НАСОСНАЯ ПАКЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МНОГОПЛАСТОВОЙ СКВАЖИНЫ
PUMP PACKER SYSTEM FOR MULTIPLE-ZONE WELL

Изобретение относится к технике и технологии добычи нефти и может быть использовано для одновременно-раздельной эксплуатации насосным способом двух, разделенных между собой пакером, пластов одной скважины.
Известен патент РФ №2493359, разработанный ЗАО «НовометПерм», «Насосная пакерная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов», содержащая колонну труб, кабель, кожух с хвостовиком, двухвинтовой насос с электродвигателем и пакер между пластами.
Известен патент РФ №2488688, разработанный ООО НТП «Нефтегазтехника», «Насосная пакерная кабельная система для одновременно-раздельного исследования и эксплуатации многопластовой скважины», включающая спуск в скважину на колонну труб пакеров с разъединителем, электродвигателя с двухсторонними валами, верхний из которых связан с насосом, а нижний - с отсекающим клапаном.
Известен патент РФ №2344274, разработанный ООО НИИ «СибГеоТех» и ООО НТП «Нефтегазтехника», «Способ одновременно-раздельной добычи нефти из пластов одной скважины с погружной насосной установкой», способ включает спуск в скважину на колонну труб, по меньшей мере, пакера и двух электропогружных насосов с электродвигателями.
Эти известные решения являются менее надежными, более затратными, конструктивно сложными и трудно реализуемыми на практике.
Целью изобретения является повышение надежности и увеличение эффективности насосной установки при одновременно-раздельной эксплуатации флюида из двух пластов одной скважины.
Основной технический, технологический результат и экономический эффект от применения изобретения достигаются за счет возможности раздельного исследования параметров пластов с последующей их совместной эксплуатацией с достижением рациональных забойных давлений.
Насосная пакерная система включает в себя спущенный в скважину и посаженный между пластами пакер и выше него насосную установку, состоящую из электродвигателя с кабелем, гидрозащиты, телеметрии, нижнего и верхнего насосов с приемными узлами и кожуха с кабельным вводом, верхний конец которого охватывает приемный узел нижнего насоса, а нижний конец расположен ниже электродвигателя.
При этом цель изобретения достигается за счет следующих технических решений.
Насосная пакерная система оснащена корпусом и патрубком с боковыми выходными каналами, первый из которых соединен сверху с нижним концом кожуха, а второй связан сверху с электродвигателем и снизу с пакером. При этом патрубок, уплотняясь в корпусе, разобщает полость кожуха от верхнего пласта и сообщает ее через боковые выходные каналы с нижним пластом. Притом патрубок снабжен для флюида нижнего пласта либо регулятором, управляемым электродвигателем, либо расходомером, либо же механическим обратным клапаном.
Верхний насос соединен приемным узлом с нижним насосом, а последний, расположенный над кожухом, соединен приемным узлом с гидрозащитой электродвигателя. При этом приемный узел нижнего насоса выполнен в виде входного модуля или газодиспергатора, а приемный узел верхнего насоса выполнен либо в виде входного модуля, снабженного продольным сквозным внутренним каналом для потока флюида нижнего пласта и отсекателем с боковым входным каналом для потока флюида верхнего пласта, управляемым электрическим, электромагнитным или гидравлическим воздействием, либо в виде входного модуля или газосепаратора, снабженного снизу патрубком с боковыми выходными каналами в затрубе скважины для потока флюида нижнего пласта.
Пакер либо выполнен механического действия и установлен путем создания на него, без передачи на кожух, заданной величины осевой нагрузки от массы колонны труб с последующим поддержанием или снятием этой нагрузки после герметичной посадки пакера, либо выполнен гидравлического действия, оснащен разъединителем и установлен между пластами перед спуском насосной установки путем создания внутри пакера избыточного давления, либо выполнен гидродинамического действия и оснащен внутри скважины импульсной трубкой, передающей выкидное давление верхнего насоса в гидроцилиндр пакера, либо же выполнен электрического или электромагнитного действия и оснащен дополнительным кабелем, передающим ток через электродвигатель к пакеру.
На фигурах 1-5 приводится компоновка с различными конструктивными исполнениями.
Насосная пакерная система (фиг.1-5) включает в себя спущенный в скважину 1 и посаженный между пластами 2 и 3 пакер 4 (механического, гидравлического, гидродинамического или электрического действия) и выше него насосную установку.
