ОДНОПАКЕРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ ФЛЮИДА ИЗ ДВУХ ПЛАСТОВ ОДНОЙ СКВАЖИНОЙ (ВАРИАНТЫ)
SINGLE PACKER UNIT FOR SIMULTANEOUS-SEPARATE EXTRACTION OF FLUID FROM TWO FORMATIONS OF ONE WELL (VERSIONS)

Группа изобретений относится к области горного дела, в частности к нефтедобывающей промышленности, и может быть использована для одновременно-раздельной добычи скважинного флюида из двух пластов одной скважиной.
Известны однопакерные установки для добычи флюида из пластов одной скважины электроприводным насосом с электрическим клапаном, содержащие колонну труб, оснащенную пакером, разобщающим нижний и верхний объекты скважины, разъединитель-соединитель или без него, электроприводной насос без или с кожухом с входным модулем и погружным электродвигателем с блоком погружной телеметрии, хвостовик, кабель и электрический клапан, электрически соединенный либо с погружным электродвигателем, либо с блоком погружной телеметрии, либо с кабелем с возможностью управляемого как отсекания, так и пропуска потоков флюида из нижнего или верхнего объектов. Электрический клапан механически соединен или с погружным электродвигателем, или с блоком погружной телеметрии, или же с хвостовиком и расположен над пакером, гидравлически связанный, с одной стороны с входным модулем электроприводного насоса, а с другой - с надпакерным или подпакерным пространствами (Патент RU №2385409 С2. Способ добычи флюида из пластов одной скважины электроприводным насосом с электрическим клапаном и установка для его реализации (варианты). - МПК: Е21В 43/00, Е21В 47/12. - Опубл. 27.03.2010).
Известна однопакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации электропогружным насосом многопластовой скважины, содержащая колонну труб с регулирующим клапаном и электропогружным насосом, оснащенным кожухом, соединенным с регулирующим клапаном, соединенным сверху с кожухом, а снизу - с пакером. Регулирующий клапан состоит из корпуса, по меньшей мере, с двумя между собой гидравлически связанными неосевыми и одним осевым пропускными каналами с возможностью сообщения как с приемом электропогружного насоса через кожух, так и с пластами скважины. Внутри осевого пропускного канала размещен отсекающий элемент с возможностью сообщения или отсечения потока флюида, по меньшей мере, из одного пласта путем управления с поверхности скважины через кабель либо автоматически в зависимости от параметров флюида. В зависимости от условий эксплуатации скважины установка может быть оснащена центратором и/или разъединителем колонны труб (Патент RU №2380522 C1. Установка для одновременно-раздельного исследования и эксплуатации электропогружным насосом многопластовой скважины (варианты). - МПК: Е21В 43/12, Е21В 47/12. - Опубл. 27.01.2010).
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является однопакерное устройство для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины, содержащее спускаемые в обсадную трубу на колонне насосно-компрессорных труб пакер, центробежный насос с приемным модулем и электроприводом, оснащенный кожухом, регулировочный клапан, установленный в муфте перекрестного течения потоков флюидов, соединенной с кожухом, образующим камеру смешения флюидов, сообщающуюся с одной стороны с эксцентричными каналами муфты и с другой с приемным модулем насоса, а центральным каналом - с верхним пластом скважины через радиальные каналы муфты, и хвостовик, с одной стороны присоединенный к муфте перекрестного течения и сообщающийся через эксцентричные каналы с камерой смешения флюидов, а с другой сопряжен со стыковочным узлом, последний соединен с заборщиком флюида из нижнего пласта скважины. В центральном канале муфты размещен отсекатель потока флюида с электроприводом, имеющим возможность управления с поверхности скважины через электрический кабель. В хвостовике размещен дополнительный регулировочный клапан. Регулировочные клапаны снабжены блоками датчиков контрольно-измерительных приборов и связаны с блоком телеметрии (Патент RU №2523590 C1. Однопакерное устройство для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины. - МПК: Е21В 43/12, Е21В 43/14. - Опубл. 20.07.2014). Данное устройство принято за прототип.
