УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ ИЗ ВОДОНАСОСНОГО ПЛАСТА СКВАЖИНЫ В НЕФТЕНОСНЫЙ ПЛАСТ

Предложение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт при его заводнении.
Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство SU №283120, Е 21 В 43/00, опубл. БИ №31 от 06.10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.
Недостатками данной конструкции являются:
во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, не более +25°С. Увеличение температуры воды до 35-40°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;
во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.
Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того, с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например, кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е 21 В 43/00, 1986 г. опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
во-первых, масло, находящееся в колонне НКТ и используемое в качестве рабочей жидкости для привода в действие закачиваемой в пласт жидкости, в процессе работы теряет свои химико-физические свойства из-за контакта и перемешивания с закачиваемой в пласт жидкостью, в связи с чем в процессе работы установки требуется постоянный и строгий контроль химического состава масла;
во-вторых, сложность конструкции, обусловленная наличием нагнетательного и всасывающего клапанов, установленных в составе колонны труб, верхнего и нижнего датчиков уровня, емкости, станция управления для переключения направления вращения электродвигателя;
в-третьих, масло имеет большую плотность сравнительно с закачиваемой жидкостью, в связи с чем требуются большие затраты электроэнергии на питание электродвигателя для привода в движение масла в колонне НКТ;
в-четвертых, насос выполнен в поверхностном исполнении, и поэтому чем меньше пластовое давление и ниже находится водоносный пласт от поверхности, тем ниже эффективность его использования.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции установки с одновременным повышением эффективности ее работы и сокращение затрат потребляемой электроэнергии.
Указанная задача решается установкой для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт, содержащая колонну труб с пакером, установленным между водоносным и нефтеносным пластами, насос.
Новым является то, что насос выполнен плунжерным, установленным в составе колонны труб и приводимым в действие колонной насосных штанг, причем пространство колонны труб ниже насоса сообщено с водоносным пластом через заколонное пространство колонны труб ниже пакера, а заколонное пространство колонны труб выше пакера сообщено с нефтеносным пластом и с пространством колонны труб выше насоса, при этом заколонное пространство колонны труб выше пакера, а также колонна труб с насосными штангами плунжерного насоса имеют возможность герметизации на устье скважины, причем пакер выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты, не пропускающей сверху вниз.
На фигуре схематично изображена установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт.
Установка для закачки жидкости из водоносного пласта 1 скважины 2 в нефтеносный пласт 3 содержит колонну труб 4 с пакером 5, установленным между водоносным 1 и
нефтеносным 3 пластами. Пакер 5 выполнен самоуплотняющимся, не пропускающим жидкость (пластовую воду) сверху вниз.
В составе колонны труб 4 установлен насос 6, выполненный плунжерным и состоящий из поршня 7 со сквозными продольными каналами 8 и клапана 9, при этом поршень 8 жестко соединен с колонной насосных штанг 10.
Пространство 11 колонны труб 4 ниже плунжерного насоса 6 сообщено с водоносным пластом 1 через радиальные отверстия 12, выполненные в колонне труб 4 ниже пакера 5 и заколонное пространство 13 колонны труб 4 ниже пакера 5.
Заколонное пространство 14 колонны труб 4 выше пакера 5 сообщено с нефтеносным пластом 3 и с пространством 15 колонны труб 4 выше насоса 6 сквозными отверстиями 16, выполненными в колонне труб 4 выше насоса 7. Заколонное пространство 14 выше пакера 5, а также колонна труб 4 с насосными штангами 10 плунжерного насоса 7 имеют возможность герметизации на устье (на фиг. не показано) скважины 2.
Установка работает следующим образом.
Перед запуском установки в работу производят компоновку установки в скважине 2 как показано на фигуре. После чего герметизируют устье (на фиг. не показано) скважины 2 между колоннами труб 4 и насосных штанг 10, а также заколонное пространство 14 на устье (на фиг. не показано) скважины 2.
Далее запускают установку в работу. Для этого с устья скважины 2 посредством колонны насосных штанг 10 приводят в действие поршень 7 плунжерного насоса 6, установленного в составе колонны труб 4. Поршень 7 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение. В процессе движения поршня 7 вверх происходит всасывание жидкости (пластовой воды) из водоносного пласта 1 через радиальное отверстие 12 в пространство 11 колонны труб 4 ниже насоса 6, при этом клапан 9 плунжерного насоса 6 закрыт.
Далее происходит перемещение насосных штанг 10 и жестко соединенного с ним поршня 7 плунжерного насоса 6 вниз, при этом клапан 9 плунжерного насоса 6 открывается и происходит заполнение внутреннего пространства 15 колонны труб 4 выше поршня 7 плунжерного насоса 6 через внутреннее пространство последнего и его сквозные продольные каналы 8. В дальнейшем цикл работы установки повторяется.
Таким образом, поршень 7 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение и происходит заполнение жидкостью внутреннего пространства 15 колонны труб 4 выше поршня 7 до достижения уровнем жидкости сквозных отверстий 16, выполненных в колонне труб 4 выше плунжерного насоса 8, при
этом происходит перелив жидкости из внутреннего пространства 15 колонны труб 4 в заколонное пространство 14 колонны труб 4 выше пакера 5.
Работа установки продолжается, при этом жидкость, попавшая в заколонное пространство 14 колонны труб 4 выше пакера 5, по мере заполнения заколонного пространства 14 закачивается в нефтеносный пласт 3 (в зависимости от давления, при котором принимает нефтеносный пласт 3).
Предлагаемая установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт имеет простую конструкцию, кроме того, насос глубинного исполнения устанавливается непосредственно в интервале водоносного и нефтеносного пластов скважины, что позволяет повысить эффективность работы насоса.
Установка позволяет экономить электроэнергию, так как в процессе цикла нагнетания происходит движение колонны штанг, жестко связанной с поршнем вниз, при этом насос работает в рекуперативном режиме с отдачей электроэнергии в промысловую сеть.