ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, а именно к оборудованию для закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт с целью поддержания пластового давления.
Известна погружная насосная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с верхним и нижним пакером выше каждого пласта и внутренней герметичной перегородкой между пакерами, плунжерный насос в колонне НКТ выше перегородки, при этом колонна НКТ выше насоса оснащена сквозными отверстиями и имеет возможность герметизации на устье скважины со штангами плунжерного насоса, пространство колонны НКТ между насосом и перегородкой сообщено с водоносным пластом, а заколонное пространство колонны НКТ выше верхнего пакера - с нефтеносным пластом (Пат. №2321729 РФ, Е21В 43/14, 2006).
Недостатком известной установки является ограниченная производительность плунжерного насоса, нагнетающего воду из верхнего в нижний пласт, и соответственно неэффективность ее применения в скважинах, верхний пласт которых обладает высоким дебитом по воде.
В качестве прототипа принята погружная насосная установка, включающая размещенные на колонне НКТ ниже водоносного пласта погружной электродвигатель (ПЭД), нижнюю гидрозащиту, входной модуль, электроцентробежный насос (ЭЦН) перевернутого типа, погружной расходомер и хвостовик, снабженный пакером выше нефтеносного пласта (Производственная компания "Борец". Установки УЭЦНВ для селективной закачки, http://borets.ru/technology).
Установка - прототип реализует одностороннюю направленность потока воды из верхнего пласта в нижний нефтеносный пласт без возможности подачи воды в поверхностный напорный водовод.
Задачей настоящей полезной модели является расширение функций погружной насосной установки для раскрытия потенциала водозаборных скважин за счет извлечения максимального количества воды и тем самым снижения ее стоимости.
Указанный технический результат достигается тем, что в погружной насосной установке, содержащей подвешенные на колонне НКТ ниже водоносного пласта погружной электродвигатель, нижнюю гидрозащиту, входной модуль, электроцентробежный насос перевернутого типа, погружной расходомер и хвостовик, снабженный пакером выше нефтеносного пласта, согласно полезной модели, погружной электродвигатель выполнен двухсторонним и выше него дополнительно расположены верхняя гидрозащита, входной модуль и электроцентробежный насос.
Колонна НКТ в интервале водоносного пласта может быть охвачена круглой щеткой, предупреждающей попадание частиц породы из водоносного пласта в скважину и далее в нефтеносный пласт или на дневную поверхность, а хвостовик может быть оснащен скважинным фильтром с целью дополнительной защиты нижнего пласта от частиц породы.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемой погружной насосной установки; на фиг.2, 3 - фрагменты погружной насосной установки с круглой щеткой на колонне НКТ и скважинным фильтром на хвостовике соответственно.
Погружная насосная установка (фиг.1) содержит колонну НКТ 1, двухсторонний ПЭД 2 с верхней 3 и нижней 4 гидрозащитами, служащий приводом для ЭЦН 5 с верхним входным модулем 6 и ЭЦН перевернутого типа 7 с нижним входным модулем 8, погружной расходомер 9 и хвостовик 10 с пакером 11. Пакер 11 устанавливается выше нефтеносного пласта 12 и может быть выполнен, например, из набухающего в воде эластичного полимерного материала.
Колонна НКТ 1 напротив водоносного пласта 13 может быть дополнительно охвачена круглой щеткой, которая представляет собой цилиндрический корпус 14 с радиально ориентированными ворсинками 15, перекрывающими перфорации 16 в эксплуатационной колонне 17 (фиг.2). Круглая щетка характеризуется невысоким гидравлическим сопротивлением и незначительными потерями напора при радиальном и осевом обтекании жидкостью.
Хвостовик 10 может быть оснащен скважинным фильтром 18 (фиг.3), изготовленным из опорных наружных призматических стержней и внутренней обмотки из профилированной проволоки. Такой фильтр размещается ниже пакера 11 и может быть дополнительно снабжен предохранительным клапаном. Для очистки от механических примесей возможно также применение сепаратора частиц гравитационного или гидроциклонного типа с отстойником. Комплектация погружной насосной установки круглой щеткой и скважинным фильтром 18 может производиться одновременно или по отдельности.
Погружную насосную установку в компоновке, приведенной на фиг.1, спускают в эксплуатационную колонну 17 на колонне НКТ 1 до достижения хвостовиком 10 интервала нефтеносного пласта 12. Параметры работы ЭЦН 5 и ЭЦН перевернутого типа 7 подбираются с учетом горно-геологических условий водоносного и нефтеносного пластов 13 и 12. С помощью пакера 11 разобщают кольцевой зазор между хвостовиком 10 и эксплуатационной колонной 17, а затем герметизируют устье скважины.
Погружная насосная установка работает следующим образом.
При включении двухстороннего ПЭД 2 вращение через верхнюю гидрозащиту 3 и верхний входной модуль 6 передается к ЭЦН 5, а через нижнюю гидрозащиту 4 и нижний входной модуль 8 - к ЭЦН перевернутого типа 7. За счет разряжения, создаваемого ЭЦН 5 и 7, происходит всасывание воды из водоносного пласта 13 через перфорации 16 в пространство между насосной установкой и эксплуатационной колонной 17 выше пакера 11.. Часть воды поступает через верхний входной модуль 6 в ЭЦН 5 и по колонне НКТ 1 подается на дневную поверхность. Другая часть воды движется вдоль двухстороннего ПЭД 2, охлаждая его, и поступает на прием ЭЦН перевернутого типа 7, откуда через хвостовик 10 нагнетается в подпакерное пространство и попадает через перфорации 16 в нефтеносный пласт 12. Контроль количества воды, закаченной в нефтеносный пласт 12, осуществляется с помощью погружного расходомера 9.
При наличии на колонне НКТ 1 круглой щетки (фиг.2) происходит очистка воды от мигрирующих вместе с ней частиц породы. Очистка совершается при столкновении частиц с ворсинками 15 круглой щетки, когда вода движется вдоль ворсинок в перфорациях 16 эксплуатационной колонны 17, а также при движении воды в межтрубном пространстве перпендикулярно ворсинкам. Установленный на хвостовике 10 скважинный фильтр 18 (фиг.3) выполняет финишную очистку воды непосредственно перед нагнетанием в нефтеносный пласт. Под действием давления, развиваемого ЭЦН перевернутого типа 7, вода с частицами породы прокачивается изнутри наружу скважинного фильтра 18, при этом частицы, размер которых превышает размер проходных отверстий фильтра, задерживаются, а очищенная вода попадает в межтрубное пространство и далее - в нефтеносный пласт.
За счет освобождения воды от частиц уменьшается износ рабочих органов ЭЦН 5 и ЭЦН перевернутого типа 7 и увеличивается их наработка. Подача очищенной воды в нефтеносный пласт 12 сохраняет его коллекторные свойства и удлиняет период между ремонтами скважины.
Таким образом, заявляемая погружная насосная установка позволяет закачивать воду из верхнего водоносного в нижний нефтеносный пласт внутри одной скважины и одновременно осуществлять подачу воды на дневную поверхность с целью последующей закачки в другие скважины. За счет этого расширяются потенциальные возможности существующих водозаборных скважин, и снижается потребность в бурении новых скважин.