УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ И ЗАКАЧКИ В ОДНОЙ СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам для одновременно-раздельной добычи и закачки.
Уровень техники
Известно изобретение «Устройство для одновременной раздельной добычи скважинной продукции и закачки воды в пласт» (патент №2297521, RU, E21B 43/14, опубликовано 20.04.2007). Указанное устройство включает перфорированную в интервале верхнего продуктивного и нижнего принимающего пластов обсадную колонну, колонну насосно-компрессорных труб, перфорированную в интервале от обводненной части продуктивного пласта до нижнего пласта, пакер, устанавливаемый в скважине над кровлей принимающего пласта, верхний и нижний (электроцентробежный) насосы, общая производительность которых подобрана, исходя из добывной возможности продуктивного пласта по жидкости, а соотношение производительности верхнего и нижнего насосов подобрано в зависимости от количества поступающих в скважину воды и нефти с условием обеспечения гравитационного разделения пластовой жидкости на восходящий поток нефти, отбираемый верхним насосом и нисходящий поток воды, закачиваемый под пакер в принимающий пласт
К недостаткам данного устройства следует отнести сложность установки оптимальных по производительности режимов работы верхнего и нижнего насосов, так как общий дебит скважины и дебит разделенных на составляющие нефти и воды являются переменными величинами, зависящими и от времени и от свойств нефтяного пласта. Кроме того, поток жидкостей из нефтяного пласта в скважину раздваивается в последующем на потоки с неопределенным соотношением: один поток поступает в насосно-компрессорные трубы, а другой движется в скважине, вне насосно-компрессорных труб, в результате чего возможен захват водонефтяной смеси нижним электроцентробежным насосом с последующим перетоком в принимающий водоносный пласт.
Известна также Полезная модель «Установка для одновременно-раздельной добычи и закачки через одну скважину» (патент №84461, RU, E21B 43/14, опубликовано 10.07.2009), содержащая: привод, винтовой штанговый насос, колонну насосных штанг, две параллельно расположенные колонны насосно-компрессорных труб различной длины для раздельной добычи жидкости из продуктивного пласта и закачки жидкости в нагнетательный пласт, параллельный двухканальный якорь, устьевую арматуру и пакер для разобщения пластов.
Недостатком данной установки является необходимость использования в ней специальной устьевой арматуры, которая серийно не выпускается. В процессе спуска и подъема двух параллельных колонн насосно-компрессорных труб в одной скважине, ввиду малого расстояния между колоннами, обусловленного конструкцией оборудования, возможно зацепление выступающих частей (муфт) наружных поверхностей колонн при их относительном движении. Кроме того при значительной приемистости нагнетательного пласта конструктивно малое проходное сечение нагнетательной колонны насосно-компрессорных труб установки не может обеспечивать закачку большого количества жидкости без существенных потерь давления. Отсутствие подвижных соединений в колоннах насосно-компрессорных труб приводит к значительным изгибным деформациям, связанным с температурными изменениями закачиваемой среды при горячих промывках. Установка по патенту RU 84461 является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.
Сущность полезной модели
Технической задачей заявленной полезной модели является упрощение монтажа установки, обеспечение возможности закачки большого объема жидкости в нагнетательный пласт, а так же повышение надежности и безопасности оборудования при эксплуатации и ремонтных работах на скважине.
Технический результат, благодаря которому решается указанные задачи, заключается в возможности изменения взаимного расположения колонн насосно-компрессорных труб для раздельной добычи жидкости из продуктивного пласта и закачки жидкости в нагнетательный пласт, а так же в возможности использования в составе установки термобарокомпенсатора и оборудования, позволяющего производить глушение скважины.
