным каналом с полостью лифтовых труб, и нижний насос, состоящий из нижнего цилиндра с всасывающим клапаном и нижнего плунжера, который оснащен снизу нагнетательным клапаном и сообщен с полыми штангами через верхний полый плунжер.
Новым является то, что нижний цилиндр выше всасывающего клапана снабжен полым удлинителем, имеющим внутренний диаметр больше, чем у нижнего цилиндра, а плунжер нижнего насоса - отверстием в боковой стенке, выполненным с возможностью сообщения при регулировке хода полого плунжера насоса с полостью удлинителя, а верхний цилиндр в верхней части оснащен отверстием, через которое его полость сообщена каналом с полостью лифтовых труб.
Сущность изобретения заключается в том, что благодаря отверстию в плунжере нижнего насоса и отверстию в цилиндре верхнего насоса можно опусканием вниз компоновки плунжеров уменьшить производительность нижнего насоса и, наоборот, поднятием ее вверх уменьшить производительность верхнего насоса.
На фиг.1 изображена установка со средним положением плунжера компоновки.
На фиг.2 изображена установка с опущенной вниз плунжерной компоновкой.
На фиг.3 изображена установка с приподнятой плунжерной компоновкой.
Установка (фиг.1) содержит верхний насос 1, состоящий из цилиндра 2 с боковым отверстием 3 и полого плунжера 4, соединенного верхней частью с колонной полых штанг 5, а нижней - полым штоком 6 с плунжером 7 нижнего насоса 8. Всасывающий клапан 9 и нагнетательный 10 размещены сбоку на патрубке 11, соединяющем цилиндр 2 верхнего насоса 1 и цилиндр 12 нижнего насоса 8, и сообщены с полостью патрубка 11 отверстием 13.
Нагнетательный клапан 10 сообщен обводным каналом 14 и отверстием 15 с полостью лифтовых труб 16.
К цилиндру 12 нижнего насоса 8 снизу присоединен удлинитель 17 с всасывающим клапаном 18, сообщенный хвостовиком 19 с пространством 20 под пакером 21, разделяющим верхний 22 и нижний 23 пласты.
В нижней части плунжера 7 выполнено отверстие 24, сообщающее его полость над нагнетательным клапаном 25 с наружным пространством.
Верхний пласт 22 сообщен с межтрубным пространством 26, а нижний 23 - с подпакерным 20.
н
На фиг.2 показано расстояние L от нижней кромки отверстия 24 до торца цилиндра 12 в нижней мертвой точке хода при опущенной плунжерной компоновке.
в
На фиг.3 показано расстояние L от нижней кромки отверстия 3 до нижнего торца плунжера 4 в верхней мертвой точке при приподнятой плунжерной компоновке.
Работает установка следующим образом. При ходе штанг 5 вверх (фиг.1) продукция нижнего пласта 23 через подпакерное пространство 20, хвостовик 19 и всасывающий клапан 18 поступает в полость удлинителя 17 нижнего насоса 12, а продукция верхнего пласта 22 через межтрубное пространство 26, всасывающий клапан 9 и отверстие 13 - в полость между плунжерами 2 и 7.
При ходе штанг 5 вниз плунжер 7 через нагнетательный клапан 25, полый шток 6, полый плунжер 4 вытесняет продукцию нижнего пласта 23 из полости удлинителя 17 в полость штанг 5, а продукция верхнего пласта 22 вытесняется за счет разницы площадей поперечных сечений плунжеров 4 и 7 через отверстие 9, нагнетательный клапан 10, обводной канал 14 и отверстие 15 в полость колонны лифтовых труб 16 и далее в систему сбора (не показана).
Производительность нижнего насоса 8 пропорциональна площади поперечного сечения плунжера 7, а верхнего - разности площадей поперечного сечения полого плунжера 4 верхнего насоса 1 и плунжера 7 нижнего насоса 8.
Так, например, если диаметр полого плунжера 4 составляет 57 мм, а нижнего плунжера 7-44 мм, отношение производительностей верхнего насоса 1 к нижнему 8 будет 0,67 или 2/3.
Оно останется неизменным при изменении числа качаний и длины хода станка-качалки. Но дебиты пластов не всегда имеют такие отношения. Изменения соотношения производительностей подбором насосов 1 и 8 с другими диаметрами соответствующих плунжеров 4 и 7 весьма ограничены, т.к. выпускается ограниченное количество типоразмеров насосов 1 и 8. К тому же, для изменения соотношения производительностей таким способом необходим подъем оборудования из скважины.
Предлагаемая конструкция позволяет делать это без подъема установки.
н
н
Для уменьшения производительности нижнего насоса 8 (см. фиг.2) опускают штанговую подвеску ниже так, чтобы отверстие 24 в плунжере 7 выходило за нижний торец цилиндра 12 в нижней мертвой точке на величину L. В этом случае ровно на эту величину уменьшается полезная длина хода плунжера 7 (фиг.1) нижнего насоса 8. Так, например, если длина хода насоса 1,3 м при L=0,3 м (фиг.2), полезный ход останется только 1 м, а производительность уменьшится на  При этом производительность верхнего насоса 1 (фиг.1) не меняется, тогда соотношение производительностей станет  При длине плунжера 1,2 м величина
н
L может составлять ~0,6, т.е. производительность нижнего насоса 8 (фиг.1) может быть уменьшена почти в 2 раза. Это происходит потому, что пока отверстие 24 не войдет внутрь цилиндра 12, подачи насоса не будет - жидкость будет просто перетекать через отверстие 24.
в
в
в
И, наоборот, если нужно уменьшить производительность верхнего насоса, необходимо штанговую подвеску приподнять так, чтобы нижний торец полого плунжера 4 (фиг.3) оказывался при работе насоса в верхней мертвой точке на величину L выше отверстия 3 в стенке цилиндра 2 (фиг.1) верхнего насоса 1. Полезный рабочий ход в этом случае уменьшается на величину L (фиг.3), пропорционально уменьшается и производительность верхнего насоса. При движении штанг 5 (фиг.1) вверх после прохождения нижним торцом полого плунжера 4 отверстия 3 всасывание и подача жидкости прекращаются из-за свободного перетекания ее из полости лифтовых труб 16 в пространство между плунжерами 4 и 7. Здесь, так же как и у нижнего насоса 8, уменьшение подачи верхнего насоса 1 будет пропорционально L (фиг.3). В примере на чертеже в качестве канала, сообщающего полость цилиндра 2 (фиг.1) с полостью лифтовых труб 16, использован существующий обводной канал 14, сообщающий верхний нагнетательный клапан 10 с полостью лифтовых труб 16. На практике он может быть выполнен отдельно либо таким же образом, как и обводной канал 14, либо по-другому, например в виде продольного сверления в стенке цилиндра 3.
Таким образом, предлагаемая установка позволяет в достаточно широких пределах плавно регулировать соотношение дебитов верхнего и нижнего насосов без подъема оборудования. Общий дебит при этом может регулироваться обычными приемами: изменением числа качаний и длины хода привода насоса.