НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ ФЛЮИДА ИЗ ДВУХ ПЛАСТОВ СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ)
PUMP UNIT FOR SIMULTANEOUS-SEPARATE EXTRACTION OF FLUID FROM TWO WELL SEAMS (VERSIONS)

Группа изобретений относится к области горного дела, в частности к добыче нефти, и может быть использована для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов одной скважины.
Известна установка для одновременно-раздельного исследования и эксплуатации электропогружным насосом многопластовой скважины, включающая однопакерную компоновку, содержащую колонну труб с регулирующим клапаном и электропогружным насосом, оснащенным кожухом, соединенным с регулирующим клапаном, последний снизу соединен с пакером и состоит из корпуса, по меньшей мере, с двумя гидравлически связанными между собой неосевыми и одним осевым пропускными каналами, внутри которого размещен отсекающий элемент типа поршня, плунжера, затвора или поворотного диска, имеющего возможность управления с поверхности скважины через кабель или трубку, или колонну труб, или среду, либо автоматически от параметров флюида, причем в одном его положении все пропускные каналы гидравлически, частично или полностью, сообщены как с приемом электропогружного насоса через кожух, так и с пластами скважины для одновременной добычи флюида из них, а, наоборот, в другом положении - для отсечения потока флюида, по меньшей мере, из одного пласта, путем закрытия входа или выхода соответствующего неосевого пропускного канала (Патент RU 2380522 на изобретение. Установка для одновременно-раздельного исследования и эксплуатации электропогружным насосом многопластовой скважины (варианты) - МПК: E21B 43/12, E21B 47/12. - 27.01.2010).
Известна установка для эксплуатации пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, хвостовик, пакер, погружной насос с входным модулем и кожухом, между насосом и хвостовиком установлен модуль для последовательной эксплуатации пластов, в состав которого входит корпус с отверстиями, сообщающими корпус с входом в насос и с каждым пластом. В корпусе модуля установлен гидрораспределитель, соединяющий последовательно вход в каждый пласт с входом в насос. В состав гидрораспределителя входит, по крайней мере, один поршень с уплотнениями и установленные с ним на одном валу два поршня для перемещения и, по крайней мере, один клапан, который гидравлически связан через диафрагму с одним из пластов и поршнем для перемещения и открывается при заданном перепаде давления между пластами. В кожухе ниже погружного насоса установлен модуль телеметрии (Патент RU 2498052 на изобретение. Насосная установка для эксплуатации пластов в скважине. МПК: E21B 43/14, F04B 47/00. - 27.06.2013).
Известна установка для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины, содержащая спускаемые в обсадную трубу скважины на колонне насосно-компрессорных труб центробежный насос с погружным электроприводом и электрическим кабелем связи, трубчатые элементы, расположенные один в другом с образованием центрального и кольцевого каналов потоков флюида из пластов скважины, блок раздельного учета потоков флюида из пластов, включающий последовательно соединенные процессор, корпус с обособленными каналами, в которых размещены регулировочные клапаны с электроприводами, золотниковые затворы с запорными седлами и, по меньшей мере, один датчик измерения физических параметров пластового флюида, функционально связанные с процессором, и стыковочный узел, герметично соединенный с трубчатым элементом на выходе центрального канала, пакер и хвостовик с заборщиком флюида из нижнего пласта, закрепленным пакером в обсадной трубе. Блок раздельного учета потоков флюида соединен патрубком с погружным электроприводом, на торце которого установлен блок телеметрии, соединенный кабелем связи с процессором. В стенках каждого канала корпуса выполнены окна выхода флюида из соответствующих каналов корпуса в полость смешивания потоков флюидов, сообщающуюся с центробежным насосом. (Патент RU 2482267 на изобретение. Система регулирования дебита скважины. МПК: E21B 43/12. - 12.08.2011).
Известна установка для эксплуатации пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, кабель, размещенный вдоль колонны лифтовых труб, хвостовик, пакеры, разобщающие скважину на участки, включающие пласты скважины, электропогружной насос с входным модулем и кожухом, окружающим электродвигатель вместе с кабелем и заканчивающим на входном модуле электропогружного насоса, и наземный блок управления. На кожухе выполнен узел герметичного ввода кабеля. В хвостовике выполнены каналы, последние сообщаются с определенным пластом, в которых размещены электроклапаны и манометры, функционально связанные с блоком управления (Патент RU 2339795 на изобретение. Насосная установка для эксплуатации пластов в скважине. МПК: E21B 43/14. - 27.11.2008). Данное техническое решение принято за прототип.
