НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ВОДЫ В СКВАЖИНУ С НИЗКИМИ КОЛЛЕКТОРСКИМИ СВОЙСТВАМИ НЕФТЕНОСНОГО ПЛАСТА

Предложение относится к области нефтедобычи, а именно к системе поддержания пластового давления (ППД), и найдет применение для увеличения устьевого давления рабочего агента, поступающего от кустовой насосной станции (КНС), при закачке воды в нагнетательную скважину с низкими коллекторскими свойствами нефтеносного пласта.
Вовлечение в активную разработку участков с трудно извлекаемыми запасами нефти в настоящее время приобретает особую актуальность. В связи с этим предлагаются различные технические решения, позволяющие так или иначе преодолевать возникающие проблемы.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
Известна скважинная насосная установка с вертикальным приводом для закачки технической воды в пласт, включающая насосно-компрессорные трубы (НКТ), устьевую арматуру, патрубок, погружной электродвигатель, насос и компенсатор, состоящий из цилиндра и ниппеля (патент РФ №2182455, МПК 6 Е21В 43/00, F04B 47/00, 1999).
Недостатки установки:
- большая трудоемкость операции по определению положения цилиндра, закрепленного к верхней секции колонны НКТ, при котором закрепленный к насосу ниппель должен входить в цилиндр и обеспечивать надежное разделение НКТ и обсадной колонны;
- большие эксплуатационные затраты, обусловленные привлечением бригады подземного ремонта для монтажа и демонтажа установки с ее тяжелой и недостаточно маневренной техникой;
- отсутствие универсальности применения, обусловленное тем, что установка обслуживает только одну скважину, и это приводит к незапланированным простоям объекта из-за отказа установки или из-за нарушения герметизации разделенных друг от друга полостей.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой насосной установке является скважинная насосная установка, включающая обсадную колонну с входным патрубком и нагнетательным трубопроводом и многосекционный центробежный насос, расположенные в шурфе, а также поверхностный электропривод, содержащий шарикоподшипниковый узел и узел герметизации, и устьевое фланцевое уплотнение (Проспект.Насосные установки для ППД. Шурфовые установки УЭЦНАШ. ООО «Альметьевск-АЛНАС-Сервис», 2006 г. Копия прилагается).
Существенными недостатками установки являются:
- значительные капитальные затраты, обусловленные большими объемами разбуриваемой породы в шурфе из-за необходимости размещения в нем обсадной колонны большего диаметра (720 мм);
- большие эксплуатационные расходы вследствие сложности монтажа и демонтажа насосной установки, вызванные тем, что при этом необходимо одновременно соединять и разъединять патрубки нагнетательного трубопровода, патрубки и секции насоса по мере спуска или подъема установки;
- обладает максимальным риском засолонения технической водой значительной территории при аварийной разгерметизации сальникового уплотнения.
Задачей полезной модели является создание насосной установки, воспринимающей высокое давление (15,0-20,0 МПа) воды на приеме насоса, обладающей повышенной эксплуатационной надежностью герметизирующего узла, низкими капитальными затратами и эксплуатационными расходами, а также экологически безопасной для окружающей среды.
Технический результат достигается тем, что для повышения давления нагнетания технической воды в скважину с низкими коллекторскими свойствами нефтеносного пласта последовательно между нагнетательным трубопроводом от КНС и нагнетательной скважиной подключена насосная установка, содержащая обсадную колонну с фланцевыми уплотнениями и выкидным патрубком, расположенную в шурфе, причем насосная установка включает в себя одну секцию скважинного погружного насоса, обращенную нагнетательной стороной в обсадную колонну, и узел герметизации с торцовым уплотнением, защищенный кожухом.
Согласно полезной модели насосная установка снабжена шарикоподшипниковым узлом, заполненным жидким смазочным материалом с принудительным охлаждением и расширительным маслобаком, а узел герметизации снабжен дополнительной подвижной гидроприводной кронбуксой, предотвращающей аварийный разлив технической воды в случае разгерметизации торцового уплотнения.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен общий вид предлагаемой насосной установки в шурфе;
- на фиг.2 изображен общий вид привода в разрезе;
- на фиг.3 изображен узел герметизации в разрезе.
Насосная установка состоит из верхнего электропривода 1 (фиг.1), основания 2 с входным патрубком 3 и расширительного маслонаполненного бака 4, электродвигателя 5 и обсадной колонны 6 в шурфе, а в верхней части обсадной колонны 6 установлен нагнетательный патрубок 7 и фланцевое уплотнение 8, причем одна секция скважинного погружного насоса 9 обращена нагнетательной стороной в обсадную колонну 6, а нагнетательный патрубок 7 соединен с устьевой арматурой 10 нагнетательной скважины.
