Устройство для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к добыче нефти при одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной в условиях, осложненных отложением асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).
Известна двухлифтовая установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной (патент RU №2566844, МПК E21B 43/14, 37/06, опубл. 27.10.2015 в бюл. №30), включающая основной и дополнительный приводы, пакер, установленный между верхним и нижним продуктивными пластами, основную, сообщенную с подпакерным пространством скважины, и дополнительную, сообщенную с надпакерным пространством скважины, колонны лифтовых труб со штанговыми насосами, закрепленными на устье скважины двухствольной арматурой, параллельный якорь, установленный на обеих колоннах лифтовых труб и выполненный с возможностью фиксации их относительно друг друга. При этом добыча продукции из нижнего продуктивного пласта производится трубным насосом с отверстием в середине цилиндра и плунжером, длина которого меньше длины половины цилиндра, что позволяет проводить промывку основной колонны от АСПО после остановки скважины и спуске плунжера в крайнее нижнее положение.
Недостатками данной установки являются
низкая работоспособность устройства в условиях асфальтосмолопарафиных отложений в скважине вследствие низкой скорости восходящего потока жидкости при промывке из-за малого сечения колонны лифтовых труб двухлифтовой установки;
низкая надежность, связанная с возможностью засорения отверстия в цилиндре штангового насоса или попадания механических примесей в зазор между плунжером и цилиндром штангового насоса через отверстие;
риск закрытия отверстия в цилиндре стенкой эксплуатационной колонны при кривизне ствола скважины;
низкая производительность из-за расположения отверстия в середине цилиндра насоса, что ограничивает возможную длину хода плунжера.
Наиболее близким аналогом является устройство для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов (патент RU №2221136, МПК E21B 43/14, опубл. 10.01.2004 в бюл. №1), включающее штанговый насос с плунжером, основным всасывающим и нагнетательным клапанами, а также с боковым всасывающим клапаном, размещенным части, пропорциональные производительностям пластов, верхний и нижний удлинители, основной всасывающий клапан штангового насоса сообщен каналом с межтрубным пространством выше пакера, а боковой всасывающий клапан штангового насоса каналом - с полостью хвостовика, на стенке цилиндра штангового насоса, делящим этот цилиндр по длине на две при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб, а также к хвостовику с пакером.
Установка обеспечивает возможность поступления в цилиндр штангового насоса, при движении его плунжера вверх, сначала продукции низконапорного пласта, а после прохождения плунжером дополнительного клапана - продукции высоконапорного пласта. Если высоконапорный пласт находится ниже низконапорного, то дополнительный клапан сообщен каналом (так называемая обводная трубка) с полостью хвостовика, а всасывающий клапан другим каналом - с межтрубным пространством выше пакера.
Недостатком данной установки является низкая работоспособность устройства в условиях асфальтосмолопарафиных отложений в скважине, связанная с заклиниванием или обрывом насосных штанг. Это обусловлено тем, что при добыче нефти с помощью этой установки отсутствует возможность промывки растворителем или водным раствором поверхностно-активных веществ колонны лифтовых труб от асфальтосмолопарафинистых отложений вследствие использования насоса с обводной трубкой, что приводит затратам на проведение подземного ремонта.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение работоспособности устройства для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов в условиях асфальтосмолопарафиных отложений в скважине при обеспечении необходимого отбора жидкости и защите от засорения содержащихся в скважинной жидкости частиц.
Техническая задача решается устройством для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов, включающим штанговый насос с плунжером, основным всасывающим и нагнетательным клапанами, а также с боковым всасывающим клапаном, размещенным на стенке цилиндра штангового насоса, делящим этот цилиндр по длине на две части, пропорциональные производительностям пластов, верхний и нижний удлинители, основной всасывающий клапан штангового насоса сообщен каналом с межтрубным пространством выше пакера, а боковой всасывающий клапан штангового насоса каналом - с полостью хвостовика, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб, а также к хвостовику с пакером.
Новым является то, что на верхнем удлинителе штангового насоса установлен лепестковый центратор, ограниченный муфтой штангового насоса и выполненный из сварных металлических пластин, в верхней части цилиндра штангового насоса выполнено отверстие, перекрытое снаружи металлической сеткой, при этом длина плунжера обеспечивает полное перекрытие отверстия в цилиндре при работе штангового насоса и открытие его при полном спуске плунжера в нижнее положение.
На фиг. 1 изображена схема установки для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов в условиях.
На фиг. 2 изображена схема проведения очистки колонны лифтовых труб от АСПО.
На фиг. 3 изображена схема конкретного примера выполнения установки (с насосом с условным диаметром плунжера 44 мм).
Устройство для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов содержит штанговый насос 1 с плунжером 2, основным всасывающим 3 и нагнетательным 4 клапанами, а также с боковым всасывающим клапаном 5, размещенным на стенке цилиндра 6 штангового насоса, делящим этот цилиндр 6 по длине на две части, пропорциональные производительностям пластов, верхним 7 и нижним 8 удлинителями, муфтой 9, лепестковым центратором 10, отверстием 11 в верхней части цилиндра штангового насоса, перекрытое снаружи металлической сеткой 12.
При этом штанговый насос 1 выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб 13, а также к хвостовику 14 с пакером 15.
