НАСОСНАЯ ПАКЕРНАЯ КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО - РАЗДЕЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОПЛАСТОВОЙ СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ)
PUMPING PACKER CABLE SYSTEM FOR SIMULTANEOUS AND SEPARATE INVESTIGATION AND OPERATION OF MULTIPLE-ZONE WELL (VERSIONS)

Изобретение относится к технике и технологии добычи углеводородов и может быть использовано для добывающих насосных скважин для одновременно-раздельного исследования и эксплуатации нескольких пластов одной скважины.
Известны аналоги:
- патент РФ №2344274 «Способ одновременно-раздельной добычи нефти из пластов одной скважины с погружной насосной установкой»;
- патент РФ №2385409 «Способ добычи флюида из пластов одной скважины электроприводным насосом с электрическим клапаном и установка для его реализации»;
- патент РФ №2365744 «Способ одновременно-раздельной добычи углеводородов электропогружным насосом и установка для его реализации»;
- патент РФ №2313659 «Способ одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин».
Также известен прототип патент РФ №2380522 «Установка для одновременно-раздельного исследования и эксплуатации электропогружным насосом многопластовой скважины», включающая оснащение скважины многопакерной компоновкой с возможностью спуска в нее колонны труб с электропогружным насосом и, по крайней мере, одним регулирующим клапаном, состоящим из корпуса, по меньшей мере, с двумя между собой гидравлически связанными неосевыми и одним осевым пропускными каналами, внутри которого размещен отсекающий элемент, выполненный с возможностью перемещения или вращения из одного положения в другое и управления импульсом с поверхности скважины через кабель, причем в одном его положении все пропускные каналы гидравлически, частично или полностью, сообщены как с приемом насоса, так и с пластами скважины для одновременной добычи флюида из них, и наоборот, в другом его положении - отсечения потока флюида, по меньшей мере, из одного пласта, путем закрытия входа или выхода соответствующего неосевого пропускного канала для исследования характеристик и режима, по крайней мере, одного из оставшихся открытых пластов.
Выше изложенные аналоги и прототип являются трудно реализуемыми и имеют низкую надежность, а также эффективность из-за сложности предложенных конструкций установки и их регулирующих клапанов.
Целью изобретения является повышение надежности и эффективности насосной пакерной кабельной системы, управляемой в режиме реального времени с устья скважины путем преобразования вращающего движения вала от электродвигателя на поступательное движение затвора отсекающего клапана.
Технический, технологический результат и экономический эффект от использования предлагаемой насосной пакерной кабельной системы достигается за счет удобства ее изготовления и реализации, сокращения затрат и увеличения срока службы, а значит, и повышения добычи продукции скважины.
Насосная пакерная кабельная система включает в себя спуск в скважину пакерной компоновки и погружного насоса с одним или двумя электродвигателями и отсекающим клапаном, состоящим из корпуса с пропускными узлами для потока флюида, внутри которого размещен запорный элемент, управляемый в режиме реального времени электродвигателем путем подачи ему тока через кабель с устья скважины, причем, по крайней мере, в одном из фиксированных положений запорного элемента в корпусе его пропускные узлы гидравлически, частично или полностью, сообщены как с приемным модулем погружного насоса, так и с пластами скважины, для одновременной добычи флюида из них, и наоборот, в другом его положении - отсечения потока флюида из одного пласта путем закрытия соответствующего пропускного узла корпуса, для исследования режима работы открытого пласта.
Цель по варианту 1 достигается тем, что электродвигатель оснащен двумя верхним больше и нижним меньше оборотными валами, управляемыми одним общим или двумя разными индивидуальными кабелями подачи тока и связанными соответственно с погружным насосом и запорным элементом, состоящим из верхнего вращающего и нижнего передвижного стержней, соединенных между собой винтовой резьбой, при этом вращающий стержень сверху соединен с меньше оборотным валом через шлиц квадрат или шестигранник и установлен в корпусе с возможностью только вращения по оси в одну и другую сторону, а передвижной стержень снизу связан между двумя пропускными узлами в виде посадочных седел или гнезд с затвором, выполненным с верхним и нижним уплотняющимися поверхностями и установленным в корпусе с возможностью только перемещения по оси вверх и вниз до момента герметичного закрытия соответственно выше и ниже расположенных посадочных седел или гнезд, для возможности как регулирования, так и отсечения потока флюида соответствующего пласта.
