УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ ИЗ ВОДОНОСНОГО ПЛАСТА СКВАЖИНЫ В НЕФТЕНОСНЫЙ ПЛАСТ

Предложение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости в нефтеносный пласт при его заводнении или нагнетании в него различных реагентов.
Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство №283120, Е21В 43/00, опубл. БИ №31 от 06. 10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.
Недостатками данной конструкции являются:
во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, не более +25°С. Увеличение температуры воды до 35-45°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;
во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.
Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е21В 43/00, 1986 г. опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
во-первых, масло, находящееся в колонне НКТ и используемое в качестве рабочей жидкости для привода в действие закачиваемой в пласт жидкости, в процессе работы теряет свои химико-физические свойства из-за контакта и перемешивания с закачиваемой в пласт жидкостью, в связи с чем в процессе работы установки требуется постоянный и строгий контроль химического состава масла и требуется частая замена последнего;
во-вторых, насос выполнен в поверхностном исполнении, и поэтому чем меньше пластовое давление и ниже находится водоносный пласт от поверхности, тем ниже эффективность его использования.
в-третьих, установка не позволяет закачивать жидкость в пласт с устья скважины в период ее отключения.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности и продолжительности работы установки, до замены рабочей жидкости с возможностью закачки жидкости в пласт с устья скважины в период отключения установки.
Указанная задача решается установкой для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт, содержащей пакер, колонну труб со всасывающим клапаном, насос, рабочую жидкость.
Новым является то, что насос выполнен в виде погружного штангового насоса, который установлен выше всасывающего клапана, размещенного на нижнем конце колонны труб, при этом в составе колонны труб выше насоса установлен нагнетательный клапан, причем колонна труб имеет возможность герметизации ее на устье скважины с насосными штангами погружного штангового насоса, при этом подпоршневая полость насоса имеет возможность сообщения с водоносным пластом при открытом положении всасывающего клапана, причем надпоршневая полость насоса имеет возможность сообщения с нефтеносным пластом при открытом положении нагнетательного клапана, при этом колонна труб на устье жестко соединена с цилиндром внутри которого размещен поршень жестко соединенный с верхним концом колонны насосных штанг, причем над и под поршневые полости цилиндра гидравлическими каналами соединены с полостями приводного гидроцилиндра с приводным поршнем, и заполнены рабочей жидкостью, при этом гидравлический канал приводного гидроцилиндра оснащен датчиком давления, имеющим возможность отключения и включения привода насоса в зависимости от заполнения заколонного пространства жидкостью из водоносного пласта и с возможностью непрерывной закачки жидкости с устья через затрубную задвижку скважины в нефтеносный пласт в период отключения привода насоса.
На фигуре схематично изображена предлагаемая установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт.
Установка для закачки жидкости из водоносного пласта 1 скважины 2 в нефтеносный пласт 3 содержит пакер 4, колонну труб 5 со всасывающим клапаном 6 и погружной штанговый насос 7, например вставной, состоящий из поршня 8 со сквозными каналами 9 и клапана 10.
Погружной штанговый насос 7 установлен выше всасывающего клапана 6, размещенного на нижнем конце колонны труб 5. В составе колонны труб 5 выше погружного штангового насоса 7 установлен нагнетательный клапан 11.
Подпоршневая полость 12 насоса 7 имеет возможность сообщения с водоносным пластом 1 при открытом положении всасывающего клапана 6, причем надпоршневая полость 13 насоса 7 имеет возможность сообщения с нефтеносным пластом 3 при открытом положении нагнетательного клапана 11.
Колонна труб 5 на устье жестко соединена с цилиндром 14 внутри которого размещен поршень 15, жестко соединенный с верхним концом колонны насосных штанг 16. Надпоршневая 17 и подпоршневая 18 полости цилиндра 14 гидравлическими каналами 19, 20 соединены с полостями 21 и 22 приводного гидроцилиндра 23 с приводным поршнем 24, причем подпоршневая полость 18 цилиндра 14 посредством гидравлического канала 19 соединена с полостью 21 приводного гидроцилиндра 23, а надпоршневая полость 17 цилиндра 14 посредством гидравлического канала 20 соединена с полостью 22 приводного гидроцилиндра 23.
Гидравлический канал 19 приводного гидроцилиндра 23 оснащен датчиком давления 25, имеющим возможность отключения и включения привода насоса 7 в зависимости от заполнения заколонного пространства 26 жидкостью из водоносного пласта 1 и с возможностью беспрерывной закачки жидкости с устья скважины 2 через затрубную задвижку 27 в нефтеносный пласт 3 в период отключения привода насоса 7.
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 28, 29.
Установка работает следующим образом:
Перед началом эксплуатации установки заполняют рабочей жидкостью (маслом) надпоршневую 17 и подпоршневую 18 полости цилиндра 14, а также гидравлические каналы 19, 20 и полости 21, 22 приводного гидроцилиндра 23.
