УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ОТБОРА НЕФТИ И ВОДЫ ИЗ СКВАЖИНЫ, ОБОРУДОВАННОЙ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ

Предполагаемая полезная модель относится к насосной добыче нефти и может быть использовано для предупреждения образования стойких а водонефтяных эмульсий в скважинах, оборудованных электроцентробежными насосами (ЭЦН).
Добыча обводненной нефти сопровождается смешением нефти и воды в рабочих органах ЭЦН и образованием тонкодисперсных структур водонефтяных эмульсий, осложняющих добычу, сбор и подготовку нефти.
Известна скважинная насосная установка, отделяющая воду от более легкой жидкости (в частности, нефти) в скважине (пат. США №4746423). Установка имеет два последовательно расположенных насоса с регулируемой подачей, которые откачивают ту или иную фазу по мере перемещения межфазного уровня в стволе скважины. Установка имеет сложную и низконадежную схему осуществления раздельной откачки ввиду наличия двух насосов, датчиков и регуляторов подачи. Спуск такого оборудования в скважину сопряжен со сложностью пропуска кабеля нижнего насоса через зазор корпуса верхнего. В процессе работы датчики будут смачиваться той или иной жидкостью, и терять контроль за перемещением межфазного уровня.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является устройство для последовательного отбора нефти и воды из скважины (пат. РФ №2290496, 2006 г.). К приему насоса закреплена труба-хвостовик, спущенная до забоя скважины. В верхней части хвостовика размещен переключатель потока и верхний клапан с размещенным внутри посадочным седлом и поплавком промежуточной плотности. В нижней части хвостовика расположен нижний клапан также с посадочным седлом и поплавком промежуточной плотности. Переключатель потока выполнен в виде горизонтального цилиндра, позволяющего в крайних левом и правом положениях открывать доступ жидкости соответственно из нижнего и верхнего клапанов с поплавками промежуточной плотности.
Работа устройства состоит в том, что при подходе уровня раздела фаз «нефть-вода» в пространстве между эксплуатационной колонной и хвостовиком к верхнему или нижнему клапанам поплавки промежуточной плотности поочередно перекрывают посадочные седла клапанов и заставляют переключающий орган переключаться соответственно на откачку воды или нефти из скважины.
Устройство обладает низкой надежностью переключателя из-за возможности попадания песка между поршнем и цилиндром и заклинивания, а также невозможности его использования для скважин с ЭЦН.
Задача предлагаемого технического решения - повышение надежности работы устройства в скважинах, оборудованных ЭЦН.
Поставленная задача достигается тем, что в известном решении, содержащем приемный патрубок с расположенным на разных уровнях переключатель потока с входным отверстием для нефти и установленное в нижней части патрубка входное отверстие для воды, поплавки промежуточной плотности, расположенные перед входными отверстиями для нефти и воды, приемный патрубок устройства соединен с корпусом ЭЦН и имеет в верхней части отверстия для выхода жидкости, между отверстиями и переключателем потока установлен пакерирующий элемент, причем переключатель потока выполнен в виде подпружиненного снизу сферического элемента, перекрывающего последовательно доступ к приему насоса воды и нефти.
На фиг.1, 2 и 3 представлена схема полезной модели. В скважину 1 на колонне насосно-компрессорных труб 2 спущен электроцентробежный насос 3. Снизу к насосу закреплен приемный патрубок 4 с пакерирующим элементом 5 и отверстиями для выхода жидкости 6. Под пакерирующим элементом расположен переключатель потока (фиг.2), содержащий поплавок 7 промежуточной плотности, входные отверстия для нефти 8 и для воды 9, сферический элемент 10, пружину 11 и отверстие для выхода нефти и воды 12. Приемная полость поплавка 7 имеет посадочное седло 13.
Нижний узел устройства содержит поплавок 14 промежуточной плотности и посадочное седло 15 (фиг.3).
Работа устройства заключается в следующем. Поступившая из пласта продукция в скважине расслаивается на нефть и воду. Если через верхнюю часть опущенного до забоя патрубка откачивать нефтяную фазу (фиг.1), то межфазный уровень в затрубном пространстве будет подниматься, а водяной столб жидкости будет накапливаться. На фиг.1 показан случай откачки нефтяной фазы, в котором сферический элемент переключения находится в крайнем правом положении, при котором отбор водной фазы перекрыт, а нефтяной открыт. Поплавок 7 при этом находится в утопленном положении в силу того, что плотность его материала превышает плотность нефти. Поэтому посадочное седло 13 не перекрыто и нефтяная фаза через входное отверстие 8 и отверстие 12 поступает на прием насоса.
В это же время поплавок 14 в силу меньшей плотности в сравнении с водой находится во всплывшем состоянии и посадочное седло 15 не перекрыто.
По мере откачки нефтяной фазы межфазный уровень будет подниматься и подойдет к уровню верхнего клапана. Поплавок 7, оказавшись в водной фазе, всплывет и перекроет посадочное седло 13, закрыв тем самым доступ жидкости на прием насоса. При этом начнет возрастать перепад давления, действующий на сферический элемент 10 с правой стороны. Этот перепад давления заставляет элемент 10 переместиться в крайнее левое положение и зафиксироваться пружиной 11. После этого начнется процесс откачки водной фазы из скважины, и межфазный уровень в ее стволе будет снижаться по мере накопления нефти, а поплавок вновь опустится вниз.
Откачка водной фазы из скважины постепенно приведет к тому, что межфазный уровень подойдет к нижнему поплавку 14. Оказавшись в нефтяной фазе, он в силу большей плотности утонет и перекроет посадочное седло 15, закрыв тем самым доступ жидкости к приему насоса.
Образовавшийся перепад давления заставляет сферический элемент 10 перемещаться в крайнее правое положение и открыть доступ нефти на прием насоса через отверстия 12 и 6, начнется новый цикл откачки нефти и т.д.
Достаточно большой объем жидкости в пространстве между патрубком 4 и обсадной колонной скважины 1 обеспечивает большие длины чередующихся пробок нефти и воды в насосном подъемнике. За счет этого большая часть объема пластовой жидкости будет откачиваться без смешения и образования стойких эмульсий.
Использование предлагаемой полезной модели позволит исключить образование стойких водонефтяных эмульсий в ЭЦН и таким образом повысить надежность переключателя потоков нефти и воды.