УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СКВАЖИННЫХ ОПЕРАЦИЙ

Предполагаемая полезная модель относится к области добычи текучих сред из буровых скважин, а именно к использованию погружных электроцентробежных насосов для временных скважинных операций.
Известна скважинная насосная установка, содержащая установленные в скважине на колонне труб - НКТ погружной насос, погружной электродвигатель, пропущенный вдоль колонны труб электрический силовой кабель, подключенный на поверхности к станции управления работой погружного электродвигателя, и погружной приборный модуль с датчиками параметров состояния скважины и устройством преобразования сигналов датчиков, например датчиков давления и температуры (патент РФ №2256065, опубл. 10.07.2005).
Известная скважинная насосная установка предназначена для промышленной эксплуатации нефтегазовых скважин и устанавливается на длительный срок.
В процессе эксплуатации скважин возникают различные проблемы, приводящие к снижению их продуктивности. При возникновении таких ситуаций, указанные скважины подвергают капитальному ремонту - КРС, направленному на устранение причин, вызвавших падение их продуктивности (Ю.А. Гуторов, А.Ю. Гуторов. Информационный контроль и сопровождение капитального ремонта нефтегазовых скважин. Октябрьский, УГНТУ, 2008 г.).
После проведения КРС в таких скважинах осуществляют пробную эксплуатацию - временную скважинную операцию, направленную на вывод скважины на рабочий режим.
Известно использование погружных электроцентробежных насосов для подобных ременных скважинных операций.
Известен способ проведения временных скважинных операций с использованием погружных насосов и система для его осуществления, спускаемая в скважину на кабеле (пат. РФ №2469182, приор. 27.02.2008, публ. 10.12.2012).
Система, согласно варианту осуществления изобретения, содержит основной компактный погружной электроцентробежный насос, спускаемый в скважину на кабеле, для размещения над продуктивным пластом. Блок управления системой оборудован на поверхности для управления работой системы, подачей на нее электропитания и регистрации полученных данных.
Основной погружной электроцентробежный насос оборудован перекрывающим устройством, таким как пакер, который можно раскрывать для создания непроницаемого барьера между верхней частью скважины и нижней ее частью, в которой выполнены перфорационные каналы в колонне. Каротажный прибор, такой как устройство снятия профиля притока, соединен с нижней частью погружного электроцентробежного насоса посредством электрической и механической системы крепления и размещен вблизи перфорационных каналов. Дополнительно, система может быть оборудована расходомером, размещенном на выходе погружного электроцентробежного насоса.
Перекрывающий пакер является предпочтительным в качестве изолирующего устройства. Вместе с тем, в случаях, когда систему компактного погружного электроцентробежного насоса спускают через НКТ, ее можно оборудовать уплотняющим устройством, устанавливаемым в надлежащем месте внутри НКТ.
Известное изобретение предусматривает модификацию дополнительного компактного погружного электроцентробежного насоса, спускаемого в НКТ на кабеле, для использования в краткосрочных скважинных работах, а именно, при выполнении каротажа и испытаний скважин, когда основной погружной электроцентробежный насос (ЭЦН), закрепленный в скважине на НКТ, отключен.
Один из вариантов модификации предусматривает спуск дополнительного погружного электроцентробежного насоса в НКТ на каротажном кабеле.
Недостаток известного средства заключается в следующем.
В известном способе используются компактные ЭЦН, спускаемые в НКТ на каротажном кабеле с электрической жилой, без обрудования их центрирующими и уплотняющими устройствами. Такие ЭЦН в силу малых габаритов обладают недостаточной мощностью для осуществления пробной эксплуатации после проведения капитального ремонта скважин - КРС, когда необходимо вывести производительность скважины на доремонтный уровень.
Обычно пробная эксплуатация скважин после КРС осуществляется штатным глубинно-насосным оборудованием на НКТ, в составе которого находится ЭЦН, обладающий достаточной мощностью для транспортировки жидкости из продуктивного пласта на поверхность.
Общая длина штатных погружных электроцентробежных насосов часто доходит до 10-15 м, и при спуске таких ЭЦН на кабеле потребуется их надежная фиксация и центрирование в стволе скважины.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности осуществления пробной эксплуатации скважин после проведения КРС за счет использования штатного погружного ЭЦН, обладающего достаточной мощностью и спускаемого в обсадную колонну скважины на грузонесущем силовом кабеле без использования НКТ, что значительно снижает трудозатраты на спуско-подъемные операции (СПО).
