УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ (НАСОС-ПУЛЬСАТОР)

Техническое решение относится к области добычи нефти повышенной вязкости на месторождениях, эксплуатируемых скважинным способом.
Известен скважинный штанговый насос по патенту РФ №2415301 (МПК F04B 47/00, опубл. 27.03.2011), включающий цилиндр с всасывающим клапаном и размещенный в цилиндре плунжер с нагнетательным клапаном. Во внутренней полости плунжера ниже верхнего его заостренного края установлена соединительная муфта, выполненная с верхней и нижней коническими поверхностями. Соединительная муфта своей нижней конической поверхностью соприкасается с внутренней конической поверхностью плунжера. Верхняя коническая поверхность соединительной муфты прижимается конической поверхностью гайки к внутренней конической поверхности плунжера. Плунжер содержит внутреннюю полость и делит полость цилиндра на всасывающую полость и нагнетательную. Соединительная муфта соединяет плунжер с колонной насосных штанг.
Основным недостаткам данной установки является то, что при откачке жидкости на приеме насоса происходит разделение эмульсии в скважине, более легкая и вязкая фракция (нефть) находится выше всасывающего клапана, более тяжелая и текучая находится ниже всасывающего клапана. В результате такого разделения на стенках скважины и на скважинном оборудовании (скважинном насосе) образуются отложения, ухудшающие работу скважинного оборудования.
Кроме того, известное устройство обеспечивает только откачку нефти, без волнового воздействия на углеводородный пласт, что существенно снижает эффективность добычи.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению по технической сущности и совокупности существенных признаков является установка для импульсного воздействия на продуктивный пласт по патенту РФ №2490422 (МПК E21B 28/00, E21B 43/25, опубл. 20.08.2013), включающая колонну насосно-компрессорных труб с присоединенным к ней цилиндром и размещенный в цилиндре плунжер со сквозным внутренним каналом и установленным на нижнем конце нагнетательным клапаном, при этом в стенках цилиндра выполнены радиальные окна с возможностью открытия в верхней точке хода плунжера, согласно техническому решению внизу цилиндра установлен излучатель (формирователь импульсов) с возможностью возвратно-поступательного движения и соединенный с механическим волноводом, а радиальные окна выполнены на расстоянии от нижнего торца цилиндра, меньшем, чем длина плунжера.
Установка по патенту РФ №2490422 обеспечивает одновременно импульсное воздействие на продуктивный пласт и откачку жидкости, что увеличивает нефтеотдачу.
Недостатком данной установки, как и штангового насоса, по патенту №2415301, является разделение эмульсии на приеме насоса на тяжелую и легкую фракции. Вследствие чего, возникают сложности с откачкой вязкой нефти, обусловленные образованием отложений на стенках скважины и на скважинном оборудовании, что уменьшает эффективность ее работы. При этом импульс повышенного давления в скважине, способствующий очистке призабойной зоны пласта не формируется.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы установки за счет образования однородной эмульсии водонефтяной смеси при одновременном импульсном знакопеременном воздействии на призабойную зону пласта и откачке жидкости.
Поставленная техническая задача решается тем, что в установке для импульсного воздействия на продуктивный пласт, включающей колонну насосно-компрессорных труб с присоединенным к ней цилиндром, установленный внизу цилиндра формирователь импульсов и размещенный в цилиндре с возможностью осевого перемещения плунжер со сквозным внутренним каналом и установленным на нижнем торце нагнетательным клапаном, в стенках цилиндра выполнены радиальные окна, открывающиеся в верхней точке хода плунжера, причем, радиальные окна выполнены на расстоянии от нижнего торца цилиндра меньшем, чем длина плунжера, согласно предлагаемому техническому решению формирователь импульсов выполнен в виде поршня, установленного на нижнем торце цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения, и охватывающего поршень цилиндрического кожуха, неподвижно закрепленного на цилиндре.
Выполнение формирователя гидравлических импульсов в виде цилиндрического кожуха охватывающего поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения, позволит обеспечить одновременное воздействие на продуктивный пласт и откачку нефти в виде однородной эмульсии.
