УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ И ЗАКАЧКИ
LANDING FOR DUAL PRODUCTION AND INJECTION

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к скважинным установкам для одновременно-раздельной добычи и закачки.
Известно устройство для одновременно-раздельной добычи скважинной продукции и закачки воды в пласт [Патент №2297521 RU, E21B 43/14, опубликовано 20.04.2007], содержащее перфорированную обсадную колонну в интервале от продуктивного до нагнетательного пласта, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), перфорированную в интервале от обводненной части продуктивного пласта до нагнетательного пласта, пакер, верхний и нижний (нижний насос перевернут) насосы, камеронакопитель, хвостовик и обратный клапан.
Недостатками данной установки является сложность обеспечения оптимальных по производительности режимов работы верхнего и нижнего насосов, т.к. дебиты разделенных на составляющие нефти и воды являются переменными величинами, которые зависят от свойств нефтяного пласта. Кроме того, поток жидкостей раздваивается на потоки с неопределенным соотношением: один движется в скважине, а другой вне насосно-компрессорных труб, в результате чего возможна закачка нижним электроцентробежным насосом нижнего пласта водонефтяной смеси.
Известна установка для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине [патент на ПМ №131075 RU, E21B 43/14, опубл. 10.08.2013], содержащая устьевую арматуру, штанговый насос, две колонны насосно-компрессорных труб разного диаметра, расположенные коаксиально с образованием кольцевого зазора, пакер для разобщения продуктивного и нагнетательного пластов, устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости, размещенное ниже насоса, термобарокомпенсатор и клапан для проведения операции глушения, установленный на линии закачки жидкости в пласт между устройством для разделения потоков и пакером. В установке отбор жидкости осуществляется по внутреннему каналу колонны НКТ меньшего диметра, а закачка - по кольцевому зазору между колоннами НКТ.
Недостатками данной установки являются ограниченная производительность применяемого штангового глубинного насоса, недостаточная герметичность изоляции пластов из-за возможности осевого перемещения пакера, снижающего надежность и безопасность эксплуатации установки, а также сложность демонтажа установки в случае прихвата пакера.
Установка по патенту №131075 RU является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.
Настоящее изобретение направлено на повышение надежности и безопасности эксплуатации установки, упрощение ее демонтажа и обеспечение возможности добычи нефти в большем объеме.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в установке для одновременно-раздельной добычи и закачки, содержащей две колонны коаксиально установленных насосно-компрессорных труб разного диаметра, насос, устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости, клапан на линии закачиваемой жидкости, пакер для разобщения продуктивного и нагнетательного пластов и устьевую арматуру, согласно изобретению в качестве насоса использован электроцентробежный насос, устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости размещено выше насоса, а между насосом и пакером установлен узел перемещения, в который вмонтированы трубы грузонесущие для прохождения закачиваемой жидкости, состыкованные в верхней части с развилкой, размещенной на уровне устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости, при этом клапан на линии закачки расположен ниже пакера, входящего в состав пакерной компоновки, включающей разъединители колонн, промывочное и противополетные устройства.
Противополетные устройства могут быть выполнены в виде якорей, а промывочное устройство - в виде переводника.
Для опрессовки НКТ меньшего диаметра между насосом и устройством для разделения потоков может быть дополнительно установлен клапан, совмещающий функцию сливного и обратного клапанов.
Наличие переводника позволяет проводить промывку пакера в случае его прихвата, а разъединители колонн в этом случае облегчают демонтаж установки.
На чертеже. показана заявляемая установка для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине.