Недостатком известных технических решений является отсутствие возможности регулирования притока и учета флюида из пластов скважины с одновременной регистрацией и отображением информации на наземной станции управления скважиной и обмена информацией на удаленном расстоянии от скважины в режиме реального времени.
Основной задачей является обеспечение возможности в режиме реального времени менять режим эксплуатации каждого пласта в скважине, отслеживать и регистрировать фактические изменения физических величин состояния пластового флюида скважины.
Техническим результатом является повышение эффективности эксплуатации скважин.
Указанный технический результат достигается тем, что, в известной насосной установке для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины, содержащей колонну лифтовых труб, погружной насос с входным модулем и электродвигателем, два пакера, разобщающие скважину на участки, сообщающиеся с входным модулем погружного насоса, причем нижний пакер установлен выше нижнего пласта снаружи хвостовика, выполненного с каналами сообщения с участком скважины, наземную станцию управления, электрический кабель, питающий электродвигатель погружного насоса от наземной станции управления, датчики замера давления на участках скважины и регулируемые электроклапаны, установленные в каналах притока флюида и функционально связанные с наземной станцией управления, согласно предложенному техническому решению,
установка дополнительно содержит скважинную камеру, корпус которой с торцов ограничен муфтами перекрестного течения, сообщающуюся через продольные каналы муфт, с одной стороны, с выходным патрубком погружного насоса, а с другой, - с колонной лифтовых труб, и оснащена двумя блоками регулирования притока и учета флюида нижнего и верхнего пластов в отдельности, содержащими модули телеметрии, измеряющие физические величины состояния флюидов, включая датчики замера давления, и регулируемые электроклапаны, для чего верхний пакер установлен ниже верхнего пласта и образует с нижним пакером межпакерный участок скважины, в полости которого размещен погружной насос с входным модулем и электродвигателем, к последнему присоединен хвостовик, сообщающий нижний пласт с межпакерным участком через каналы хвостовика и регулируемого электроклапана блока регулирования притока и учета флюида, размещенного в хвостовике с перекрытием полости и связанного кабелем связи с наземной станцией управления, а в скважинной камере концентрично корпусу размещен цилиндр, сопряженный с муфтами перекрестного течения, сообщающий верхний пласт с межпакерным участком через радиальные каналы муфт и регулируемого электроклапана блока регулирования притока и учета флюида верхнего пласта, установленного в верхней муфте и связанного кабелем связи с наземной станцией управления;
наземная станция управления дополнительно содержит наземную панель управления блоками регулирования притока и учета флюида с возможностью регистрации, отображения и обмена информацией на удаленном расстоянии от скважины;
кабель электропитания погружного насоса и кабель связи блока регулирования притока и учета флюида из нижнего пласта совмещены одним геофизическим кабелем;
она снабжена кожухом, окружающим электродвигатель погружного насоса с кабелем электропитания и кабель связи блока регулирования притока и учета флюида из нижнего пласта.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной насосной установке для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины, содержащей колонну лифтовых труб, погружной насос с входным модулем и электродвигателем, два пакера, разобщающие скважину на участки, сообщающиеся с входным модулем погружного насоса, причем нижний пакер установлен выше нижнего пласта снаружи хвостовика, выполненного с каналами сообщения с участком скважины, наземную станцию управления, электрический кабель, питающий электродвигатель погружного насоса от наземной станции управления, датчики замера давления на участках скважины и регулируемые электроклапаны, установленные в каналах притока флюида и функционально связанные с наземной станцией управления, согласно предложенному техническому решению,
установка дополнительно содержит скважинную камеру, корпус которой с торцов ограничен муфтами перекрестного течения, сообщающейся через продольные каналы муфт, с одной стороны, с выходным патрубком погружного насоса, а с другой, - с колонной лифтовых труб, и оснащена двумя блоками регулирования притока и учета флюида нижнего и верхнего пластов в отдельности, содержащими модули телеметрии, измеряющие физические величины состояния флюидов, включая датчики замера давления, и регулируемые электроклапаны, для чего верхний пакер установлен ниже верхнего пласта и образует с нижним пакером межпакерный участок скважины, в полости которого размещен погружной насос с входным модулем и электродвигателем, к последнему присоединен хвостовик, сообщающий нижний пласт с межпакерным участком через каналы хвостовика и регулируемого электроклапана блока регулирования притока и учета флюида, размещенного в хвостовике с перекрытием полости, при этом электродвигатель насоса и блок регулирования притока и учета флюида связаны с наземной станцией управления одним геофизическим кабелем, а в скважинной камере эксцентрично корпусу установлен цилиндр, сопряженный снизу с муфтой перекрестного течения, сообщающий верхний пласт с межпакерным участком через радиальные каналы муфты и регулируемого электроклапана блока регулирования притока и учета флюида, размещенного в цилиндре с перекрытием полости и связанного кабелем связи с наземной станцией управления;
наземная станция управления дополнительно содержит наземную панель управления блоками регулирования притока и учета флюида с возможностью регистрации, отображения и обмена информацией на удаленном расстоянии от скважины;
она снабжена кожухом, окружающим электродвигатель погружного насоса и геофизический кабель.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных вариантов установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками каждого заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Заявленные технические решения могут быть использованы на нефтяных скважинах по принятой технологии. Следовательно, каждое заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретений, поскольку заявленные варианты установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины предназначены для использования на нефтяных скважинах. Заявленные технические решения решают одну и ту же задачу - повышение оперативности ликвидации нарушения герметичности в насосно-компрессорных трубах скважин.