Предлагаемая конструкция формирователя гидравлических импульсов обеспечивает воздействие знакопеременными импульсами давления на призабойную зону пласта и одновременное перемешивание жидкости в скважине. Генерирование импульса происходит за счет использования энергии столба жидкости, заполняющей скважину. На уровне всасывающих окон происходит резкий захват жидкости, который приводит к перемешиванию компонентов двух фаз и препятствует образованию границы их раздела. Возвратно-поступательное перемещение поршня усиливает эффект перемешивания скважинной жидкости, полученный в результате резкого ее захвата, и также препятствует образованию четкой границы раздела нефть - вода, что улучшает условия перекачки вязкой нефти.
Одновременно происходит воздействие на продуктивный пласт знакопеременными импульсами. Кроме того, создание знакопеременного импульса на уровне продуктивного пласта способствует его очистке от механических примесей и улучшению его фильтрационных и гидродинамических свойств.
Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежом, где представлена установка для импульсного воздействия на продуктивный пласт.
Предлагаемая установка для импульсного воздействия на продуктивный пласт включает размещенную в скважине 1 колонну насосно-компрессорных труб 2 и присоединенный к ней цилиндр 3, в стенках которого выполнены радиальные окна 4 с возможностью их открытия в верхней точке хода плунжера 5. Внизу цилиндра 3 установлен формирователь импульсов в виде цилиндрического кожуха 6, внутри которого с возможностью возвратно-поступательного движения расположен поршень 7, непосредственно контактирующий с жидкостью в скважине на уровне продуктивного пласта 8. Внутри цилиндра 3 размещен плунжер 5 со сквозным внутренним каналом 9, снабженный установленным на нижнем конце нагнетательным клапаном 10. Плунжер 5 соединен штангами 11 с поверхностным приводом возвратно-поступательного типа (например, станком-качалкой).
Предлагаемая установка для импульсного воздействия на продуктивный пласт работает следующим образом. Установку размещают в заполненной жидкостью скважине 1, плунжер 5 соединяют штангами 11 со станком-качалкой. В исходном состоянии плунжер 5 находится в крайнем нижнем положении, перекрывая собой радиальные окна 4, нагнетательный клапан 10 закрыт.
При движении плунжера 5 вверх жидкость из надплунжерного пространства 12 вытесняется в выкидную линию и за счет образовавшегося разрежения в подплунжерной камере 13 происходит понижение давления, за счет этого поршень 7 формирователя гидравлических импульсов перемещается в крайнее верхнее положение. При достижении нижним концом плунжера 5 радиальных окон 4 происходит их открытие при пониженном давлении в подплунжерном камере 13 по сравнению с давлением межтрубного пространства. Жидкость из межтрубного пространства устремляется в зону пониженного давления (подплунжерная камера 13), это обеспечивает резкий захват жидкости с границы раздела нефть-вода и приводит к перемешиванию компонентов двух фаз. Одновременно происходит гидроудар, создающий импульс давления, который воздействует на поршень 7. Поршень 7 перемещается вниз и формирует гидравлическую волну в скважине ниже цилиндра 6, а возникший при этом импульс повышенного давления в скважине воздействует на призабойную зону пласта 8. При этом происходит очистка призабойной зоны пласта 8, способствующая более качественному перемешиванию жидкости и препятствующая образованию четкой границы раздела двух фаз нефть-вода, и одновременное импульсное воздействие на продуктивный пласт, увеличивающее нефтеотдачу и тем самым повышающее эффективность работы предлагаемой установки.
В момент открытия радиальных окон 4 происходит резкое падение давления на уровне пласта 8, способствующее выносу механических примесей и очистке призабойной зоны, а в момент перемещения поршня 7 вниз происходит резкое повышение давления на уровне продуктивного пласта 8 и, следовательно, реализуется процесс знакопеременного импульсного воздействия на призабойную зону продуктивного пласта 8, что также способствует эффективному перемешиванию компонентов двух фаз нефть-вода и очистки призабойной зоны пласта.
После достижения плунжером 5 крайнего верхнего положения начинается его движение вниз. При движении плунжера 5 вниз нагнетательный клапан 10 открывается и жидкость в виде однородной эмульсии из подплунжерной камеры 13 вытесняется в надплунжерное пространство 12 по сквозному внутреннему каналу 9. После достижения плунжером крайнего нижнего положения цикл повторяется.
Применение предлагаемой установки обеспечивает одновременное импульсное знакопеременное воздействие на призабойную зону пласта с целью увеличения нефтеотдачи и образование однородной эмульсии водонефтяной смеси для улучшения условий откачки жидкости.