Установка содержит устьевую арматуру (не показана), две колонны коаксиально установленных НКТ большего 1 и меньшего 2 диаметра, трубы грузонесущие 3, насос 4 электроцентробежного типа, развилку 6, герметизирующее устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 14 и пакер 8 для разобщения продуктивного 9 и нагнетательного 10 пластов. Применение электроцентробежного насоса (ЭЦН), обладающего высокими КПД и производительностью, способствует увеличению добычи нефти по сравнению со штанговым. К тому же электроцентробежные насосы меньше подвержены влиянию кривизны ствола скважины, что увеличивает ресурс работы установки. Ниже ЭЦН 4 размещен узел перемещения 7, который соединен трубами грузонесущими 3 с развилкой 6, расположенной выше ЭЦН 4 на уровне устройства для разделения потоков 14. Узел перемещения 7 предназначен для компенсации длины установки при монтаже, а также для направления потока закачиваемой жидкости в нижний пласт. Наличие узла перемещения 7 сокращает время монтажа установки. В скважине между продуктивным 9 и нагнетательным 10 пластами размещена пакерная компоновка, образованная последовательно установленными разъединителем колонн 12, верхним якорем 11, разъединителем колонн универсальным 13, нижним якорем 11, переводником безопасным 15 и пакером 8. Переводник 15 позволяет проводить промывку пакера в случае его «прихвата», а противополетные устройства в виде верхнего и нижнего якорей 11 удерживают пакер 8 от перемещения вверх при создании под ним перепада давления, что обеспечивает герметичность изоляции пластов. Разъединители колонн 12 и 13 облегчают извлечение компоновки из скважины. Для предотвращения попадания закачиваемой жидкости в отбираемую жидкость в верхней части установки размещено герметизирующее устройство 14, состоящее из штока, на котором расположен уплотнительный узел. Над ЭЦН 4 вмонтирован клапан 5, служащий для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 2 и устройства для разделения потоков 14, а также для слива пластовой жидкости из колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 2 при подъеме центробежного насоса 4 на поверхность. Для возможности опрессовки пакера 8 и колонны насосно-компрессорных труб большего диаметра 1 предназначен клапан 16, установленный под пакером 8. Проведение опрессовок гарантирует герметичность смонтированной установки и, как следствие, повышает ее надежность и безопасность эксплуатации.
Монтаж установки производится за две спускоподъемные операции (СПО). Во время первой СПО производится монтаж клапана 16, пакера 8, переводника безопасного 15, якорей 11, разъединителей колонн 13 и 12, узла перемещения 7, ЭЦН 4, труб грузонесущих 3 с установкой их параллельно ЭЦН 4, клапана 5, развилки 6, колонны НКТ большего диаметра 1. Во время второй СПО производится спуск НКТ меньшего диаметра 2 с устройством для разделения потоков 14 и его посадка. Такая последовательность монтажа и конструкция устройства для разделения потоков 14 позволяют поднимать колонну НКТ 2 меньшего диаметра без подъема НКТ 1 большего диаметра.
Установка работает следующим образом.
После опрессовки НКТ 1 большего диаметра, пакера 8 и создания перепада давления над и под клапаном 16 открывается канал для закачки жидкости в нагнетательный пласт 10. Через устьевую арматуру сверху подается жидкость (светлые стрелки), которая попадает в кольцевой зазор между НКТ большего 1 и меньшего 2 диаметра и последовательно проходит через развилку 6, грузонесущие трубы 3, узел перемещения 7, разъединитель колонн 12, якоря 11, разъединитель колонн универсальный 13, переводник безопасный 15, пакер 8, клапан 16 и закачивается в нагнетательный пласт 10.
Одновременно жидкость из продуктивного пласта 9 (темные стрелки) поднимается вверх и поступает через приемное устройство в ЭЦН 4, затем, проходя через открытый клапан 5 и устройство для разделения потоков 14, оказывается в НКТ меньшего диаметра 2, после чего через устьевую арматуру направляется в сборный коллектор.
Замена штангового насоса на центробежный позволяет увеличить добычу нефти в 3,5 раза, а также монтировать оборудование в более «сложных» по кривизне скважинах, одновременно увеличивая наработку центробежного насоса и снижая затраты на спускоподъемные операции.
Применение промывочных и противополетных устройств в пакерной компоновке повышает надежность и безопасность монтируемой системы.
Таким образом, предложенная компоновка обеспечивает повышение производительности установки, а также надежность и удобство ее эксплуатации за счет герметичности изоляции продуктивного и нагнетательного пластов и упрощения демонтажа.