На устье скважины 2 посредством силового агрегата (на фиг. не показано) приводят в действие приводной поршень 24 приводного цилиндра 23 (например, справа налево см. фиг.), при этом рабочая жидкость по гидравлическому каналу 19 перетекает из полости
21 приводного гидроцилиндра 23 в подподпоршневую полость 18 цилиндра 16, при этом поршень 15 цилиндра 14 перемещается вверх, утягивая за собой колонну насосных штанг 16 и поршень 8 погружного штангового насоса 7, выполненного вставным в колонну труб 5, при этом рабочая жидкость из надпоршневой полости 17 цилиндра 14 через гидравлически канал 20 перетекает в полость 22 приводного гидроцилиндра 23.
В процессе перемещения поршня 15 цилиндра 14 и колонны насосных штанг 16 с поршнем 8 насоса 7 вверх происходит всасывание жидкости из водоносного пласта 1 через заколонное пространство 26 скважины 2 ниже пакера 4 в подпоршневую полость 12 насоса 7, при этом всасывающий клапан 6 открыт, а клапан 10 насоса 7 закрыт.
Как только приводной поршень 24 достигнет крайнего левого положения в приводном гидроцилиндре 23, то изменяют направление его движения слева направо, при этом рабочая жидкость из полости 22 через гидравлический канал 20 перетекает в надпоршневую полость 17 цилиндра 14, а из подпоршневой полости 18 цилиндра 14 перетекает в полость 21 приводного гидроцилиндра 23. При этом поршень 15 цилиндра 14 с колонной насосных штанг 18 и с поршнем 9 насоса 7 перемещаются вниз, при этом клапан 10 насоса 7 открывается, а всасывающий клапан 6 закрывается и происходит заполнение внутренней полости поршня 8 жидкостью из подпоршневой полости 12 насоса 7.
Когда приводной поршень 24 достигнет крайнего правого положения в приводном гидроцилиндре 23, то изменяют направление его движения справа налево, при этом рабочая жидкость по гидравлическому каналу 19 перетекает из полости 21 приводного гидроцилиндра 23 в подподпоршневую полость 18 цилиндра 14, а рабочая жидкость из надпоршневой полости 17 цилиндра 14 через гидравлически канал 20 перетекает в полость 22 приводного гидроцилиндра 23, при этом поршень 15 цилиндра 14 перемещается вверх, утягивая за собой колонну насосных штанг 16 и поршень 8 погружного штангового насоса 7, при этом жидкость из внутренней полости поршня 8 через сквозные каналы 9 вытесняется в надпоршневую полость 13 и далее через открывшийся нагнетательный клапан 11 попадает в заколонное пространство 30 выше пакера 4, откуда закачивается в нефтеносный пласт 3 скважины 2.
Параллельно с этим происходит всасывание жидкости из водоносного пласта 1 через заколонное пространство 26 скважины 2 ниже пакера 4 в подпоршневую полость 12 насоса 7, при этом всасывающий клапан 6 открыт, а клапан 10 насоса 7 закрыт. В дальнейшем цикл работы установки повторяется.
Циклическая закачка жидкости в нефтеносный пласт 3 продолжается до тех пор, пока не кончится жидкость в заколонном пространстве 26. Это происходит при условии,
если производительность насоса 7 превышает дебит (отдачу) жидкости из водоносного пласта 1 в заколонное пространство 26.
По окончании закачиваемой жидкости в заколонном пространстве 26 прекращается заполнение подпоршневой полости 12 насоса 7, в связи с чем вес колонны насосных штанг 16 увеличивается, и соответственно увеличивается давление в гидравлическом канале 19, на что реагирует датчик давления 25, установленный на гидравлическом канале 19 на устье скважины 2, который подает сигнал на пульт управления на отключение привода. Установка отключается на время заполнения заколонного пространства 26 жидкостью из водоносного пласта 1. В это время закачка жидкости в нефтеносный пласт 3 происходит с устья скважины 2 с помощью насосного агрегата (на фиг. не показано), который через открытую затрубную задвижку 27 закачивает жидкость по колонне труб 5, через открывшийся по давлением столба жидкости в колонне труб 5 нагнетательный клапан 11 в заколонное пространство 30 выше пакера 4 и далее жидкость поступает в нефтеносный пласт 3.
В процессе заполнения заколонного пространства 26 датчик давления 25 тестирует давление в гидравлическом канале 19, которая соответственно зависит от нагрузки на колонне насосных штанг 16 и уменьшается по мере заполнения заколонного пространства 26, и по мере достижения минимального давления в гидравлическом канале 19 датчик давления 25 подает сигнал на пульт управления на включение привода, при этом насосный агрегат отключается, в следствии чего закачка жидкости в нефтеносный пласт 3 с устья скважины 2 прекращается, а затрубную задвижку 27 закрывают и эксплуатацию установки продолжают, как описано выше.
Предлагаемая установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт имеет насос глубинного исполнения устанавливаемого непосредственно в интервале водоносного и нефтеносного пластов скважины, что позволяет повысить эффективность работы насоса, а исключение контакта рабочей жидкости (масла) с закачиваемой жидкостью позволяет значительно продлить срок службы установки до замены рабочей жидкости. Кроме того, возможность закачки жидкости с устья через затрубную задвижку скважины позволяет непрерывно закачивать жидкость в нефтеносный пласт в период отключения установки.