НЕФТЕПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к устройствам, для перекачивания жидкости и может быть использована для подъема жидкостей, предпочтительно нефти, с большой глубины.
Известна нефтеподъемная установка, содержащая нефтеподъемную колонну, размещенную с зазором в полости обсадной трубы, и снабженную герметичным кожухом, связанным с источником рабочего агента и сообщающегося с полостью нефтеподъемной колонны, при этом выпускной конец нефтеподъемной колонны посредством трубопроводов, снабженных задвижками, подключен к герметичным нефтеприемным емкостям, полости которых подключены к средству создания вакуума, например, вакуум-насосу (см. пат. на пол. модель РФ №26613, кл. F04F 1/00, 2002).
Однако это техническое решение характеризуется повышенной энергоемкостью процесса подъема (из-за повышенного расхода сжатого воздуха), при этом наличие больших объемов сжатого воздуха в поднимаемой нефтевоздушной массе практически сразу после старта установки делает работу средств создания вакуума малоэффективной.
Известна также нефтеподъемная установка, содержащая нефтеподъемную колонну, размещенную с зазором в полости обсадной трубы, и снабженную кожухом, связанным с источником рабочего агента и сообщающимся с полостью нефтеподъемной колонны, выпускной конец которой, посредством трубопроводов, снабженных задвижками, подключен к герметичным нефтеприемным емкостям, полости которых подключены к вакуум-насосу (см. пат РФ №48377, F04F 1/00, 2005).
Однако это техническое решение более сложно в реализации, т.к. требует использования в качестве рабочего агента нефти, вязкость которой необходимо регулировать до оптимума, например подогревом, кроме того, глубины, с которых Возможен подъем нефти определяются эффективностью работы вакуум-насоса
(которая в свою очередь не может быть значительна из-за сложности обеспечения герметичности нефтеприемных емкостей и системы трубопроводов).
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, выражается в упрощении процесса эксплуатации устройства при увеличении максимальных глубин подъема нефти.
Технический результат, получаемый при решении названной задачи, выражается в упрощении процесса эксплуатации устройства при увеличении максимальных глубин подъема нефти до 6000 м.
Для решения поставленной задачи нефтеподъемная установка, содержащая нефтеподъемную колонну, размещенную с зазором в полости обсадной трубы, и снабженную кожухом, связанным с источником рабочего агента и сообщающимся с полостью нефтеподъемной колонны, выпускной конец которой, посредством трубопроводов, снабженных задвижками, подключен к герметичным нефтеприемным емкостям, полости которых подключены к вакуум-насосу, отличается тем, что источник рабочего агента выполнен в виде емкости высокого давления, заправленной сухим газом, выход которой, через компрессор высокого давления посредством воздуховода снабженного задвижкой, подключен к полости кожуха, при этом, у нижнего конца кожуха, перед приемным отверстием нефтеподъемной колонны размещена заслонка, выполненная с возможностью перекрытия сечения кожуха при возрастании давления на вышележащем участке, с превышением давления на нижележащем участке и с возможностью сообщения названных участков кожуха, при снижении давления на вышележащем участке с ниже уровня давления на нижележащем участке. Кроме того, заслонка выполнена в виде створок, проушины которых надеты на горизонтальную ось, жестко закрепленную поперек кожуха, с возможностью поворота вокруг нее на угол до 80° каждая, в секторе выше оси поворота, при этом, на продольной оси кожуха выше оси поворота створок, размещен верхний ограничитель угла поворота створок, а на стенке кожуха, предпочтительно, в одной плоскости
с осью поворота створок размещены нижние ограничители их поворота. Кроме того, в горизонтальной оси выполнены вертикальные сквозные отверстия, а стенки проушин снабжены сквозными отверстиями такого же сечения, выполненными с возможностью их соосности со сквозными отверстиями горизонтальной оси, при касании створками верхнего ограничителя угла их поворота.
Сопоставительный анализ признаков заявленного и известных технических решений подтверждает его соответствие критерию "новизна".
Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивают решение поставленной задачи за счет обеспечения возможности периодического заполнения нефтеподъемной колонны и пространства кожуха нефтью, с ее вытеснением выше уровня устья скважины и, тем самым перелива в нефтеприемные емкости.
Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, при этом на фиг.1 показан разрез по оси скважины до начала подъема нефти; на фиг.2 показан разрез по оси скважины в процессе подъема нефти; на фиг.3 показан вид сверху на заслонку (слева от вертикальной оси симметрии в открытом положении, справа - в закрытом положении); на фиг.4 показан поперечный разрез заслонки.
На чертежах показаны обсадная труба 1, нефтеподъемная колонна 2, кожух 3 нефтеподъемной колонны 2, герметизирующие втулки 4, отверстия 5 в стенках нефтеподъемной колонны 2, воздуховод 6, выпускной нефтепровод 7, источник рабочего агента, выполненный в виде герметичного воздухосборника 8, забой скважины 9, вышележащие нефтесодержащие пласты 10, воздухоотводящий патрубок 11, соединительные нефтепроводы 12, герметичные нефтеприемные емкости 13, вакуум-насос 14, воздушные краны 15, вакуумирующие воздуховоды 16, обратный воздуховод 17, гидравлические краны 18, компрессор 19, приемное отверстие 20 нефтеподъемной колонны 2, заслонка 21.
В качестве компрессора 19 используют компрессор высокого давления, рассчитанный на давление не менее 400 атм. Средство осушения газа, используемого
в качестве рабочего агента выполнено в виде сменных патронов, с сорбентами влаги, размещаемых в полости герметичного воздухосборника 8.
Количество герметичных нефтеприемных емкостей 13 должно быть не менее двух для обеспечения возможности одновременного приема выдаваемой нефти и ее отгрузки потребителю.
Обсадная труба 1, нефтеподъемная колонна 2, кожух 3, герметизирующие втулки 4, воздуховод 6, выпускной нефтепровод 7, корпус воздухосборника 8, воздухоотводящий патрубок 11, соединительные нефтепроводы 12, герметичные нефтеприемные емкости 13, вакуумирующие воздуховоды 16, обратный воздуховод 17 и заслонка 21 выполнены из проката или листа, из стали, используемой при нефтедобыче. Воздушные краны 15, расположены на сопряжении вакуумирующих воздуховодов 16, обеспечивающих поочередное подключение к вакуум-насосу 14 тех или иных герметичных нефтеприемных емкостей 13, а также на воздуховоде 6 и обратном воздуховоде 17 и на конце воздухоотводящего патрубка 11 конструктивно не отличаются от известных узлов, используемых для аналогичных целей (в качестве воздушных кранов 15, расположенных на воздуховоде 6 и обратном воздуховоде 17 использованы воздушные краны, рассчитанные на высокое давление).
Патрубки для подключения вакуум-насоса 14, размещены в верхних частях герметичных нефтеприемных емкостей 13 и отделены от их остального пространства диафрагмами (на чертежах не показаны), выполненными в виде перфорированых металлических пластин.
Полость корпуса воздухосборника 8 (выполненного в виде герметичной емкости высокого давления) подключена ко входу компрессора высокого давления 19, выход которого, посредством воздуховода 6 (снабженного задвижкой - воздушным краном 15), подключен к полости кожуха 3, кроме того, воздуховод 6 обратным воздуховодом 17 (снабженным задвижкой - воздушным краном 15) дополнительно связан с полостью корпуса воздухосборника 8.
Заслонка 21, размещена вблизи приемного отверстия нефтеподъемной колонны и выполнена с возможностью перекрытия сечения кожуха 3 при возрастании давления на вышележащем участке (выше оси поворота 25 створок 22), с превышением давления на нижележащем участке (ниже оси поворота 25 створок 22) и с возможностью сообщения названных участков кожуха, при снижении давления на вышележащем участке с ниже уровня давления на нижележащем участке. При этом, она выполнена в виде створок 22, проушины 23 которых надеты на горизонтальную ось 24, жестко закрепленную поперек кожуха 3, с возможностью поворота вокруг нее на угол до 80° каждая, в секторе выше оси поворота 25, при этом, на продольной оси 26 кожуха 3 выше оси поворота 25 створок 22, размещен верхний ограничитель 27 угла поворота створок (выполненный в виде стержня, закрепленного в кожухе 3 горизонтально, на его продольной оси 26, параллельно оси поворота 25). При этом стержень имеет сечение симметричное относительно вертикальной плоскости симметрии, предпочтительно форму ромба, вытянутого по вертикали. На стенке кожуха 3, предпочтительно, в одной плоскости с осью поворота 25 створок размещены нижние ограничители 28 их поворота. Кроме того, в горизонтальной оси 24 выполнены вертикальные сквозные отверстия 29, а стенки проушин 23 снабжены сквозными отверстиями 30 такого же сечения, выполненными с возможностью их соосности со сквозными отверстиями 29 горизонтальной оси 24, при касании створками 22 верхнего ограничителя 27 угла их поворота.