На представленных фигурах схематично показаны варианты предлагаемой установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины: фиг.1 - установка с концентричным расположением блоков регулирования притока и учета флюида в скважинной камере с кабелем электропитания и двумя кабелями связи; на фиг.2 - то же, с геофизическим кабелем и одним кабелем связи; на фиг.3 - то же, с эксцентричным расположением блоков регулирования притока и учета флюида в скважинной камере с геофизическим кабелем и одним кабелем связи.
Первый вариант установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины содержит колонну лифтовых труб 1, закрепленную в устье скважины, погружной насос 2 с входным модулем 3 и электродвигателем 4, скважинную камеру 5, корпус 6 которой сверху ограничен муфтой перекрестного течения 7 и снизу - муфтой перекрестного течения 8, и хвостовик 9, присоединенный к торцовой части электродвигателя 4 погружного насоса 2, в стенке выполнены каналы 10. На корпусе 6 скважинной камеры 2 между муфтами перекрестного течения 7 и 8 установлен верхний пакер 11, расположенный ниже верхнего пласта А скважины, а снаружи хвостовика 9 ниже каналов 10 установлен нижний пакер 12, расположенный выше нижнего пласта Б. Пакеры 11 и 12 разобщают скважину на надпакерный участок 13, сообщающийся с верхним пластом А, межпакерный участок 14 и забойный участок 15, сообщающийся с нижним пластом Б. В полости межпакерного участка 14 скважины размещен погружной насос 2 с входным модулем 3 и электродвигателем 4, последний связан электрическим кабелем 16 с наземной станцией управления (СУ). Погружной насос 2 соединен выходным патрубком 17 с муфтой перекрестного течения 8 и сообщается с колонной лифтовых труб 1 через эксцентричные каналы 18 муфты 8, скважинную камеру 5 и эксцентричные каналы 19 муфты 7. В скважинной камере 5 концентрично корпусу 6 расположен цилиндр 20, сопряженный с муфтами перекрестного течения 7 и 8, сообщающий надпакерный участок 13 с межпакерным участком 14 через радиальные каналы 21 и 22 муфт 7 и 8, соответственно. В цилиндре 20 скважинной камеры 5 размещен блок регулирования притока и учета флюида (БРПУ) 23 из верхнего пласта А, герметично установленный в верхней муфте перекрестного течения 7, с возможностью регулирования притока флюида из верхнего пласта А в межпакерный участок 14. БРПУ 23 содержит модуль телеметрии 24, измеряющий физические величины состояния флюида пласта А, включающий датчики замера давления (P), дебита (Q), температуры (T) и влагосодержания (R), и регулируемый электроклапан 25, и связано кабелем связи 26 с наземной СУ (Фиг.1). В хвостовике 9 герметично установлен БРПУ 27 флюида из нижнего пласта Б, с возможностью регулирования притока флюида из забойного участка 15 через полость хвостовика 9 и каналы 10 в межпакерный участок 14. БРПУ 27 содержит блок телеметрии 28, измеряющий физические величины состояния флюида пласта Б, включающий датчики замера P, Q, T и R, и регулируемый электроклапан 29, и связано кабелем связи 30 с наземной СУ. Наземная СУ содержит наземную панель (НП) управления БРПУ 23 и 27 с возможностью регистрации, отображения и обмена информацией на удаленном расстоянии от скважины. В случае недостаточного притока флюида из нижнего пласта Б, необходимого для охлаждения электродвигателя 4 погружного насоса 2, последний может быть снабжен кожухом 31, окружающим электродвигатель 4 и входной модуль 3 с кабелем электропитания 16 и кабель связи 30 БРПУ 27 флюида из нижнего пласта Б. Кабель электропитания 16 погружного насоса 2 и кабель связи 30 БРПУ 27 могут быть совмещены одним геофизическим кабелем 32 (Фиг.2).