На верхнем удлинителе 7 штангового насоса 1 установлен лепестковый центратор 10, ограниченный муфтой 9 штангового насоса 1. Лепестковый центратор 10 выполнен из сварных металлических пластин. Лепестковый центратор 10 исключает перекрытие отверстия 11 стенкой эксплуатационной колонны 16 в случае кривизны ствола скважины. Так как в случае перекрытия отверстия 11 стенкой эксплуатационной колонны 16, проведение промывки через отверстие 11 будет невозможным.
Внутри цилиндра 6 находится плунжер 2 с нагнетательным клапаном 4.
К нижнему удлинителю 8 присоединен хвостовик 14 с пакером 15, установленным в эксплуатационной колонне 16 в интервале между низконапорным 17 и высоконапорным 18 продуктивными пластами.
Основной всасывающий клапан 3 штангового насоса 1 сообщен каналом 19 с межтрубным пространством выше пакера 15, а боковой всасывающий клапан 5 штангового насоса 1 каналом 20 - с полостью хвостовика 14.
В верхней части цилиндра 6 штангового насоса 1 выполнено отверстие 11, перекрытое снаружи металлической сеткой 12. Например, металлической сеткой 12 с размером ячеек 1х1 мм.
При этом длина плунжера 2 обеспечивает полное перекрытие отверстия 11 в цилиндре 6 при работе штангового насоса 1 и открытие его при полном спуске плунжера 2 в нижнее положение. Отверстие 11 обеспечивает проведение обратной промывки для очистки внутренней поверхности колонны лифтовых труб 13 от АСПО.
Металлическая сетка 12 обеспечивает исключение засорения отверстия 11 в цилиндре 6 и попадание механических примесей в зазор между плунжером 2 и цилиндром 6 штангового насоса 1 через отверстие 11, что обеспечивает повышение надежности и увеличивает продолжительность работы устройства.
Выполнение отверстия в верхней части цилиндра позволяет увеличить величину длины хода плунжера 6 штангового насоса 1, а, значит, обеспечить необходимый отбор жидкости.
Устройство для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов работает следующим образом.
При движении плунжера 2 вверх основной всасывающий клапан 3 открывается и жидкость из низконапорного пласта 17 через перфорационные каналы в эксплуатационной колонне 16 под действием забойного давления P1 поступает в полость цилиндра 6 штангового насоса 1, при этом боковой всасывающий клапан 5 перекрыт плунжером 2 или находится выше плунжера 2 и все равно закрыт перепадом давления. После прохождения плунжером 2 бокового всасывающего клапана 5 последний открывается, т.к. забойное давление Р2>Р1, а основной всасывающий клапан 3 под действием этого же перепада давления закрывается. При дальнейшем движении плунжера 2 вверх в полость цилиндра 6 поступает жидкость только из высоконапорного пласта 18. При достижении верхней точки плунжер 2 меняет направление движения, жидкость перетекает через нагнетательный клапан 4 из подплунжерной полости цилиндра 6 в надплунжерную. После достижения плунжером 2 нижней точки цикл повторяется. При работе насоса плунжер 2 всегда перекрывает отверстие 11 цилиндра 6, поэтому утечек жидкости через отверстие 11 не происходит.
Для проведения очистки колонны лифтовых труб 13 от АСПО необходимо произвести остановку скважины и опустить плунжер 2 в крайнее нижнее положение переподгонкой устьевого штока (фиг. 2). В данном случае отверстие 11 цилиндра 6 оказывается открытым и пространство внутри лифтовых труб 13 сообщается с межтрубным пространством. Далее производится обратная промывка растворителем или водным раствором поверхностно-активного вещества через межтрубное пространство и отверстие 11, что обеспечивает растворение и вымывание АСПО внутри колонны лифтовых труб 13. После окончания промывки плунжер 2 возвращается в рабочее положение, отверстие 11 перекрывается, и устройство запускается в работу.
На фиг. 3 показана схема конкретного примера выполнения устройства.
В качестве примера конкретного исполнения можно привести устройство со штанговым насосом 1 с условным диаметром плунжера 2 44 мм, который содержит верхний удлинитель 7 длиной 500 мм, 14-футовый цилиндр 6, сдвоенный плунжер 2, состоящий из сдвоенного 4-футового плунжера, нижний удлинитель 8 длиной 150 мм, боковое отверстие 11 диаметром 20 мм (расположено на расстоянии 800 мм от верхнего торца цилиндра 6). В данном случае отверстие 11 открыто и позволяет обеспечить проведение обратной промывки для очистки внутренней поверхности колонны лифтовых труб 13 от АСПО. Для перевода штангового насоса 1 в рабочий режим откачки жидкости, плунжер 2 необходимо приподнять на высоту 1200 мм от нижней мертвой точки. При указанной подгонке плунжера 2 боковое отверстие 11 (промывочное отверстие) будет постоянно перекрыто плунжером 2 в процессе работы устройства.
Предлагаемая конструкция устройства для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов повышает работоспособность устройства в условиях асфальтосмолопарафиных отложений в скважине, обеспечивает необходимый отбор жидкости, увеличивает продолжительность работы устройства путем защиты от засорения содержащимися в скважинной жидкости частицами.