Недостатком известных установок является низкая эффективность добычи флюида из двухпластовых скважин из-за сложности конструкции установок, снижающей надежность их работы.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности эксплуатации скважин за счет упрощения конструкции и повышения надежности работы установки.
Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение надежности работы установки при эксплуатации скважин.
Указанный технический результат достигается тем, что, в известной однопакерной установке для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной, по первому варианту, содержащей спускаемые в обсадную трубу скважины на колонне лифтовых труб пакер, разобщающий верхний и нижний пласты скважины и установленный выше нижнего пласта, центробежный насос с приемным модулем и погружным электроприводом, соединенным с силовым кабелем, регулировочный электроклапан, включающий хвостовик, в котором размещены отсекатель потока флюида с запорным седлом и датчики физических параметров флюида телемеханической системы, с возможностью либо автоматического управления регулировочным клапаном от датчиков телемеханической системы, либо ручного управления по показаниям контрольно-измерительных приборов на поверхности скважины, связанных с датчиками телемеханической системы, и стыковочный узел, сообщающийся через ствол пакера с заборщиком флюида из нижнего пласта, согласно предложенному техническому решению погружной электропривод центробежного насоса расположен выше верхнего пласта, а пакер выполнен с двумя якорными устройствами противоположно направленного действия, при этом стыковочный узел содержит телескопически сопрягаемые штуцер, установленный на стволе пакера, и ниппель, пристыкованный к хвостовику, последний присоединен к торцу электропривода центробежного насоса, соединенного со станцией управления силовым кабелем, герметически пропущенным через устьевую арматуру, фланцами соединенную с обсадной трубой скважины, а в стенке хвостовика выше датчиков телемеханической системы выполнены проточные отверстия, сообщающие надпакерное пространство с нижним пластом скважины, при этом хвостовик снабжен центратором, обеспечивающим сопряжение стыковочного узла, а телемеханическая система содержит панель управления на поверхности скважины, соединенную с регулировочным клапаном электрическим кабелем связи, герметически пропущенным через устьевую арматуру.
Указанный технический результат достигается тем, что, в известной однопакерной установке для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной, по второму варианту, содержащей спускаемые в обсадную трубу скважины на колонне лифтовых труб пакер, разобщающий в скважине верхний и нижний пласты, центробежный насос с приемным модулем и погружным электроприводом, соединенным с силовым кабелем, регулировочный электроклапан, включающий отсекатель потока флюида с запорным седлом и датчики физических параметров флюида телемеханической системы, с возможностью либо автоматического управления регулировочным клапаном от датчиков телемеханической системы, либо ручного управления по показаниям контрольно-измерительных приборов на поверхности скважины, связанных с датчиками телемеханической системы, муфту перекрестного течения потоков флюида, сообщающуюся радиальными каналами с верхним пластом скважины, и хвостовик, согласно предложенному техническому решению, установка содержит скважинную камеру с эксцентричным проточным каналом, в которой размещен регулировочный клапан с датчиками телемеханической системы, установленный снаружи эксцентричного проточного канала камеры, соединенной, с одной стороны, муфтой с проточным каналом, сообщающим эксцентричный проточный канал камеры с полостью колонны лифтовых труб, и, с другой, муфтой, соединенной надпакерной трубой со стволом пакера и выполненной, по меньшей мере, с двумя эксцентричным проточными каналами, один из которых сообщает эксцентричный проточный канал камеры с выходом центробежного насоса через хвостовик и патрубок, сопряженный с центральным каналом муфты перекрестного течения и образующий со стволом пакера коаксиальный канал, сообщающийся с радиальными каналами муфты перекрестного течения, последняя присоединена к нижнему торцу ствола пакера, и подпакерную трубу, соединяющую центробежный насос с муфтой перекрестного течения, а другим эксцентричным проточным каналом муфта сообщает пространства выше и ниже пакера через запорное седло регулировочного клапана, коаксиальный канал и радиальные каналы муфты перекрестного течения, при этом пакер выполнен с кабельным вводом и опорным якорным устройством, и установлен в обсадной трубе скважины на уровне ниже верхнего пласта скважины, а погружной электропривод центробежного насоса расположен на уровне выше нижнего пласта скважины и соединен со станцией управления силовым кабелем, герметически пропущенным через устьевую арматуру, фланцами соединенную с обсадной трубой скважины, а телемеханическая система содержит панель управления на поверхности скважины, соединенную с регулировочным клапаном электрическим кабелем связи, герметически пропущенным через устьевую арматуру.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных вариантов однопакерной установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками каждого заявляемого варианта технических решений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявляемых вариантов технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из вариантов заявляемых технических решений соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Заявленные варианты технического решения могут быть использованы на нефтяных скважинах. Следовательно, заявляемые варианты технических решений соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость».