Верхний электропривод 1 состоит из корпуса 10 (фиг.2), установленного на основание 2, с верхним 11 и нижним 12 приварными фланцами, нижний фланец 12 соединен с переходником 13. Верхний
электропривод 1 оснащен приводным валом 14, соединительной муфтой 15 и шарикоподшипниковым узлом 16, заполненным жидким смазочным материалом. Рабочее колесо 17 установлено на приводном валу 14 и выполняет роль маслонасоса для принудительной циркуляции масла в полостях расширительного бака 4 и шарикоподшипникового узла 16. Верхний электропривод включает узел герметизации 18, с торцовым уплотнением 19.
Узел герметизации 18 состоит из корпуса 21 (фиг.3) с буртиком, закрепленного к основанию 2, вращающегося стакана 23 с керамическим кольцом, закрепленного на приводном валу 14, не вращающегося стакана 24 с керамическим кольцом, находящимся в корпусе 21 с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси приводного вала 14, защитного кожуха 22, шайбы верхней 25, шайбы нижней 26, с углублениями для прижимных пружин 27, направляющих штифтов 28, регулировочной втулки 29 с выточкой в верхней части для самоуплотняющейся сальниковой манжеты 32, ниже сальниковой манжеты 32 установлен дренажный патрубок 20. Регулировочная втулка 29 закреплена от самопроизвольного вращения контргайкой 34.
Во внутренней полости регулировочной втулки 29 установлено устройство, предотвращающее разлив технической воды при пробое торцового уплотнения 19, состоящее из вставной втулки 30 с конической выточкой в нижнем торце, а в зазор между внутренней полостью регулировочной втулки 29 и вставной втулкой 30 установлена цилиндрическая гидроуправляемая кронбукса 31, с отверстием для приводного вала 14, при этом между вставной втулкой 30 и гидроуправляемой кронбуксой 31 имеется мягкая сальниковая набивка 33.
Насосная установка для закачки технической воды в скважину с низкими коллекторскими свойствами работает следующим образом.
Насосная установка монтируется вблизи нагнетательной скважины, в неглубоком четырехметровом шурфе с обсадной колонной 6,
нагнетательный патрубок 7 обсадной колонны 6 соединен посредством трубопровода высокого давления с устьем нагнетательной скважины (на фигуре не обозначено), а входной патрубок 3 соединен с нагнетательным трубопроводом КНС, техническая вода под высоким давлением (15,0-20,0 МПа) поступает во входной патрубок 3 электропривода, затем через узел герметизации 18 на вход скважинного погружного насоса 9, обращенного нагнетательной стороной в обсадную колонну 6. Техническая вода нагнетается погружным насосом 9 в обсадную колонну 6 под давлением более 25,0 МПа через нагнетательный патрубок 7 по трубопроводу высокого давления в скважину.
После включения электродвигателя 5 крутящий момент передается на соединительную муфту 15, соединяющую приводной вал 14 верхнего электропривода, проходящего через шарикоподшипниковый узел 16 и узел герметизации 18, а насаженный на трансмиссионный вал вращающийся стакан 23 и не вращающийся подвижный стакан 24 с керамическими кольцами выполняют функции торцового уплотнения. Герметичность торцового уплотнения достигается за счет поджатия контактирующих керамических колец в стаканах 23 и 24 прижимными пружинами 27, расположенными в углублениях верхней 25 и нижней 26 шайб, а натяжение пружин регулируется регулировочной втулкой 29, кроме того, в полости регулировочной втулки 29 имеется устройство, предотвращающее аварийный разлив технической воды в случае самопроизвольной разгерметизации торцового уплотнения.
Устройство работает следующим образом. При нарушении герметичности торцового уплотнения в полости «а» корпуса 21 создается избыточное давление технической перекачиваемой воды, которая воздействует на гидроуправляемую кронбуксу 31, мягкая сальниковая набивка 33, находящаяся между вставной втулкой 30 и гидроуправляемой кронбуксой 31, сжимается, герметизируя выход технической воды вдоль приводного вала 14 из полости «а» наружу, за пределы узла герметизации 18.
Предлагаемая насосная установка позволяет:
- значительно снизить капитальные затраты на бурение шурфа благодаря резкому уменьшению глубины и диаметра шурфа для предлагаемой насосной установки;
- значительно снизить капитальные затраты на оборудование для достижения высоких давлений закачки рабочего агента в нагнетательную скважину благодаря применению верхнеприводного односекционного скважинного погружного насоса, обращенного нагнетательной стороной в обсадную колонну;
- увеличить срок службы подшипникового узла, за счет применения жидкого смазывающего материала, расширительного бака и принудительной циркуляции в системе смазки;
- снизить риск аварийного выброса технической воды в окружающую среду за счет применения дополнительного сальникового устройства с гидроуправляемой кронбуксой.