УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ПЛАСТОВ (ВАРИАНТЫ)

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам.
Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (патент РФ на полезную модель №72720, опубл. 27.04.2008 Бюл. №12), содержащая основной и дополнительный приводы, пакер, установленный между продуктивными пластами, основную, сообщенную с подпакерным пространством скважины, и дополнительную, сообщенную с надпакерным пространством скважины, лифтовые трубы со штанговыми насосами, закрепленными на устье скважины двухствольной арматурой, параллельный якорь, установленный на обеих лифтовых трубах.
Недостатками известной установки являются сложность и трудоемкость спускоподъемных операций, металлоемкость установки и низкая надежность ее работы при подъеме высоковязкой нефти с проявлением эмульсии.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая колонну труб, образующих межтрубное пространство с обсадной колонной, пакеры верхний и нижний, изолирующие межтрубное пространство верхнего пласта, верхний плунжерный и нижний поршневой насосы, муфту, соединенную с нижним пакером и цилиндром поршневого насоса, втулку, соединенную с цилиндрами плунжерного и поршневого насосов, экран, соединенный с муфтой и втулкой, кожух, соединенный с муфтой и верхним пакером, причем экран, кожух, цилиндр поршневого насоса разделены кольцевыми каналами, в муфте размещены клапаны и каналы клапанов поршневого насоса, (патент РФ №2455470, опубл. 10.07.2012 Бюл. №19 - прототип).
Недостатком установки является сложность и низкая надежность конструкции, а также невозможность изменения подъема продукции пластов в зависимости от их вязкости, что ограничивает область применения установки.
Другой недостаток установки - это большое вредное кольцевое пространство между цилиндром поршневого насоса и экраном, образованное из-за размещения всасывающего клапана плунжерного насоса на значительном расстоянии от нагнетательного тарельчатого клапана, при эксплуатации в этом пространстве скапливается свободный газ, который существенно снижает коэффициент наполнения плунжерного насоса и оказывает нежелательное влияние на работу установки.
Техническая задача полезной модели состоит в том, чтобы повысить надежность работы установки при подъеме высоковязкой продукции из любого пласта с проявлением эмульсии и повышенным газовым фактором.
Техническая задача решается установкой для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащей колонну труб, образующих межтрубное пространство с обсадной колонной, пакеры верхний и нижний, изолирующие межтрубное пространство верхнего пласта, верхний плунжерный и нижний поршневой насосы, муфту, соединенную с нижним пакером и цилиндром поршневого насоса, втулку, соединенную с цилиндрами плунжерного и поршневого насосов, экран, соединенный с муфтой и втулкой, кожух, соединенный с муфтой и верхним пакером, причем экран, кожух, цилиндр поршневого насоса разделены кольцевыми каналами, в муфте размещены клапаны и каналы клапанов поршневого насоса.
Новым является то, что при раздельном подъеме продукции нижнего пласта поршневым насосом по межтрубному пространству и верхнего пласта плунжерным насосом по колонне труб соединяющая муфту и нижний пакер распределительная муфта выполнена с возможностью сообщения через центральный канал с подпакерным пространством нижнего пакера, при этом через боковой канал сообщена с межпакерным трубным пространством.
Новым для второго варианта является то, что при раздельном подъеме продукции верхнего пласта поршневым насосом по межтрубному пространству, нижнего пласта плунжерным насосом по колонне труб соединяющая муфту и нижний пакер распределительная муфта выполнена с возможностью сообщения через боковой канал с межпакерным трубным пространством, при этом через продольный канал сообщена с подпакерным пространством нижнего пакера.
Новым для первого и второго варианта является то, что приемный клапан и каналы клапана плунжерного насоса размещены во втулке.
На Фиг. 1 представлена принципиальная схема установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов по первому варианту.
На Фиг. 2 представлена принципиальная схема установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов по второму варианту.
Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (см. Фиг. 1) содержит колонну штанг 1 и колонну труб 2, размещенные в обсадной колонне 3. Область перфорации обсадной колонны в районе размещения верхнего пласта изолирована верхним 4 и нижним 5 пакерами.
К колонне труб 2 присоединен цилиндр 6 плунжерного насоса, в котором размещен плунжер 7, оснащенный штоком 8 с тарельчатым клапаном 9. Шток 8 закреплен на колонне штанг 1 через толкатель 10, предназначенный для взаимодействия с верхней торцовой поверхностью плунжера 7 при движении колонны штанг 1 вниз. Тарельчатый клапан 9 и толкатель 10 имеют возможность ограниченного перемещения вдоль плунжера 7. Наружные коническая и цилиндрическая поверхности тарельчатого клапана 9 образуют с внутренней поверхностью цилиндра 6 кольцевой зазор 11, достаточный для свободного перетекания скважинной жидкости вдоль поверхностей из подклапанной полости 12 в полость 13 плунжера 7. К нижней части цилиндра 6 плунжерного насоса присоединена втулка 14 с приемным клапаном 15 и входным каналом 16.
К втулке 14 прикреплены цилиндр 17 поршневого насоса и экран 18, соединенные с муфтой 19. Внутри цилиндра 17 перемещается поршень 20 поршневого насоса. Поршень 20 присоединен к нижней части штока 8 плунжерного насоса. В муфте 19 размещены приемный 21 и нагнетательный 22 клапаны поршневого насоса. В муфте 19 выполнены продольный канал 23, входной канал 24 приемного клапана 21, входной 25 и сливной 26 каналы нагнетательного клапана 22 поршневого насоса. К верхнему пакеру 4 закреплен кожух 27, соединенный с муфтой 19. Кольцевым каналом 28 между кожухом 27 и экраном 18, сливной канал 26 нагнетательного клапана 22 поршневого насоса сообщен с межтрубным пространством скважины выше места размещения верхнего пакера 4. К верхней части нижнего пакера 5 присоединена распределительная муфта 29, соединенная с муфтой 19. В распределительной муфте 29 выполнены центральный 30 и боковой 31 каналы. Входной канал 24 приемного клапана 21 поршневого насоса через центральный канал 30 сообщен с подпакерным пространством нижнего пакера 5. Входной канал 16 приемного клапана 15 плунжерного насоса кольцевым каналом 32 между цилиндром 17 поршневого насоса и экраном 18 по продольному каналу 23 муфты 19 через боковой канал 31 распределительной муфты 29 сообщен с межпакерным трубным пространством.
