УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНАЯ НАСОСНАЯ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИН (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к области нефтяной и нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технике интенсификации притока пластового флюида из пласта добывающих нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, и может быть использована при освоении и интенсификации притока.
Известна скважинная штанговая насосная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб с хвостовиком, связанный с ней цилиндр с основным и дополнительным всасывающими клапанами и установленный в цилиндре плунжер (см. патент СССР №1323743, МПК F04B 47/02, опубл. 15.07.87).
Недостатком известной конструкции является низкая эффективность при откачке нефти с высоким содержанием свободного газа, низкая наработка до отказа при высоком содержании парафина и механических примесей.
Известен также скважинный электроприводной диафрагменный насос для добычи нефти (см. патент РФ №2062906, МПК F04B 47/06, опубл. 27.06.1996 г.). Известный погружной диафрагменный электронасос, содержит электродвигатель, кинематически связанный с плунжером приводного насоса, установленным в заполненном маслом корпусе, который герметично изолирован от перекачиваемой жидкости эластичными рабочей диафрагмой и компенсатором, а в головке электронасоса установлены всасывающий и нагнетательный клапаны.
Недостатком известной конструкции является низкий КПД, характерный для диафрагменных электронасосов, и невысокая надежность работы, ввиду частого выхода из строя элементов кинематики.
На истощенных месторождениях с низким пластовым давлением, когда не ожидаются фонтанные проявления, скважины могут быть освоены откачкой из них жидкости скважинными насосами ЭЦН, спускаемыми на проектную глубину в соответствии с предполагаемыми дебитом и динамическим уровнем. При откачке из скважины жидкости насосами забойное давление уменьшается, пока не достигнет величины Рс<Рпл, при которой устанавливается приток из пласта.
Известна, например, установка типа УЭЦН (Л.Г.Чичеров. Нефтепромысловые машины и механизмы. М.: Недра. 1983 г., стр.61-64) для добычи нефти, включающая спущенное в скважину на колонне труб насосное устройство - УЭЦН, состоящую, в основном, из насоса с приемной сеткой и погружного электродвигателя с силовым кабелем.
Известна также конструкция установки электроцентробежной насосной, содержащей модули электродвигателя, гидрозащиты, насоса, а также кабельную линию, выносной пункт подключения кабеля, клапан спускной, клапан обратный, газосепаратор, насосно-компрессорные трубы, оборудование устья скважины, комплектное трансформаторное устройство (Нефтепромысловое оборудование. Под общ. ред. В.Н.Ивановского. Учеб. для ВУЗов. - М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2006, с.180-181).
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по технической сущности является установка УЭЦН для добычи нефти, содержащая устьевое оборудование, пульт управления, силовой кабель, насосно-компрессорные трубы, электродвигатель, гидрозащиту и насос, причем соединение корпусов модулей фланцевое при помощи болтов, а соединение валов модулей при помощи шлицевых муфт (Справочная книга по добыче нефти. Под ред. д-ра техн. наук Ш.К.Гиматудинова. М.: Недра, 1974, с.356-357).
Все известные установки УЭЦН неприемлемы для добычи нефти из скважины при осложненных условиях и имеют один общий недостаток: они зависят от гидростатического и пластового давлений и эффективны только при условии, если Рг/ст<Рпл.
Задачей, решаемой группой полезных моделей, является повышение надежности работы насосной установки и, соответственно, увеличение эффективности эксплуатации нефтедобывающей скважины.
Техническим результатом, который достигается в результате решения указанной выше задачи, является повышение надежности работы установки и снижение затрат на проведение работ по освоению скважин.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, с достижением заявленного технического результата, по первому варианту исполнения решается тем, что установка электроцентробежная насосная для освоения скважин, содержащая устьевое оборудование, пульт управления, силовой кабель, колонну насосно-компрессорных труб с хвостовиком, установленные на колонне в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос с приемной сеткой, погружной электродвигатель с гидрозащитой, снабжена подпорной секцией, кинематически связанной с погружным электродвигателем, и блоком долива, соединенным выкидной линией с устьевым оборудованием, при этом гидрозащита выполнена в виде нижнего и верхнего протекторов, закрепленных сверху и снизу на валу погружного электродвигателя.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, с достижением заявленного технического результата, по второму варианту исполнения решается также и тем, что установка электроцентробежная насосная для освоения скважин, содержащая устьевое оборудование, пульт управления, силовой кабель, колонну насосно-компрессорных труб с хвостовиком, установленные на колонне в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос с приемной сеткой, погружной электродвигатель с гидрозащитой, снабжена подпорной секцией, кинематически связанной с погружным электродвигателем, при этом гидрозащита выполнена в виде нижнего и верхнего протекторов, закрепленных сверху и снизу на валу погружного электродвигателя, а хвостовик снабжен шламоотделителем и контейнером для шлама.
Дополнительные существенные отличия предложенной группы полезных моделей по всем вариантам исполнения состоят в том, что:
- погружной электродвигатель выполнен двухсторонним, а подпорная секция - в виде центробежного насоса;
- пульт управления выполнен в виде выносной станции управления с частотным регулятором привода.
