КАБЕЛЬНЫЙ НАСОС

1. Кабельный насосный узел (1), предназначенный для введения в ствол (60) скважины или в обсадную колонну (61) и погружения в скважинную текучую среду, причем кабельный насосный узел вытянут в продольном направлении (50) и выполнен с возможностью соединения с кабелем (60), причем кабельный насосный узел содержит насосную секцию (2), содержащую:
- трубчатый корпус (20) насоса, образующий насосную камеру (210);
- одно или более впускных отверстий (21), выполненных в нижней части трубчатого корпуса насоса;
- первый клапан (22) для открывания и закрывания впускного отверстия;
- плунжер (23), расположенный с возможностью скольжения в насосной камере, причем плунжер содержит второй клапан (242), выполненный с возможностью управления потоком текучей среды из первого отсека (202) насосной камеры с одной стороны плунжера во второй отсек (203) насосной камеры с другой стороны плунжера;
- шток (26) насоса, функционально соединенный с плунжером и проходящий от плунжера через трубчатый корпус насоса; и
- одно или более выпускных отверстий (27), выполненных в верхней части трубчатого корпуса насоса;
причем кабельный насосный узел дополнительно содержит:
- линейный исполнительный механизм (40), расположенный в соединении с трубчатым корпусом насоса для приведения в действие штока насоса, в результате чего, когда кабельный насосный узел по меньшей мере частично погружен в скважинную текучую среду, скважинная текучая среда втягивается в трубчатый корпус насоса через одно или более впускных отверстий, проталкивается через второй клапан плунжера и выпускается через одно или более выпускных отверстий в верхней части трубчатого корпуса насоса, причем линейный исполнительный механизм содержит:
- трубчатый ходовой цилиндр (4), содержащий один или более корпусов (47) поршней;
- один или более поршневых элементов (46), расположенных с возможностью скольжения в корпусе поршня для разделения корпуса поршня на первую камеру (41) и вторую камеру (42);
- ходовую штангу (45), функционально соединенную с поршневым элементом и выполненную с возможностью соединения со штоком насоса, чтобы обеспечить возможность возвратно-поступательного движения плунжера;
- насос (5) для попеременной подачи гидравлической текучей среды под давлением в первую камеру и во вторую камеру трубчатого ходового цилиндра для создания возвратно-поступательного движения поршневого элемента в трубчатом ходовом цилиндре; и
- электродвигатель (6) для приведения насоса в действие.
2. Кабельный насосный узел (1) по п. 1, причем линейный исполнительный механизм содержит множество поршневых элементов (46), расположенных с возможностью скольжения во множестве корпусов (47) поршней и функционально соединенных с ходовой штангой.
3. Кабельный насосный узел (1) по п. 1, дополнительно содержащий закупоривающее устройство (3) для обеспечения уплотнения в затрубном пространстве (62) между кабельным насосным узлом и обсадной колонной, причем закупоривающее устройство содержит:
- основную часть (31), соединенную с трубчатым корпусом насоса и имеющую сквозное отверстие (32); и
- один или более уплотняющих элементов (34), расположенных вокруг основной части, выполненных с возможностью расширения от основной части для уплотнения затрубного пространства.
4. Кабельный насосный узел (1) по п. 3, причем основная часть представляет собой трубчатый корпус насоса.
5. Кабельный насосный узел (1) по п. 3, причем основная часть представляет собой часть трубчатого ходового цилиндра, и выпускное(ые) отверстие(я) (27) насосной секции расположено(ы) в линейном исполнительном механизме.
6. Кабельный насосный узел (1) по п. 3, причем закупоривающее устройство дополнительно содержит анкерный механизм (33) для фиксации кабельного насосного узла в скважине, причем анкерный механизм расположен с возможностью скольжения вокруг основной части и содержит множество посадочных клиньев (331), выполненных с возможностью расширения от основной части по существу в радиальном направлении для вхождения во взаимодействие с обсадной колонной.
7. Кабельный насосный узел (1) по п. 3, причем закупоривающее устройство дополнительно содержит сжимающую муфту (38), расположенную с возможностью скольжения вокруг основной части и предназначенную для сжимания одного или более уплотняющих элементов, причем уплотняющие элементы выполнены с возможностью расширения от основной части для уплотнения затрубного пространства при смещении сжимающей муфты в продольном направлении к одному или более уплотняющих элементов, и приложения тем самым сжимающего усилия к одному или более уплотняющих элементов.
