СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ
DOWN-HOLE PUMP STATION FOR SIMULTANEOUS-SEPARATED OIL PRODUCTION

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) скважин, оборудованных электроцентробежными или штанговыми насосами.
К основным параметрам контроля за эксплуатацией скважин при разработке нефтяных месторождений относятся пластовое и забойное давления, дебит и обводненность пластовой жидкости.
Известно, что для одновременно-раздельной добычи нефти из пластов применяются установки скважинных электроцентробежных (УЭЦН) насосов, позволяющие осуществлять отбор жидкостей из продуктивных горизонтов, между которыми устанавливается пакер /1/. Установка оснащается дополнительной секцией рабочих колес, расположенной под погружным электродвигателем (ПЭД). Дополнительная секция откачивает нефть нижнего пласта и направляет в надпакерное пространство, откуда в смеси с продукцией верхнего пласта поступает в приемный модуль насоса. Недостатком устройства является возможный срыв работы дополнительной секции насоса из-за полного отсутствия сепарации газа на его приеме. Кроме этого, устройство имеет сложную конструкцию с дополнительной гидрозащитой погружного двигателя и не позволяет производить измерение параметров работы продуктивных пластов.
Известна также установка ОРЭ в скважинах с УЭЦН, в которой в качестве пакера используется замковая опора, расположенная непосредственно над приемным модулем установки /2/. Установка также имеет сложную конструкцию, не позволяющую осуществлять спуск геофизических приборов под насос, а также подвержена срыву подачи из-за отсутствия сепарации газа из продукции нижнего пласта.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является установка для периодической раздельной добычи нефти из двух пластов /3/.
В скважине устанавливаются два пакера, отсекающих верхний продуктивный пласт. Жидкости нижнего и верхнего пластов поступают в переключатель пластов, подключающий поочередно пласты к приему насоса. Переключение производится с помощью сжатого газа, поступающего по трубке малого диаметра с устья скважины к подпружиненному поршню. Давление газа отжимает поршень, создавая канал для поступления продукции верхнего пласта. Сброс давления в трубе малого диаметра после проведения измерений за счет пружины возвращает поршень в исходное положение, при котором в насос поступает продукция нижнего пласта. Далее производят измерения параметров работы нижнего пласта.
Установка имеет сложную двухпакерную конструкцию подземного оборудования и может откачивать в каждый период жидкость только одного пласта: верхнего или нижнего.
Известен также телескопический разъем (герметичная пара трения), устанавливаемый между пакером и насосом на патрубке, который позволяет снижать нагрузки на корпус насоса при посадке пакера, а также в рабочем состоянии /4/.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение и повышение надежности установки, а также обеспечение возможности измерения параметров одновременной работы обоих пластов.
Постоянная цель достигается тем, что в известной установке, включающей погружной насос, патрубок, подвешенный снизу к электродвигателю, имеющий проходные окна в верхней части, телескопический разъем и проходящий через пакер, разобщающий верхний и нижний продуктивные пласты, трубку малого диаметра, сообщающую внутреннюю полость патрубка с дневной поверхностью, геофизический кабель, проходящий снаружи установки в полость патрубка, глубинные приборы, в патрубке ниже проходных окон размещена камера с сильфоном, внутренняя полость которого сообщена с трубкой малого диаметра, а наружная сторона днища заканчивается запорным клапаном, выполненным с возможностью перекрытия посадочного седла в нижней части камеры, а внутри камеры размещены глубинные приборы, соединенные с геофизическим кабелем, причем один из них сообщен с внешней стороной камеры для замера давления в стволе скважины, а другой сообщен с внутренней полостью камеры для замера давления и влагосодержания нефти нижнего пласта.
На чертеже представлена схема предлагаемой скважинной насосной установки.
В скважину 1 спущен центробежный насос 2 с погружным электродвигателем 3. Электродвигатель соединен с патрубком 4, имеющим телескопическую пару, состоящую из цилиндра 5 и плунжера 6. Патрубок 4 проходит через пакер 7 и имеет камеру 8, в которой размещен сильфон 9 с запорным клапаном 10 и посадочным седлом 11. Внутренняя полость сильфона 9 через трубу малого диаметра 12 сообщена с дневной поверхностью и на устье имеет кран 13. В камере 8 размещены глубинные приборы 14 и 15, сообщенные с силовым шкафом 16 геофизическим кабелем 17. Глубинный прибор 14 сообщен с внешней стороной камеры 8 и замеряет давление, а прибор 15 сообщен с внутренней полостью камеры и замеряет давление и влагосодержание (обводненность) нефти. При необходимости оба прибора могут быть оснащены термометрами для измерения температуры пластовых жидкостей. В верхней части патрубка 4 выполнены окна 18 для выхода жидкости. Питание электродвигателя подается через кабель 19, который также на устье проведен к силовому шкафу 16. Пакер 7 разобщает верхний 20 и нижний 21 продуктивные пласты. Насос 2 подвешен в скважине на колонне насосно-компрессорных труб 22.