Дополнительные существенные отличия в части исполнения хвостовика по первому варианту исполнения состоят в том, что хвостовик выполнен длиной от 1000 м и выше из НКТ 2", а по второму варианту исполнения - длиной до 500 м из НКТ 2,5", при этом контейнер для шлама выполнен из НКТ объемом от 100 до 500 л.
Установка подпорной секции, выполненной в виде центробежного насоса, кинематически связанного с валом погружного электродвигателя, обеспечивает возможность создания дополнительного охлаждения ПЭД (погружной электродвигатель) при недостаточном притоке.
Применение выносной станции управления с частотным регулятором позволяет полностью руководить отбором жидкости и позволяет создавать любую депрессию на пласт.
Применение хвостовика длиной свыше 1000 м из НКТ 2" дает возможность вести освоение проходя через аварийные участки ЭК, с заходом в боковые стволы скважин, позволяет произвести отбор жидкости из ЗУМПФа (зона успокоения механических примесей пластового флюида) и активизировать всю площадь перфорированного продуктивного интервала.
Установка шламоотделителя и контейнера для шлама дает возможность работать с большим КВЧ (концентрация взвешенных частиц).
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы полезных моделей, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными всем существенным признакам заявленного технического решения, группа полезных моделей не известна и явным образом не следует для специалиста нефтегазодобывающей промышленности, а с учетом возможности промышленного изготовления, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Предпочтительные варианты исполнения группы полезных моделей описываются далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг.1 представлен общий вид установки электроцентробежная насосная (первый вариант);
- на фиг.2 то же - второй вариант.
Установка электроцентробежная насосная для освоения скважин по первому варианту исполнения содержит погружной электродвигатель 1, гидрозащиту, выполненную в виде нижнего 2 и верхнего 3 протекторов, подпорную секцию 4, электроцентробежный насос 5 с приемной сеткой (газосепаратором) 6, насосно-компрессорные трубы 7 с хвостовиком 8, оборудование 9 устья скважины, станцию управления 10 с частотным регулятором привода, силовой кабель 11 и соединенный с оборудованием 9 устья скважины посредством выкидной линии 12 блок долива 13.
Установка электроцентробежная насосная для освоения скважин по второму варианту исполнения помимо перечисленных элементов дополнительно содержит соединенные с хвостовиком 8 шламоотделитель 14 и контейнер 15 для шлама.
Погружной электродвигатель 1 выполнен двухсторонним и кинематически связан с подпорной секцией 4, выполненной в виде центробежного насоса.
Хвостовик по первому варианту исполнения выполнен из НКТ диаметром 2" и длиной от 1000 м и выше (до 1300 м). Хвостовик по второму варианту исполнения выполнен из НКТ длиной до 500 м из НКТ 2,5", контейнер 15 для шлама выполнен из НКТ объемом от 100 до 500 л.
Установка электроцентробежная насосная для освоения скважин работает следующим образом.
Установку электроцентробежную насосную для освоения скважин спускают и подвешивают в скважине на насосно-компрессорных трубах. Энергия от наземного электрооборудования передается по силовому кабелю 11 на электродвигатель 1. Вращение ротора электродвигателя 1 через вал верхнего протектора 3 передается на вал насоса 5, который всасывает жидкость через приемную сетку 6. При этом через вал нижнего протектора 2 вращение передается на подпорную секцию 4, жидкость через хвостовик 8, спущенный в интервал перфорации продуктивного пласта, попадает в подпорную секцию 4, набирает динамику и разгон, выбрасывается в затрубное пространство, обеспечивая дополнительное охлаждение ПЭД 1, подхватывается насосом 5 и поднимается по колонне НКТ 7 на поверхность. Через колонну НКТ жидкость и химические реагенты, закаченные в продуктивный пласт во время строительства и капитального ремонта скважины, по выкидной линии 12 попадают в блок долива 13, откуда вывозятся специальной техникой для отдельной утилизации.
При освоении скважин с интенсивным выносом механических примесей (пропанта) (см. фиг.2) жидкость через шламоотделитель 14, очищаясь от тяжелых механических примесей, попадает в подпорную секцию 4, набирает динамику и разгон, выбрасывается в затрубное пространство, обеспечивая дополнительное охлаждение ПЭД 1, подхватывается насосом 5 и поднимается по колонне НКТ 7 на поверхность. Тяжелые механические примеси выпадают в осадок в контейнер 15 для шлама.
Предлагаемая группа полезных моделей производит очищение всей призабойной зоны пласта путем дренирования пласта и доставки отобранного пластового флюида по колонне НКТ на устье скважины.
Применение предлагаемой группы полезных моделей позволит качественно улучшить процесс освоения скважины после завершения строительства и капитального ремонта, причем этот процесс можно вести и на скважинах, где пластовое давление значительно ниже гидростатического, в скважинах, где противопоказана резкая депрессия из-за не закрепленного материала при РИР (ремонтно-изоляционные работы) или ГРП (гидро разрыв пласта), в скважинах с высоким газовым факторам, так как забор жидкости идет непосредственно из интервала продуктивного пласта. Работа при освоении скважин предлагаемой установкой электроцентробежной насосной дает более реальную картину рабочего потенциала скважины. Производительность предлагаемой установки значительно превышает производительность всех известных установок, что значительно снижает затраты на проведение работ по освоению скважин.