Во втором варианте установки для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины погружной насос 2 выходным патрубком 17 соединен с корпусом 33 скважинной камеры 34, сопряженным сверху непосредственно с колонной лифтовых труб 1 и ограниченным снизу муфтой перекрестного течения 8, сообщающей продольным каналом 18 выходной патрубок 17 погружного насоса 2 через скважинную камеру 34 с колонной лифтовых труб 1. В камере 34 эксцентрично корпусу 33 установлен цилиндр, сопряженный с муфтой 8, сообщающий верхний пласт A с межпакерным участком 14 через радиальные каналы 22 муфты 8 и канал регулируемого электроклапана 25 БРПУ 23, размещенного в цилиндре 35 с перекрытием полости и связанного кабелем связи 26 с наземной СУ (Фиг.3). Электродвигатель 4 погружного насоса 2 и БРПУ 27 связаны с наземной СУ одним геофизическим кабелем 32. В случае недостаточного притока флюида из нижнего пласта Б, необходимого для охлаждения электродвигателя 4 погружного насоса 2, последний может быть снабжен кожухом 31, окружающим электродвигатель 4 и входной модуль 3 с геофизическим кабелем 32.
Установка для одновременно-раздельной добычи флюида из двух пластов скважины работает следующим образом.
Перед спуском установки в скважину, в случае недостаточного притока флюида из нижнего пласта Б, необходимого для охлаждения электродвигателя 4 погружного насоса 2, последний снабжается кожухом 31, окружающим электродвигатель 4 и входной модуль 3 с кабелем электропитания 16 и кабель связи 30 БРПУ 27 или с геофизическим кабелем 32, в другом случае установка может быть спущена в скважину без кожуха. После включения электропитания электродвигателю 4 через электрический кабель 16 или геофизический кабель 32, погружной насос 2 начинает отсасывать флюид из пластов А и Б через разные каналы притока. При комбинации положений регулируемых электроклапанов 25 и 29 ПРБУ 23 и 27, когда проход из пласта Б закрыт электроклапаном 29 БРПУ 27, пластовый флюид из пласта A через надпакерный участок 13, радиальные каналы 21 муфты перекрестного течения 7, минуя открытый электроклапан 25 БРПУ 23, вдоль полости цилиндра 20, омывая модуль телеметрии 24 с датчиками замера давления (P), дебита (Q), температуры (T) и влагосодержания (R), радиальные каналы 22 муфты перекрестного течения 8 и межпакерный участок 14 поступает во входной модуль 3 погружного насоса 2 непосредственно или через кожух 31. Замеренные физические величины P, Q, T и R состояния флюида из пласта A передаются по кабелю связи 26 в наземную панель (НП) наземной станции управления (СУ). Погружным насосом 2 флюид верхнего пласта А через выходной патрубок 17, эксцентричные каналы 18 муфты перекрестного течения 8, скважинную камеру 5, эксцентричные каналы 19 муфты перекрестного течения 7 нагнетается в колонну лифтовых труб 1, из которой через устье скважины поступает на поверхность. При комбинации положений регулируемых электроклапанов 25 и 29 ПРБУ 23 и 27, когда проход из пласта A закрыт электроклапаном 25 БРПУ 23, пластовый флюид из пласта Б через забойный участок 15, хвостовик 9, минуя открытый электроклапан 29 БРПУ 27, омывая модуль телеметрии 28 с датчиками замера P, Q, T и R, каналы 10 и межпакерный участок 14 поступает во входной модуль 3 погружного насоса 2 непосредственно или через кожух 31. Замеренные физические величины P, Q, T и R состояния флюида из пласта Б передаются по кабелю связи 30 в наземную панель (НП) наземной станции управления (СУ) или по геофизическому кабелю 31. Погружным насосом 2 флюид нижнего пласта Б через выходной патрубок 17, эксцентричные каналы 18 муфты перекрестного течения 8, скважинную камеру 5, эксцентричные каналы 19 муфты перекрестного течения 7 нагнетается в колонну лифтовых труб 1, из которой через устье скважины поступает на поверхность. При дозированном положении регулируемых электроклапанов 25 и 29 ПРБУ 23 и 27, пластовые флюиды одновременно перекачиваются скважинным насосом 2 из пластов А и Б на поверхность скважины. Возможность установки работать в различных режимах позволяет отслеживать состояние флюидов обоих пластов изолированно друг от друга по дебиту, влагосодержанию и т.д., причем с различной цикличностью. Измеряемые физические величины флюидов пластов могут контролироваться наземным обслуживающим персоналом скважины, в том числе с возможностью регистрации, отображения и обмена информацией на удаленном расстоянии от скважины.