Указанная задача решается тем, что в устройстве для проведения скважинных операций, содержащем спускаемый в обсадную колонну скважины на грузонесущем силовом кабеле корпус погружного электроцентробежного насоса - ЭЦН, в котором размещены погружной электродвигатель - ПЭД, соединенный с насосной секцией, а также, скважинные измерительные датчики, управляемые пакер и якорь, корпус ЭЦН выполнен удлиненным и снабжен верхним - пассивным и нижним - управляемым центраторами, а пакер и якорь установлены на корпусе ЭЦН ниже ПЭД, в удлиненном корпусе размещены блок обработки и передачи на поверхность измеренных параметров, механизмы управления работой пакера, якоря и нижнего управляемого центратора, к грузонесущему силовому кабелю прикреплен токоведущий кабель, подведенный к корпусу ЭЦН, а между пакером и якорем установлен сменный элемент корпуса ЭЦН, который может быть разной длины.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства.
На фиг. 2 изображен механизм управления работой пакера, якоря и нижнего центратора в транспортном положении.
На фиг. 3 изображен механизм управления работой пакера, якоря и нижнего центратора в действии.
Предлагаемое устройство состоит из следующих узлов и деталей.
В обсадной колонне 1 с интервалом перфорации 2 напротив продуктивного пласта 3 на грузонесущем силовом кабеле 4 закреплен ЭЦН 5, к которому подведен токоведущий кабель 6, прикрепленный к грузонесущему силовому кабелю 4, спускаемый в скважину при помощи ролика 7 на устье скважины и барабана 8, установленного на мобильном транспортном средстве 9.
ЭЦН 5 содержит удлиненный корпус 10, в составе которого находится приемный фильтр 11, погружной электродвигатель 12 - ПЭД, приводящий в движение насосную секцию, размещенную в отсеке 13.
В корпусе 10 также размещены узел 14 измерения расхода, давления и влагосодержания проходящей через ЭЦН 5 жидкости, блок 15 обработки и передачи на поверхность измеренных параметров по токоведущему кабелю 6, выходной фильтр 16 и узлы верхнего 17 (пассивного) и нижнего 18 (управляемого) центраторов.
Корпус 10 снабжен управляемыми пакером 19 (пакер) с раздвигающимися упругими элементами 20 и якорем 21 (якорь) с раздвижными элементами 22. Между ними установлен сменный элемент 23 корпуса 10 ЭЦН, который может быть разной длины.
Токоведущий кабель 6 обеспечивает питанием ПЭД 12 и блок 15 обработки и передачи на поверхность измеренных параметров.
Устье скважины оборудовано планшайбой 24, на которой смонтирована выкидная линия 25 с запорным вентилем 26.
Управляемый пакер 19, управляемый якорь 21 и нижний управляемый центратор 18, в своей конструкции содержат однотипный механизм управления их работой (фиг. 2 и фиг. 3). Указанный механизм содержит конусный шток 27 с подвижным корпусом 28. Конусный шток 27 снабжен муфтовой резьбой 29 и ниппельной резьбой 30 для соединения с корпусом 10 - ЭЦН 5. Подвижный корпус 28 размещен между конусным штоком 27 и корпусом гидропривода 31, к которому подведена гидравлическая трубка 32, соединенная с напорным выходом насосной секции, размещенной в отсеке 13 ЭЦН 5. Гидравлическая трубка 32 проходит внутри управляемых пакера 19 и якоря 21, через сменный элемент 23 и подводится к механизму управления нижнего центратора 18. Подвижный корпус 28 взаимодействует с подвижным цилиндром 33 и оборудован раздвижными элементами 34 с возвратной пружиной 35. Под раздвижными элементами 34 подразумеваются в каждом механизме управления для срабатывания якоря 21 - раздвижные плашки 22, для нижнего центратора 18 - раздвижные ребра 36, для пакера 19 - раздвигающиеся упругие элементы 20.
Устройство работает следующим образом.
