УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ И ЗАКАЧКИ В ОДНОЙ СКВАЖИНЕ

Область техники и назначение
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам для одновременно-раздельной добычи и закачки.
Уровень техники
Известна Полезная модель «Установка для одновременно-раздельной добычи и закачки через одну скважину» (патент №84461, RU, Е21В 43/14, опубликовано 10.07.2009), содержащая: винтовой штанговый насос, привод винтового штангового насоса, колонну насосных штанг, две колонны насосно-компрессорных труб различной длины (длинная и короткая), расположенные параллельно, параллельный двухканальный якорь для ограничения перемещения колонн насосно-компрессорных труб, устьевую арматуру и пакер для разобщения пластов.
Недостатком данной установки является сложность и продолжительность монтажа и демонтажа двух параллельных колонн насосно-компрессорных труб в одной скважине, связанная с возможностью зацепления муфт колонн при их относительном движении. Кроме того в варианте исполнения установки для ЭК 146 при значительной приемистости нагнетательного пласта конструктивно малое проходное сечение нагнетательной колонны насосно-компрессорных труб (НКТ 48) установки не может обеспечивать закачку большого количества жидкости без существенных потерь давления. Так же отсутствие подвижных соединений в колоннах насосно-компрессорных труб приводит к значительным изгибным деформациям, связанным с температурными и барическими изменениями условий эксплуатации.
Известна так же полезная модель «Установка для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине» (патент №131075, RU, Е21В 43/14, опубликовано 10.08.2013), содержащая: две коаксиально расположенные колонны насосно-компрессорных труб большего и меньшего диаметра, колонну штанг, штанговый глубинный насос, пакер для разобщения продуктивного и нагнетательного пластов, устьевую арматуру, устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости, клапан для проведения операции глушения. При этом отбор жидкости осуществляется по внутреннему каналу насосно-компрессорных труб меньшего диаметра, а закачка - по кольцевому зазору между насосно-компрессорными трубами большего и меньшего диаметра. Так же в составе установки применяется термобарокомпенсатор, обеспечивающий телескопическое соединение (по принципу плунжер-цилиндр) насосно-компрессорных труб меньшего диаметра и устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости. Такое исполнение защищает от изгибных деформаций насос и колонну насосно-компрессорных труб меньшего диаметра при температурных и барических изменениях условий эксплуатации.
Недостатками установки по патенту 131075 являются:
- отсутствие возможности контроля герметичности монтажа колонн насосно-компрессорных труб большего и меньшего диаметра до начала запуска оборудования в эксплуатацию, в результате чего, при некачественной сборке колонн насосно-компрессорных труб факт утечки жидкости будет выявлен только на этапе эксплуатации, что повлечет за собой остановку скважины и дополнительные затраты на работу бригады ремонта скважин по перемонтажу колонн насосно-компрессорных труб;
- отсутствие узлов защиты штангового глубинного насоса от попадания механических примесей, что может привести к быстрому выходу установки из строя.
Установка по патенту РФ №131075 является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение надежности эксплуатации установки для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине.
Поставленная задача решается заявляемой установкой для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине, содержащей устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости, соединенное с помощью резьбовых соединений снизу с пакером, сверху с колонной насосно-компрессорных труб большего диаметра, а так же через подвижное уплотнительное устройство сверху с погружным насосом и колонной насосно-компрессорных труб меньшего диаметра, при этом колонны насосно-компрессорных труб расположены коаксиально.
Технический результат, благодаря которому решается указанная задача, заключается в придании предлагаемой установке функции своевременного контроля герметичности колонн насосно-компрессорных труб, по которым ведется подъем флюида продуктивного пласта и закачка жидкости с устья в нагнетаемый пласт за счет включения в состав установки устройства для опрессовки насосно-компрессорных труб. Указанное устройство размещается под пакером и может быть выполнено, например, в виде клапана гидравлически сообщенного через устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости с кольцевым зазором между колоннами насосно-компрессорных труб большего и меньшего диаметра. Такой клапан содержит корпус с окнами, гидравлически связывающими внутреннюю полость клапана и подпакерное пространство скважины, а так же поршень, который в первоначальный момент времени зафиксирован относительно корпуса штифтами и перерывает его окна, а так же может перемещаться относительно корпуса, открывая окна, при разрушении штифтов избыточным давлением.
Дополнительным техническим результатом является обеспечение защиты глубинного насоса, которым ведется отбор жидкости с продуктивного пласта от попадания механических примесей в процессе эксплуатации. Указанная защита достигается применением в составе установки малогабаритного фильтра, который размещается между устройством для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости и погружным насосом. В отличие от известных фильтров штанговых глубинных насосов такой фильтр может быть размещен внутри колоны насосно-компрессорных труб малого диаметра (например, НКТ 48). Указанный фильтр может быть выполнен, например, в виде трубки, заглушенной снизу, внутренняя полость которой гидравлически связана с приемом погружного насоса, а стенки содержат небольшие перфорационные отверстия для предотвращения попадания механических примесей в насос.