Технический результат достигается за счет того, что в известной установке для одновременно-раздельной добычи и закачки через одну скважину колонны насосно-компрессорных труб для раздельной добычи жидкости из продуктивного пласта и закачки жидкости в нагнетательный пласт расположены коаксиально. Отбор жидкости из продуктивного пласта осуществляется по внутреннему каналу насосно-компрессорных труб меньшего диаметра, а закачка жидкости в нагнетательный пласт производится по кольцевому каналу между насосно-компрессорными трубами большего и меньшего диаметра. При этом площадь такого кольцевого канала при коаксиальном спуске труб превышает площадь внутреннего канала тех насосно-компрессорных труб, по которым осуществляется закачка жидкости, при параллельном спуске колонн НКТ, что позволяет закачивать большие объемы жидкости. Монтаж оборудования производится за две спускоподъемных операции. Во время первой спускоподъемной операции в скважину спускается колонна труб НКТ большего диаметра, соединенная с пакером, клапаном для проведения операции глушения и устройством для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости. Во время второй спускоподъемной операции производится спуск насоса и колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра по внутреннему каналу колонны насосно-компрессорных труб большего диаметра, при этом контакта выступающих частей колонн не происходит. Стыковка колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра и устройства для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости производится при помощи термобарокомпенсатора.
Использование термобарокомпенсатора, обеспечивающего телескопическое соединение (по принципу плунжер-цилиндр) насосно-компрессорных труб меньшего диаметра и устройства для разделения потоков закачиваемой и Отбираемой жидкости позволяет поднимать и спускать насос без подъема колонны насосно-компрессорных труб большего диаметра. Кроме того телескопическое соединение позволяет компенсировать температурные напряжения возникающие в насосно-компрессорных трубах при горячих промывках и барические напряжения возникающие от воздействия давления жидкости в насосно-компрессорных трубах, не позволяя насосу и внутренним насосно-компрессорным трубам изгибаться под воздействием указанных напряжений.
Наличие в составе установки для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине клапана, устанавливаемого между пакером и устройством для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости, позволяет производить операцию глушения нагнетательного пласта. Данный клапан предназначен для герметичного разобщения и сообщения затрубного пространства и пространства, по которому осуществляется закачка жидкости в нагнетательный пласт. Жидкость глушения, подаваемая в затрубное пространство, заполняет его и через клапан попадает в канал для закачки жидкости в нагнетательный пласт. Открытие клапана осуществляется путем создания в затрубном пространстве скважины давления, превышающего давление в канале для закачки жидкости в нагнетательный пласт.
Перечень фигур чертежей
На фиг. показана установка для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Установка для одновременно-раздельной добычи и закачки в одной скважине содержит две колонны насосно-компрессорных труб большего 1 и меньшего 2 диаметра, колонну штанг 3, штанговый глубинный насос 4, пакер 5 для разобщения продуктивного 6 и нагнетательного 7 пластов, устьевую арматуру, устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 8, термобарокомпенсатор 9, соединяющий колонну насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 2 и устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 8, клапан для проведения операции глушения 10. Устьевая арматура, колонна насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 2, термобарокомпенсатор 9 и устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 8 образуют канал, по которому жидкость из пласта 6 поступает на устье. Одновременно устьевая арматура, кольцевой канал между колоннами насосно-компрессорных труб большего 1 и меньшего 2 диаметра, устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 8 и клапан для проведения операции глушения 10 образуют канал, по которому производится закачка жидкости в пласт 7. Установка работает следующим образом.
Жидкость через устьевую арматуру попадает в кольцевой зазор между колоннами насосно-компрессорных труб большего 1 и меньшего 2 диаметра и, проходя через устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 8 и клапан для проведения операции глушения 10, закачивается в пласт 7. Одновременно жидкость из продуктивного пласта 6 под действием перепада давления, создаваемого штанговым глубинным насосом 4, проходя через устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 8, попадает в колонну насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 2 и затем через устьевую арматуру поступает в сборный коллектор. Пакер 5 обеспечивает надежное разделение продуктивного 6 и нагнетательного 7 пластов. Термобарокомпенсатор 9 - это герметичное, подвижное соединение плунжера в цилиндре, разобщающее колонну насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 2 и устройство для разделения потоков закачиваемой и отбираемой жидкости 8, позволяющее избежать значительных изгибных деформаций колонны насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 2, связанных с температурными изменениями закачиваемой среды. После спуска колонну насосно-компрессорных труб меньшего диаметра 2 вытягивают вверх на величину равную тепловым и барическим удлинениям за счет подвижного соединения плунжера в цилиндре. При необходимости проведения операции глушения, жидкость глушения через затрубное пространство и клапан 10 закачивается в канал, по которому жидкость поступает в нагнетательный пласт 7.