В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку варианты однопакерной установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной предназначены для одновременно-раздельной добычи нефти. Заявленные технические решения решают одну и ту же задачу - повышение надежности работы установки при эксплуатации скважин
На фиг. 1 показана однопакерная установка для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной с регулированием потока из верхнего пласта; на фиг. 2 - то же, с регулированием потока из нижнего пласта.
Однопакерная установка для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной, по первому варианту, содержит спускаемые в обсадную трубу 1 скважины на колонне лифтовых труб 2 пакер 3 с двумя якорными устройствами противоположно направленного действия, установленный выше нижнего пласта I и разобщающий верхний пласт II и нижний пласт I скважины, центробежный насос 4 с приемным модулем 5 и погружным электроприводом 6, расположенным выше верхнего пласта II скважины и соединенным с силовым кабелем 7, регулировочный электроклапан (РЭК) 8, включающий хвостовик 9, в котором размещены отсекатель 10 потока флюида с запорным седлом 11, и датчики физических параметров флюида телемеханической системы (ТМС) 12 с возможностью либо автоматического управления РЭК 8 по замерам датчиков ТМС 12, либо ручного управления по показаниям контрольно-измерительных приборов ТМС 12 на панели управления (ПУ), расположенной на поверхности скважины, а также стыковочный узел 13, сообщающийся через ствол пакера 3 с заборщиком 14 флюида из нижнего пласта I скважины. Стыковочный узел 13 содержит телескопически сопрягаемые штуцер 15, установленный на стволе пакера 3, и ниппель 16, пристыкованный к хвостовику 9, последний присоединен к торцу электропривода 6 центробежного насоса 4, соединенного со станцией управления (СУ) на поверхности скважины силовым кабелем 7, герметически пропущенным через устьевую арматуру 17, фланцами 18 соединенную с обсадной трубой 1 скважины. В стенке хвостовика 9 выше датчиков ТМС 12 выполнены проточные отверстия 19, сообщающие надпакерное пространство 20 с подпакерным пространством 21 и нижним пластом I скважины. Хвостовик 9 снабжен центратором 22, обеспечивающим сопряжение ниппеля 16 со штуцером 15 стыковочного узла 13. ТМС 12 соединена с ПУ электрическим кабелем связи 23, герметически пропущенным через устьевую арматуру 17 (Фиг. 1).