Для осуществления пробной эксплуатации продуктивного пласта 3 после завершения всех запланированных операций КРС по декольматации интервала перфорации 2, ликвидации негерметичности обсадной колонны 1 и цементного кольца (на фиг. не показано), на грузонесущем силовом кабеле 4 (ГОСТ-Р51978-2002), пропущенном через ролик 7 на устье скважины 24 и сматываемого с барабана 8, в скважину спускают корпус 10 ЭЦН 5 внутри обсадной колонны 1 до интервала перфорации 2 напротив продуктивного пласта 3.
Во время спуска ЭЦН 5 верхний пассивный (неуправляемый) центратор 17 обеспечивает осецентрированное положение корпуса 10 ЭЦН 5 в обсадной колонне 1, а нижний управляемый центратор 18 находится в сложенном транспортном положении.
После спуска ЭЦН 5 на нужную глубину, по команде с поверхности, передаваемую по токоведущему кабелю 6, приводят в действие насосную секцию, размещенную в отсеке 13, к напорному выходу которой подсоединена гидравлическая трубка 32, через которую подают давление в полость цилиндра 33 механизма управления работой пакера 19, якоря 21 и центратора 18. Цилиндр 33, двигаясь от усилия давления жидкости вверх, толкает подвижный корпус 28 вместе с раздвижными элементами 34, которые перемещаются по поверхности конуса 27 и выдвигаются, занимая рабочее положение.
Для обеспечения устойчивого положения корпуса 10 ЭЦН в скважине между пакером 19 и якорем 21 устанавливают сменный элемент 23, который разносит точку опоры нижнего управляемого центратора 18 относительно точек опоры раздвижных элементов пакера 19 и якоря 21 на необходимое расстояние, которое гарантирует жесткую фиксацию корпуса 10 ЭЦН в обсадной колонне 1 при зенитных углах скважины от 5 до 30 град, и более. Длину сменного элемента 23 выбирают в зависимости от зенитного угла ствола скважины, чем больше зенитный угол, тем длиннее устанавливают сменный элемент.
После срабатываеия пакера 19, якоря 21 и нижнего управляемого центратора 18, с поверхности, передаваемой по токоведущему кабелю 6, запускают ПЭД 12, соединенный с насосной секцией в отсеке 13 ЭЦН 5, и начинают пробную эксплуатацию продуктивного пласта 3. Пластовая жидкость, транспортируемая с помощью ЭЦН 5, подается в приемный фильтр 11, затем через насосную секцию, размещенную в отсеке 13, поступает в узел 14 измерения расхода, давления и влагосодержания проходящей через ЭЦН 5 жидкости, измеренные данные с которого о расходе, давлении и влагосодержании после обработки в блоке 15, передаются на поверхность по токоведущему кабелю 6 для регистрации в реальном масштабе времени в наземной станции 9.
После выхода режима пробной эксплуатации на стабильный промышленный уровень, оценивают его соответствие запланированному в результате КРС результату и принимают решение либо о повторном возобновлении операций КРС, либо о пуске пласта в режиме промышленной эксплуатации.
При принятии решения о повторном проведении КРС извлекают корпус 10 ЭЦН из скважины при помощи грузонесущего кабеля 4 и лебедки транспортного средства 9, предварительно прекратив подачу жидкости из насосной секции 13 по трубке 32 в узлы механизмов управления работой пакера 19, якоря 21 и нижнего центратора 18, что приводит раздвижные элементы: раздвижные плашки 22, раздвижные ребра 36, раздвигающиеся упругие элементы 20 этих узлов под действием возвратных пружин 35 в исходное транспортное положение.
При принятии решения о пуске пласта в режиме промышленной эксплуатации извлекают корпус 10 ЭЦН из скважины 1 и спускают вместо него в скважину штатное глубинно-насосное оборудование на НКТ и приступают к промышленной эксплуатации пласта (на фиг. 1 не показано).
По сравнению с использованием глубинно-насосного оборудования, спускаемого на НКТ для проведения временных скважинных операций, применение мощного штатного погружного ЭЦН, спускаемого в скважину на грузонесущем силовом кабеле, позволит снизить себестоимость проведения временных скважинных операций за счет менее затратной и более простой технологии спуско-подъемных операций глубинно-насосного оборудования до и после проведения КРС, а также - до и после пуска скважины сначала в пробную, а затем в промышленную эксплуатацию.