Работа насосной установки состоит в следующем.
После посадки в скважину 1 пакера 7 с нижней частью патрубка 4 и цилиндром 5 телескопического разъема осуществляют спуск насосной установки 2 с верхней частью патрубка 4, камерой 8 и плунжером 6, который входит в цилиндр 5 и образует герметичную скользящую пару, компенсирующую вибрацию установки, а также спуск и подъем насосной установки без посадки и последующего срыва пакера. В качестве телескопического разъема используется цилиндр и плунжер обычного штангового насоса без обоих клапанов. Вместе с установкой в скважину снаружи колонны труб 22 и насоса 2 спускается трубка малого диаметра 12 и геофизической кабель 17.
Спуск насосной установки производится на глубину, достаточную для отбора жидкости нижнего пласта 21. После запуска насоса 2 в работу продукция верхнего пласта 20 поступает непосредственно на прием насоса. Продукция нижнего пласта 21 входит в патрубок 4, проходит через открытое посадочное седло 11 и далее через окна 18 поступает на прием насоса 2, смешиваясь с жидкостью верхнего пласта 20. На дневной поверхности в этот период измеряются общий дебит скважины и обводненность нефти.
В этот же период производится запись давлений 14 и 15 соответственно с внешней стороны камеры 8 и внутри камеры. Запись давления датчиком 15 позволяет по известным плотностям жидкостей рассчитать забойное давление нижнего пласта 21, а датчиком 14 - верхнего пласта 20. Одновременно прибор 15 регистрирует обводненность нефти нижнего пласта 21.
Для раздельного определения дебита и обводненности обоих пластов, а также пластовых давлений периодически производится отключение нижнего пласта 21. Для этого при открытой задвижке 13 производится подача сжатого инертного газа (например, азота) под давлением в трубку малого диаметра 12. Появившийся избыток давления во внутренней полости сильфона 9 заставит его удлиниться и клапаном 10 перекрыть посадочное седло 11. Давление подаваемого газа на период исследований не снижается. Его величина должна превосходить сумму гидростатического давления жидкости над камерой 8 и давления газа над уровнем жидкости в затрубном пространстве.
После перекрытия нижнего пласта 21 производят остановку УЭЦН. При этом продукция верхнего пласта 20 будет продолжать поступать в скважину, повышая давление с внешней стороны камеры 8 и уровень жидкости в затрубном пространстве. Постепенно поступление жидкости пласта 20 прекратится и давление на его забое достигает пластового значения. Глубинный прибор 14 запишет при этом кривую восстановления пластового давления, по которой при известной плотности пластовой жидкости рассчитывается пластовое давление пласта 20.
1
2
Дебит верхнего пласта 20 рассчитывается объемным методом путем измерения динамического уровня жидкости в скважине сразу после остановки оборудования и в первые 15 мин после остановки насоса. Располагая значениями изменения динамического уровня жидкости Н за 15 мин после остановки, внутренним диаметром эксплуатационной колонны Д и внешним диаметром насосно-компрессорных труб Д дебит пласта рассчитывается:
После перекрытия пласта 21 и остановки насоса глубинный прибор 15 также будет производить запись кривой восстановления давления, по которой аналогично будет определено пластовое давление пласта 21.
После восстановления давлений в пластах 20 и 21 производят стравливание давления в трубке малого диаметра 12 до атмосферного значения и насос 2 запускают в работу. Давление пласта 21 сожмет сильфон 9, приподнимая клапан 10, и продукция пласта 21 начнет поступать в скважину.
2
В расчетах дебит нижнего пласта Q определяется:
C
Q- общий дебит скважины, замеренный на поверхности.
Дебиты воды пластов 20 и 21 рассчитываются:
где В - влагосодержание пласта 21 (дол.ед.), замеренное прибором 14.
B
где Q - дебит воды, замеренный на поверхности.
Предложенное техническое решение может быть использовано и для скважин, оборудованных штанговыми насосами.
Технико-экономическим преимуществом заявляемого решения является простота, надежность оборудования и достаточного высокая точность определения параметров работы пластов.
Литература
1. Патент РФ №69146 на полезную модель. Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов. Заявл. 13.04.2006. Опубл. 10.12.2007. БИ №34.
2. Патент РФ №73391 на полезную модель. Скважинная установка электроцентробежного насоса для одновременно-раздельной добычи нефти. Заявл.06.12.2007. Опубл. 20.05.2008. БИ №14.
3. Патент РФ №2443852. Установка для периодической раздельной добычи нефти из двух пластов. Заявл. 05.04.2010.
4. Патент РФ №74163 на полезную модель. Скважинная насосная установка для одновременно-раздельной добычи нефти. Заявл. 06.12.2007. Опубл. 20.06.2008. БИ №17.