ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ЗАКАЧКИ ВОДЫ В ПЛАСТ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к скважинным насосным установкам для добычи обводненной нефти из скважин.
Для одновременно-раздельной добычи нефти и закачки воды в пласт известна установка (Патент РФ №2284410 С2, Е21В 43/40, 27.09.2006), представляющая собой два соосных винтовых насоса с приводом от одной вращающейся колонны штанг, верхний из которых откачивает нефтяную фазу, а нижний - водную в подпакерную зону скважины.
Недостатком данной установки является невозможность использования глубинного штангового насоса, что усложняет процесс добычи нефти и влияет на его надежность.
Наиболее близким к предложенному техническому решению относится скважинная штанговая установка для добычи нефти (Патент РФ №80191 U1, Е21В 43/00, 27.01.2009), включающая последовательно соединенные верхний и нижний штанговые насосы разных диаметров, корпус которых выполнен в виде цилиндра, плунжеры, установленные в цилиндрах и связанные между собой посредством штока, снабженного патрубком и отверстиями, всасывающие и нагнетательные клапаны верхнего и нижнего насосов, трубу, проходящую через установленный в скважине пакер и сообщающую подпакерную зону с нижним насосом. При работе установки нефть нижнего подпакерного пласта отбирается нижним насосом и направляется к приему верхнего насоса. Нефть верхнего пласта отбирается через боковой всасывающий клапан и вместе с нефтью нижнего пласта откачивается по колонне труб к устью скважины.
Недостатком данной конструкции является то, что установка не позволяет при обводнении верхнего пласта нефти осуществить закачку отделившейся воды в нижележащий пласт. В процессе выработки запасов происходит обводнение пластов залежи нефти и возникает необходимость утилизации попутно-добываемой воды. При полном обводнении нижнего пласта целесообразно в него закачивать добываемую воду верхнего пласта.
Согласно схемы прототипа жидкость нижнего пласта откачивается из под пакера нижним насосом и подается на прием верхнего насоса.
Задача предложенной полезной модели состоит в откачке отделившейся воды из надпакерной области в подпакерную область, т.е. в нижний пласт насосом меньшего диаметра, без подъема воды на поверхность. Это достигается расположением приема нижнего насоса над пакером и выполнением его плунжера глухим.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности установки и расширение технических возможностей при добыче нефти за счет обеспечения закачки отделившейся попутно-добываемой воды верхнего пласта нефти в нижележащий поглощающий пласт.
Указанный технический результат достигается тем, что штанговая насосная установка для добычи нефти и закачки воды в пласт, включающая последовательно соединенные верхний и нижний штанговые насосы разных диаметров, корпус которых выполнен в виде цилиндра, плунжеры, установленные в цилиндрах и связанные между собой посредством штока, снабженного патрубком и отверстиями, всасывающие и нагнетательные клапаны верхнего и нижнего насосов, трубу, проходящую через установленный в скважине пакер и сообщающую нижний пласт с нижним насосом, дополнительно содержит две соединительные муфты, причем всасывающие клапаны верхнего насоса установлены в корпусе соединительной муфты, расположенной в месте соединения верхнего и нижнего насосов, а всасывающие клапаны и нагнетательный клапан нижнего насоса установлены в корпусе соединительной муфты, расположенной в месте соединения нижнего насоса с трубой, при этом нагнетательный клапан нижнего насоса выполнен подпружиненным и расположен в центральной части корпуса муфты с возможностью закачки воды в нижний пласт, а плунжер нижнего насоса выполнен глухим.
При этом штанговая насосная установка может содержать по четыре всасывающих клапана верхнего и нижнего насосов.