На фиг. 1, 2 показана установка для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине.
Установка для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине содержит устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 1, которое с помощью резьбовых соединений снизу последовательно соединено с пакером 2 и устройством для опрессовки насосно-компрессорных труб 3, а сверху с колонной насосно-компрессорных труб большего диаметра 4, а так же с помощью подвижного уплотнительного устройства 5 сверху с погружным насосом 6 и колонной насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7, размещенных внутри колонны насосно-компрессорных труб большего диаметра 4. На приеме погружного насоса 6 внутри колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7 установлен малогабаритный фильтр 8. Колонна насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7, подвижное уплотнительное устройство 5 и внутренний канал 9 устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 1 образуют канал, по которому жидкость из продуктивного пласта 10 поступает на устье. Одновременно кольцевой канал между колоннами насосно-компрессорных труб большего 4 и меньшего 7 диаметра, внутренний канал 11 устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 1, внутренний канал пакера 2, внутренняя полость 12 и окна 13 корпуса 14 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3 могут образовывать канал, по которому с устья производится закачка жидкости в нагнетаемый пласт 15.
Установка работает следующим образом.
После монтажа установки в скважину производится проверка герметичности колонн труб большего 4 и меньшего 7 диаметра. Для этого производится подача технологической жидкости в кольцевой зазор между колоннами насосно-компрессорных труб большего 4 и меньшего 7 диаметра. В первоначальный момент времени поршень 16 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3 зафиксирован относительно корпуса 14 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3 штифтами 17 и герметично перерывает окна 13 корпуса 14 (Фиг. 1). При этом материал штифтов 17 выбирается таким образом, чтобы они выдерживали осевое усилие, создаваемое столбом жидкости при давлении не превышающем опрессовочного. В результате по мере заполнения кольцевого зазора между колоннами насосно-компрессорных труб большего 4 и меньшего 7 диаметра происходит рост давления в указанном кольцевом зазоре, внутреннем канале 11 устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 1, внутреннем канале пакера 2 и внутренней полости 12 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3. В случае не герметичности колонны насосно-компрессорных труб большего диаметра 4 произойдет рост давления в затрубном пространстве над пакером, что может быть обнаружено, например, устьевым манометром, установленном на затрубной линии устьевой арматуры (на фигуре не показано). В случае не герметичности колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7 произойдет рост давления во внутренней полости колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7, что может быть обнаружено, например, устьевым манометром, установленном на линии добычи устьевой арматуры (на фигуре не показано). После роста давления до величины технологически установленной для операции опрессовки, в кольцевом зазоре между колоннами насосно-компрессорных труб большего 4 и меньшего 7 диаметра создают избыточное давление, при этом увеличивается осевая сила, передаваемая через поршень 16 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3 на штифты 17. По мере роста избыточного давления происходит разрушение штифтов 17, в результате чего поршень 16 перемещается вниз относительно корпуса 14 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3 и открываются каналы 13 корпуса 1 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3, сообщающие кольцевой канал между колоннами насосно-компрессорных труб большего 4 и меньшего 7 диаметра, внутренний канал 11 устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 1, внутренний канал пакера 2 и внутреннюю полость 12 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3 с нагнетаемым пластом 15 (Фиг. 2).
После описанной операции производится запуск установки в эксплуатацию.
При этом жидкость с устья, проходя через кольцевой канал между колоннами насосно-компрессорных труб большего 4 и меньшего 7 диаметра, внутренний канал 11 устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 1, внутренний канал пакера 2, внутреннюю полость 12 и окна 13 корпуса 14 устройства для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб 3, закачивается в нагнетаемый пласт 15. Одновременно жидкость из продуктивного пласта 10, проходя через внутренний канал 9 устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 1, подвижное уплотнительное устройство 5, малогабаритный фильтр 8 попадает на прием погружного насоса 6. Погружной насос 6 сообщает жидкости напор необходимый для поступления по колонне насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7 на устье. Малогабаритный фильтр 8 предотвращает попадание механических примесей из продуктивного пласта 10 на прием погружного насоса 6, что повышает надежность эксплуатации установки. Пакер 2 обеспечивает надежное разделение продуктивного 10 и нагнетаемого 15 пластов. Подвижное уплотнительное устройство 5, выполненное по принципу пары «плунжер-цилиндр» обеспечивает герметичное соединение колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7 и погружного насоса 6 с устройством для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 1 и позволяет компенсировать длинновые изменения колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7 вызванные тепловыми и барическими изменениями закачиваемой среды, тем самым предотвращая значительные изгибные деформации колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 7 и погружного насоса 6.
Таким образом, повышена надежность установки для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине за счет обеспечения своевременного контроля герметичности колонн насосно-компрессорных труб и реализации защиты погружного насоса от попадания механических примесей в процессе эксплуатации.