В установке (Фиг. 2) входной канал 24 приемного клапана 21 поршневого насоса через боковой канал 31 распределительной муфты 29 сообщен с межпакерным трубным пространством. В распределительной муфте 29 выполнен продольный канал 33. Входной канал 16 приемного клапана 15 плунжерного насоса кольцевым каналом 32 между цилиндром 17 поршневого насоса и экраном 18 по продольному каналу 23 муфты 19 через продольный канал 33 распределительной муфты 29 сообщен с подпакерным пространством нижнего пакера 5.
Установка работает следующим образом.
При ходе колонны штанг 1 вниз одновременно вниз перемещаются закрепленные на колонне штанг 1 толкатель 10, шток 8 с тарельчатым клапаном 9 и поршень 20. При контакте толкателя 10 с верхней торцовой поверхностью плунжера 7 с колонной штанг 1 перемещается вниз и плунжер 7. Движение плунжера 7 вниз ограничено кольцевым выступом во втулке 14 (на Фиг. не показан). При контакте толкателя 10 с плунжером 7 тарельчатый клапан 9 отдаляется от нижней торцовой поверхности плунжера 7. Продукция верхнего пласта из подклапанной полости 12 по кольцевому зазору 11 свободно перетекает в полость 13 плунжера 7. Поршень 20 под действием веса колонны штанг 1 и гидростатического давления столба жидкости, сжимает жидкость под поршнем 20, которая через входной канал 25 открывает нагнетательный клапан 22, и по каналу 26 поступает в кольцевой канал 28 установки, далее в межтрубное пространство скважины выше места установки верхнего пакера 4. При ходе колонны штанг 1 вниз происходит одновременное перемещение плунжера 7 вниз со свободным перетеканием продукции верхнего пласта через плунжер 7 в полость цилиндра 6 плунжерного насоса, сжатие и вынос продукции нижнего пласта из полости цилиндра 17 поршневого насоса в межтрубное пространство скважины выше места установки верхнего пакера 4.
При ходе колонны штанг 1 вверх одновременно вверх перемещаются закрепленные на колонне штанг 1 толкатель 10, шток 8 с тарельчатым клапаном 9 и поршень 20. Тарельчатый клапан 9 движется вверх до контакта конической поверхностью с конической поверхностью плунжера 7, в результате происходит перекрытие проходного сечения плунжера 7. После закрытия проходного сечения плунжера 7 при движении вверх колонны штанг 1 происходит перемещение столба жидкости над плунжером вверх, а в подклапанной полости 12 цилиндра 6 плунжерного насоса создается область пониженного давления. Продукция верхнего пласта через боковой канал 31 распределительной муфты 29 по продольному каналу 23 муфты 19 и кольцевому каналу 32 между цилиндром 17 поршневого насоса и экраном 18, далее через входной канал 16 и приемный клапан 15 попадает в подклапанную полость 12 пониженного давления. При этом происходит всасывание пластовой жидкости в подклапанную полость 12 плунжерного насоса и нагнетание жидкости из цилиндра 6 над плунжером 7 в полость колонны труб 2. При движении поршня 20 поршневого насоса вверх под поршнем 20 создается область пониженного давления. Продукция нижнего пласта через центральный канал 30 распределительной муфты 29, входной канал 24 и приемный клапан 21 поршневого насоса поступает в область пониженного давления под поршнем 20. Далее циклы повторяются.
Во втором варианте (см. Фиг. 2) происходит следующее: При ходе колонны штанг 1 вниз происходит одновременное перемещение плунжера 7 вниз со свободным перетеканием продукции нижнего пласта через плунжер 7 в полость цилиндра 6 плунжерного насоса, сжатие и вынос продукции верхнего пласта из полости цилиндра 17 поршневого насоса в межтрубное пространство скважины выше места установки верхнего пакера 4.
При ходе колонны штанг 1 вверх продукция нижнего пласта через продольный канал 33 распределительной муфты 29 по продольному каналу 23 муфты 19 и кольцевому каналу 32 между цилиндром 17 поршневого насоса и экраном 18, далее через входной канал 16 и приемный клапан 15 поступает в подклапанную полость 12 пониженного давления. При этом происходит всасывание пластовой жидкости в подклапанную полость 12 плунжерного насоса и нагнетание жидкости из цилиндра 6 над плунжером 7 в полость колонны труб 2. Одновременно продукция верхнего пласта через боковой канал 31 распределительной муфты 29, входной канал 24 и приемный клапан 21 поршневого насоса поступает в область пониженного давления под поршнем 20.
Таким образом, предлагаемая установка обеспечивает одновременно-раздельную эксплуатацию двух пластов с раздельным подъемом продукции по межтрубному пространству и колонне труб в зависимости от вязкости продукции. При этом обеспечивается возможность раздельного замера дебита каждого пласта. Установка имеет повышенную надежность работы при подъеме высоковязкой продукции одного из пластов с проявлением эмульсии и повышенным газовым фактором по межтрубному пространству скважины, благодаря малой скорости движения жидкости и большому проходному сечению лифта гидродинамические сопротивления снижаются, стойкие эмульсии не образуются.