8. Кабельный насосный узел (1) по п. 7, причем сжимающая муфта содержит конусовидную секцию (381), обращенную к анкерному механизму, причем конусовидная секция выполнена с возможностью приложения усилия к посадочным клиньям в радиальном направлении по меньшей мере после активирования анкерного механизма, когда множество посадочных клиньев смещается в направлении сжимающей муфты, тем самым входя во взаимодействие с конусовидной секцией.
9. Кабельный насосный узел (1) по любому из пп. 3-8, дополнительно содержащий уравнительный клапан (37) для выравнивания перепада давления на закупоривающей пробке по меньшей мере перед отсоединением закупоривающей пробки, когда закупоривающее устройство установлено в скважине.
10. Кабельный насосный узел (1) по любому из пп. 3-8, дополнительно содержащий один или более датчиков (39) для измерения перепада давления на закупоривающем устройстве, когда закупоривающее устройство установлено в скважине.
11. Кабельный насосный узел (1) по любому из пп. 1-8, дополнительно содержащий анкерную секцию (8) для анкерного закрепления кабельного насосного узла в скважине, причем анкерная секция содержит множество анкерных элементов (81), выполненных с возможностью гидравлической активации и расширения от корпуса инструмента для вхождения во взаимодействие с обсадной колонной.
12. Кабельный насосный узел (1) по любому из пп. 1-8, причем первый клапан представляет собой неподвижный клапан, зафиксированный относительно трубчатого корпуса насоса, а второй клапан представляет собой подвижный клапан, выполненный с возможностью перемещения вместе с плунжером относительно трубчатого корпуса насоса.
13. Кабельный насосный узел (1) по любому из пп. 1-8, причем кабельный насосный узел выполнен с возможностью перекачивания с производительностью приблизительно 5-15 литров в минуту.
14. Кабельная насосная система (10), содержащая кабельный насосный узел (1) по любому из пп. 1-13 и закупоривающее устройство (3) для обеспечения уплотнения в затрубном пространстве (62) между закупоривающим устройством и обсадной колонной, причем закупоривающее устройство содержит:
- основную часть (31), имеющую сквозное отверстие (32), выполненное с возможностью соединения с трубчатым корпусом насоса насосной секции; и
- один или более уплотняющих элементов (34), расположенных вокруг основной части и выполненных с возможностью расширения от основной части для уплотнения затрубного пространства;
причем кабельный насосный узел выполнен с возможностью соединения с закупоривающим устройством в скважине после установки закупоривающего устройства в скважине.
15. Применение кабельного насосного узла по любому из пп. 1-13 или кабельной насосной системы по п. 14 для запуска заглушенной скважины за счет извлечения воды, присутствующей в скважине, путем перекачивания посредством насосного узла.
16. Способ запуска скважины с применением кабельного насосного узла по любому из пп. 1-13, содержащий следующие этапы:
- введение кабельного насосного узла в ствол скважины;
- установка закупоривающего устройства для обеспечения уплотнения в затрубном пространстве (62) между закупоривающим устройством и обсадной колонной, причем закупоривающее устройство содержит:
- основную часть (31), имеющую сквозное отверстие (32), выполненное с возможностью соединения с трубчатым корпусом насоса насосной секции; и
- один или более уплотняющих элементов (34), расположенных вокруг основной части, выполненных с возможностью расширения от основной части для уплотнения затрубного пространства;
- обеспечение работы насосной секции кабельного насосного узла для перекачивания текучей среды через закупоривающее устройство до тех пор, пока давление под закупоривающим устройством не будет достаточным для обеспечения самостоятельного действия скважины;
- выравнивание давления над закупоривающей пробкой путем обеспечения работы уравнительного клапана; и
- извлечение кабельного насосного узла из скважины.
17. Способ оптимизации операции запуска, содержащий следующие этапы:
- определение уровня давления в скважине под закупоривающим устройством, достаточного для обеспечения самостоятельного действия скважины;
- непрерывный контроль давления в скважине под закупоривающим устройством, когда обеспечена работа насосной секции для перекачивания текучей среды из пространства под закупоривающим устройством в пространство над закупоривающим устройством; и
- определение момента достижения предварительно заданного уровня давления, после которого может быть остановлена работа насосной секции.