Насосная установка состоит из электродвигателя 5 с кабелем 6, телеметрии 7, гидрозащиты 8, нижнего 9 и верхнего 10 насосов. При этом нижний насос 9 снабжен приемным узлом 11 в виде входного модуля или газодиспергатора. Верхний насос 10 снабжен приемным узлом 12, выполненным либо в виде входного модуля (фиг.1, 2, 5), снабженного продольным сквозным внутренним каналом 13 для потока флюида нижнего пласта 2 и отсекателем 14 (электрического, электромагнитного или гидравлического действия) с боковым входным каналом 15 для потока флюида верхнего пласта 3, либо в виде входного модуля или газосепаратора (фиг.3,4), снабженного снизу патрубком 16 с боковыми выходными каналами 17 в затрубе 18 скважины 1 для потока флюида нижнего пласта 2. Насосная установка также включает в себя кожух 19 с кабельным вводом 20. Верхний конец кожуха 19 охватывает приемный узел 11 нижнего насоса 9, а нижний его конец расположен ниже электродвигателя 5. Притом кожух 19 жестко соединен снизу с корпусом 21, а электродвигатель 5 снизу жестко связан с патрубком 22, выполненным с боковыми выходными каналами 23. Патрубок 22 (фиг.1-5) снизу связан, прямо или через разъединитель 24 (фиг.3, 4), с пакером 4, причем он, уплотняясь в корпусе 21, разобщает полость 25 кожуха 19 от верхнего пласта 3 и сообщает ее через боковые выходные каналы 23 с нижним пластом 2.
Патрубок 22 снабжен для флюида нижнего пласта 2 либо регулятором 26 (фиг.4), управляемым электродвигателем 5, либо расходомером 27 (фиг.1, 2), либо же механическим обратным клапаном 28 (фиг.3).
Верхний насос 10 соединен приемным узлом 12 с нижним насосом 9, а последний, расположенный над кожухом 19, соединен приемным узлом 11 с гидрозащитой 8 электродвигателя 5.
Насосная пакерная система спускается в скважину 1 на колонне труб 29. При этом пакер 4, если выполнен механического действия (фиг.1, 2), то он устанавливается путем создания на него, без передачи на кожух 19, заданной величины (например, 4-6 т) осевой нагрузки от массы колонны труб 29, с последующим поддержанием или снятием этой нагрузки (4-6 т) после герметичной посадки пакера 4. Если пакер 4 выполнен гидравлического действия (фиг.3, 4), то он устанавливается между пластами 2 и 3 перед спуском насосной установки путем создания внутри пакера 4 избыточного давления. Если пакер 4 выполнен гидродинамического действия (фиг.5), то он оснащается внутри скважины 1 импульсной трубкой 30, передающей выкидное трубное давление верхнего насоса 10 к пакеру 4 (то есть в его гидроцилиндр). Если пакер 4 выполнен электрического или электромагнитного действия (фиг.5), то он (то есть его рабочий механизм 31) связывается с электродвигателем 5.
Отсекатель 14, если выполнен электрического или электромагнитного действия, то он (то есть его управляемый механизм) либо связывается с кабелем 6 электродвигателя 5 (фиг.5), либо с индивидуальным кабелем 32 (фиг.1). Если отсекатель 14 выполнен гидравлического действия, то он (то есть его гидроцилиндр 33) соединяется с импульсной трубкой 34 (фиг.2).
После монтажа скважины 1 через кабель 6 электродвигатель 5 запускается в работу, при этом насосы 9 и 10 функционируют через валы 34 (фиг.1-5). Притом нижний насос 9 откачивает флюид из нижнего пласта 2 через приемный узел 12 (либо по прямому (фиг.2), либо через затруб 18 скважины 1 (фиг.3, 4)) к верхнему насосу 10. А в свою очередь верхний насос 10 откачивает к устью скважины 1 флюид из нижнего 2 и верхнего 3 пластов. При этом нижний насос 9 снижает давление в приемном узле 11 и, соответственно, в забое нижнего пласта до рационального (расчетного) значения, а верхний насос 10 снижает давление в приемном узле 12 и, соответственно, в забое верхнего пласта до значения давления на выходе нижнего насоса 9. Измерение параметров нижнего пласта 2 осуществляется по телеметрии 7 и/или расходомеру 27 в реальном времени через кабель 6 (фиг.1, 2). При необходимости регулировка расхода нижнего пласта 2 проводится регулятором 26, управляемым через кабель 6 электродвигателя 9 (фиг.4). При остановке электродвигателя 9 и, соответственно, насосов 9, 10 обратный переток флюида из верхнего пласта 3 в нижний пласт 2 исключается механическим обратным клапаном 28 (фиг.3). Для исследования параметров нижнего пласта 2 принудительно закрывают отсекатель 14 и, тем самым, исключают приток флюида верхнего пласта 3 в приемный узел 12 верхнего насоса 10 (фиг.1, 2, 5). В этом случае оба насоса 9 и 10 откачивают к устью скважины 1 только флюид из нижнего пласта. А при совместной эксплуатации пластов 2 и 3 снова открывают отсекатель 14 и тем самым обеспечивают добычу флюидов из них.