Наличие в установке соединительных муфт, в корпусе одной из которых установлены всасывающие клапаны верхнего насоса, а в корпусе другой - всасывающие клапаны и нагнетательный клапан нижнего насоса выполнение нагнетательного клапана нижнего насоса подпружиненным его расположение в центральной части корпуса муфты, и выполнение плунжера нижнего насоса глухим позволяет при добычи обводненной нефти откачивать расслоившуюся в скважине нефтяную фазу к устью, а воду - в нижележащий поглощающий пласт, а также повысить надежность и производительность установки.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показана общая схема штанговой насосной установки;
на фиг.2 показан увеличенный вид А части установки;
на фиг.3 показан увеличенный вид Б части установки;
на фиг.4 показан увеличенный вид В части установки.
Штанговую насосную установку для добычи нефти и закачки воды в нижний пласт спускают в скважину 1 на колоннах насосно-компрессорных труб 2 и штанг 3. Установка включает последовательно соединенные верхний и нижний штанговые насосы разных диаметров, корпус которых выполнен в виде цилиндра 4 и 5. В цилиндрах 4 и 5 установлены, соответственно, плунжеры 6 и 7, связанные между собой посредством штока 8, снабженного коротким патрубком 9 и отверстиями 10. Установка также содержит трубу 11, которую располагают так, чтобы она проходила через установленный в скважине 1 пакер 12, разобщающий верхний нефтяной пласт 13 от нижнего водного пласта 14, а также всасывающие клапаны 15 и нагнетающий клапан 16 верхнего насоса, всасывающие клапаны 17 и нагнетающий клапан 18 нижнего насоса. Труба 11 сообщает подпакерную зону, т.е. нижний пласт 14 воды, с нижним насосом. Всасывающие клапаны 15 верхнего насоса установлены в корпусе соединительной муфты 19, расположенной в месте соединения верхнего и нижнего насосов, а всасывающие клапаны 17 и нагнетательный клапан 18 нижнего насоса установлены в корпусе соединительной муфты 20, расположенной в месте соединения нижнего насоса с трубой 11. Нагнетательный клапан 18 нижнего насоса выполнен подпружиненным посредством пружины 21 и расположен в центральной части корпуса муфты 20 с возможностью закачки воды верхнего обводненного пласта 13 нефти в подпакерную зону (в нижний пласт 14). Плунжер 7 нижнего насоса выполнен глухим.
Центральное расположение подпружиненного клапана 18 позволяет выполнить его с увеличенным диаметром.
Корпуса муфт 19 и 20 в своей средней части выполнены с диаметром, большим диаметра цилиндров 4 и 5, что позволяет установить более двух всасывающих клапанов в каждом из цилиндров.
С целью увеличения пропускной способности установки клапаны 15 и 17 устанавливают по окружности корпусов муфт 19 и 20, например, по четыре в каждой.
Работа штанговой насосной установки состоит в следующем.
При эксплуатации скважины 1 обводненная продукция верхнего пласта 13 расслаивается в межтрубном пространстве на нефть и воду. Нефтяная фаза, как более легкая жидкость поступает к приемным клапанам 15, а водная фаза - к приемным клапанам 17.
При ходе колонны штанг 3 вниз всасывающие клапаны верхнего насоса 15 и нижнего насоса 17 остаются закрытыми. Клапан 16 верхнего насоса 15 открыт и поступившая ранее нефть верхнего пласта 13 перетекает через отверстия 10 и клапан 16 в колонну насосно-компрессорных труб 2.
В этот же период водная фаза пласта 13, поступившая ранее в область под плунжером 7, будет им нагнетаться через центральный клапан 18 в подпакерную зону скважины, т.е. поглощающий пласт 14.
При ходе колонны штанг 3 вверх клапан 16 закрывается, а клапаны 15 открываются. При этом нефтяная фаза поступает в пространство под плунжером 6. Одновременно, при ходе вверх открываются клапаны 17 и закрывается клапан 18. Водная фаза пласта 13 будет поступать в пространство под плунжером 7.
Далее циклы добычи нефти и закачки воды в нижний пласт 14 повторяют необходимое количество раз.
Таким образом, предлагаемая установка не только обладает высокой надежностью при спускоподъемных операциях, но и позволяет при обводнении верхнего пласта нефти осуществить закачку отделившейся воды в нижележащий пласт, что повышает рентабельность добычи нефти.