По второму варианту, однопакерная установка для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной содержит спускаемые в обсадную трубу 1 скважины на колонне лифтовых труб 2 пакер 24 с кабельным вводом и опорным якорным устройством, установленный в обсадной трубе 1 скважины на уровне ниже верхнего пласта I скважины, разобщающий скважину с нижним пластом II, центробежный насос 4 с приемным модулем 5 и погружным электроприводом 6, соединенным с силовым кабелем 7, скважинную камеру 25 с эксцентричным проточным каналом 26, в которой снаружи эксцентричного проточного канала 26 размещен РЭК 8, включающий отсекатель 10 потока флюида с запорным седлом 11 и ТМС 12, с возможностью либо автоматического управления РЭК 8 по замерам датчиков ТМС 12, либо ручного управления по показаниям контрольно-измерительных приборов ТМС 12 на ПУ, а также муфту 27 перекрестного течения потоков флюида, сообщающаяся радиальными каналами 28 с верхним пластом I скважины. Скважинная камера 25 соединена, с одной стороны, муфтой 29 с проточным каналом, сообщающим эксцентричный проточный канал 26 камеры 25 с полостью колонны лифтовых труб 2, и, с другой, муфтой 30, по меньшей мере, с двумя эксцентричными проточными каналами 31 и 32, соединенной с пакером 24 надпакерной трубой 33. Эксцентричный проточный канал 31 сообщает проточный канал 26 камеры 25 с выходом центробежного насоса 4 через патрубок 34, сопряженный с центральным каналом муфты 27 перекрестного течения, установленной снизу пакера, и хвостовик 35, присоединенный к центральному каналу снизу муфты 27 перекрестного течения, и полость подпакерной трубы 36, соединяющей центробежный насос 4 с муфтой 27 перекрестного течения. Патрубок 34 образует с надпакерной трубой 33 и стволом пакера 24 коаксиальный канал 37, сообщающийся с радиальными каналами 28 муфты 27 перекрестного течения. Эксцентричным проточным каналом 32 муфта 30 сообщает надпакерное пространство 20 с подпакерным пространством 21 скважины через запорное седло 11 РЭК 8, коаксиальный канал 37 и радиальные каналы 28 муфты 27 перекрестного течения. Погружной электропривод 6 центробежного насоса 4 расположен на уровне выше нижнего пласта II скважины и соединен с СУ силовым кабелем 7, герметически пропущенным через устьевую арматуру 17, фланцами 18 соединенную с обсадной трубой 1 скважины. ТМС 12 РЭК 8 соединена с ПУ электрическим кабелем связи 23, герметически пропущенным через устьевую арматуру 17 (Фиг. 2).
Однопакерные установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной работают следующим образом.
По первому варианту однопакерной установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной, сначала на колонне лифтовых труб 2 в обсадную трубу 1 спускают пакер 3, смонтированный снизу с заборщиком 14 флюида из нижнего пласта II и штуцером 15 стыковочного узла 13 сверху. Пакер 3 устанавливают выше нижнего пласта I, разобщая тем самым верхний пласт II и нижний пласт I скважины, и закрепляют его двумя якорными устройствами противоположно направленного действия. Затем в обсадную трубу 1 на колонне лифтовых труб 2 спускают смонтированные центробежный насос 4 с приемным модулем 5 и погружным электроприводом 6, соединенным с силовым кабелем 7, и РЭК 8 с хвостовиком 9, в котором размещены отсекатель 10 потока флюида с запорным седлом 11, и датчики ТМС 12, соединенные с электрическим кабелем связи 23, и ниппелем 16 на конце хвостовика 9, до полного герметичного сопряжения ниппеля 16 со штуцером 15 стыковочного узла 13 с помощью центратора 22. Применение стыковочного узла 13 с телескопически сопрягаемыми штуцером 15 и ниппелем 16 позволяет быстро сменять в скважине центробежный насос 4 с РЭК 8. Силовой кабель 7 и электрический кабель связи 23 герметически пропускают через устьевую арматуру 17, последнюю герметически соединяют фланцами 18 с обсадной трубой 1 скважины. После монтажа с СУ по силовому кабелю 7 включают электропитание погружному электроприводу 6 центробежного насоса 4, а с ПУ - по электрическому кабелю связи 23 через ТМС 12 на РЭК 8. Флюид из нижнего пласта II через подпакерное пространство 21 засасывается заборщиком 14 и через ствол пакера 3 и стыковочный узел 13 перетекает через открытое отсекателем 10 РЭК 8 запорное седло 11 в надпакерное пространство 20, омывая датчики ТМС 12. По данным замера датчиками ТМС 12, например, давления Р, дебита Q, температуры Т, влагосодержания R и других физических параметров флюида нижнего пласта II, возможно либо автоматическое регулирование потока флюида РЭК 8 непосредственно от датчиков ТМС 12, либо ручного управления с ПУ на поверхности скважины по показаниям контрольно-измерительных приборов, связанных с датчиками ТМС 12 электрическим кабелем связи 23. Одновременно в надпакерное пространство 20 поступает флюид из верхнего пласта I, где флюиды из нижнего пласта II и верхнего пласта I скважины смешиваются. Образовавшаяся смесь флюидов омывает электропривод 6 центробежного насоса 4, тем самым охлаждает его, затем засасывается приемным модулем 5 и центробежным насосом 4 с помощью электропривода 6 под давлением поднимается по колонне лифтовых труб 2 на поверхность скважины.