Верхний конец нефтеподъемной колонны 2 выполнен коленообразным (т.е. плавно изогнут) и посредством выпускного нефтепровода 7 связан с соединительными нефтепроводами 12 (снабженными гидравлическими кранами 18), обеспечивающим сброс нефти в герметичные нефтеприемные емкости 13. Нижний конец нефтеподъемной колонны 2 выполнен перфорированным (с отверстиями 5).
Кроме того, показан уровень 31 нефти в скважине.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Бурение, обустройство скважины и монтаж оборудования осуществляют известным образом в обычном порядке. Нижний конец нефтеподъемной колонны 2 погружают под уровень нефти, кроме того, при наличии нескольких нефтеносных пластов 10, перед монтажом нефтеподъемной колонны 2 производят перфорирование (например, взрывное) обсадной трубы 1 на участках ее сопряжения с вышележащими пластами 10. Кроме того, целесообразно (особенно, при большой глубине скважин), чтобы в нефтеприемных емкостях 13 поддерживалось давление, хотя бы на 30-50% ниже атмосферного.
Открывают воздушный кран 15 установленный на воздуховоде 6, соединяющем источник рабочего агента 8 с полостью кожуха 3. Кроме того, перекрывают обратным воздуховод 17 (воздушным краном 15). Далее включают в работу компрессор 19. Давление воздуха в полости кожуха 3 быстро растет. Волна давления от этого быстро распространяется вниз по объему нефти заполняющему эту полость «страгивает» с места створки 22 заслонки 21 кожуха 3, которые затем под действием возрастающего давления направленного вниз опускаются вниз (поворачиваясь на горизонтальных осях 24, до упирания в нижние ограничители 28).
В результате объем, ограниченный кожухом, размещенный выше заслонки 21 оказывается изолирован от остального объема скважины.
Вследствие этого, уровень нефти в зазоре между нефтеподъемной колонной и внутренней поверхностью кожуха 3 начинает понижаться ниже исходного уровня 32 нефти в скважине, тогда как уровень нефти в нефтеподъемной колонне начинает расти, пока нефть не начнет изливаться через выпускной нефтепровод 7 и соединительные нефтепроводы 12 в герметичные нефтеприемные емкости 13. В результате давление в изолированном объеме начинает падать и автоматика (на чертежах не показана) выключает компрессор и открывает воздушный кран 15 обратного воздуховода 17. Это ускоряет падение давления в изолированном объеме и, как только оно становится ниже, чем под заслонкой
21, створки последней начинают подниматься в верхнее положение (до контакта с верхним ограничителем 27 угла их поворота).
В результате этого восстанавливается исходный уровень 32 нефти в скважине. Далее вновь автоматика включает компрессор и все повторяется.
Таким образом, при обустройстве скважины диаметром порядка 400 мм, оборудованной нефтеподъемной колонной диаметром порядка 200 мм и кожухом диаметром порядка 300 мм, в условиях подъема с глубины порядка 6000 м обеспечивается подъем 1500 тонн нефти.
В случае отработки многопластового месторождения, нефть из вышележащих пластов 10, через перфорацию в стенках обсадной трубы стекает вниз, по зазору между кожухом 3 и обсадной трубой 1 к приемному отверстию нефтеподъемной колонны 2, откуда и забирается.
При наполнении герметичной нефтеприемной емкости 13, работу переключают на порожнюю емкость. Слив нефти (при отгрузке потребителю) производят через сливные патрубки, предварительно, подключив полость этой емкости к атмосфере, посредством воздушного крана 15, расположенного на ее воздуховоде 16.