По второму варианту однопакерной установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной, в обсадную трубу 1 на колонне лифтовых труб 2 спускают смонтированные на поверхности скважины центробежный насос 4 с приемным модулем 5 и погружным электроприводом 6, соединенным с силовым кабелем 7, подпакерной трубой 36, муфтой перекрестного течения 27 с хвостовиком 35, пакером 24 с кабельным вводом и опорным якорным устройством, скважинной проточной камерой 25 с проточным каналом 26, муфтой 30, выполненной, по меньшей мере, с двумя эксцентричными проточными каналами 31 и 32, соединенной с пакером 24 надпакерной трубой 33, и патрубком 34, сопряженным с эксцентричным проточным каналом 31 муфты 30 и с центральным каналом муфты перекрестного течения 27, и пропущенным через ствол пакера 24, и муфтой 29, сопряженной с колонной лифтовых труб 2, и РЭК 8, установленный снаружи проточного канала 26 и соединенный ТМС 12 с электрическим кабелем связи 23, таким образом, чтобы погружной электропривод 6 центробежного насоса 4 был расположен в обсадной трубе 1 скважины на уровне выше нижнего пласта II, а пакер 24 - на уровне ниже верхнего пласта I скважины. Силовой кабель 7 и электрический кабель связи 23 герметически пропускают через устьевую арматуру 17, последнюю герметически соединяют фланцами 18 с обсадной трубой 1 скважины. После монтажа с СУ по силовому кабелю 7 включают электропитание погружному электроприводу 6 центробежного насоса 4, а с ПУ - по электрическому кабелю связи 23 через ТМС 12 на РЭК 8. Флюид из верхнего пласта I через надпакерное пространство 20, омывая датчики ТМС 12, засасывается в открытое отсекателем 10 РЭК 8 запорное седло 11 и эксцентричный канал 32 двухканальной проточной муфты 30 в коаксиальный канал 37, из которого флюид верхнего пласта I поступает через радиальные каналы 28 муфты перекрестного течения 27 в подпакерное пространство 21 скважины. По данным замера датчиками ТМС 12, например, давления Р, дебита Q, температуры Т, влагосодержания R и других физических параметров флюида верхнего пласта I, возможно либо автоматическое регулирование потока флюида РЭК 8 непосредственно от датчиков ТМС 12, либо ручного управления с ПУ на поверхности скважины по показаниям контрольно-измерительных приборов, связанных с датчиками ТМС 12 электрическим кабелем связи 23. Одновременно в подпакерное пространство 21 поступает флюид из нижнего пласта II и омывает электропривод 6 центробежного насоса 4, тем самым охлаждает его, затем флюиды из верхнего пласта I и нижнего пласта II скважины смешиваются в подпакерном пространстве 21. Образовавшаяся смесь флюидов засасывается приемным модулем 5 и центробежным насосом 4 под давлением поднимается через полость подпакерной трубы 36, хвостовик 35, центральный канал муфты перекрестного течения 27 и патрубок 34, поступает через эксцентричный проточный канал 31 муфты 30 в проточный канал 26 скважинной камеры 25, затем через муфту 29 поднимается по колонне лифтовых труб 2 на поверхность скважины.
Использование предложенных вариантов однопакерной установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважиной позволит значительно повысить эффективность эксплуатации скважин за счет регулирования потока флюида из одного пласта. Предлагаемая технология одновременно-раздельной добычи флюида соответствует требованиям Правил охраны недр, утвержденных постановлением Госгортехнадзора РФ №71 от 06 июня 2003 г.