Цель по варианту 2 достигается тем, что нижний электродвигатель выполнен с меньше оборотным валом, управляемым общим или индивидуальным кабелем подачи тока и соединенным через шлиц квадрат или шестигранник с запорным элементом, состоящим из верхнего вращающего и нижнего передвижного стержней, соединенных между собой винтовой резьбой, при этом вращающий стержень установлен в корпусе с возможностью только вращения по оси в одну и другую сторону, а передвижной стержень снизу связан между двумя пропускными узлами в виде посадочных седел или гнезд с затвором, выполненным с верхним и нижним уплотняющимися поверхностями и установленным в корпусе с возможностью только перемещения по оси вверх и вниз до момента герметичного закрытия соответственно выше и ниже расположенных посадочных седел или гнезд, для возможности как регулирования, так и отсечения потока флюида соответствующего пласта.
На фигурах 1, 2 и 3, 4, 5 приводятся соответственно насосная пакерная кабельная система с одним или двумя электродвигателями и отсекающий клапан в открытом положении и закрытом нижнем или верхнем положении седел или гнезд.
Насосная пакерная кабельная система (фиг, 1, 2) включает в себя спуск в скважину 1 сначала пакерной компоновки 2, а затем погружного насоса 3 с одним 4 или двумя 4, 5 электродвигателями и отсекающим клапаном 6.
Отсекающий клапан 6 (фиг.3) состоит из корпуса 7 с входными 8, 9 и выходным 10 каналами для потока флюида пластов, внутри которого размещен запорный узел, состоящий из верхнего вращающего 11 и нижнего передвижного 12 стержней, соединенных между собой винтовой резьбой 13. Передвижной стержень 12 (фиг.1, 2, 3) снизу связан (жестко или не жестко) между двумя пропускными узлами 14 и 15 (в виде посадочных седел или гнезд) с затвором 16, выполненным с верхней и нижней уплотняющимися поверхностями.
Электродвигатель 4 погружного насоса 3 и отсекающего клапана 6 по фигуре 1 оснащен двумя верхним больше 17 и нижним меньше 18 оборотными валами, управляемыми одним общим 19 или двумя 19, 20 разными индивидуальными кабелями подачи тока и соединенными соответственно с валом 21 погружного насоса 3 и вращающим стержнем 11 запорного узла.
Электродвигатель 5 отсекающего клапана по фигуре 2 выполнен с меньше оборотным валом 18, управляемым общим 19 или индивидуальным 20 кабелем подачи тока.
Меньше оборотный вал 18 (фиг.1, 2) связан с вращающим стержнем 11 запорного узла через шлиц квадрат или шестигранник 22 (фиг.3).
Вращающий стержень 11 установлен в корпусе 7 с возможностью только вращения по оси в одну и другую сторону. Передвижной стержень 12 снизу, жестко или не жестко, соединен затвором 16 между двумя пропускными узлами 14, 15 в виде посадочного седла или гнезда. Затвор 16 выполнен с верхней и нижней уплотняющимися поверхностями (например, в виде конуса или сферы) и установлен в корпусе 7 с возможностью только перемещения по оси вниз и вверх до момента герметичного закрытия соответственно ниже 14 и выше 15 расположенных посадочных седел или гнезд.
Насосная пакерная кабельная система реализуется следующим путем.
В скважину 1 на колонны труб 23 сначала спускают и устанавливают пакерную компоновку 2 (фиг.1, 2). При этом между пакерами 24 и 25, по меньшей мере, размещаются перепускной узел 26 и разобщитель 27, а над пакером 24 - разъединитель, состоящий из несъемной 28 и съемной (на фигурах отсутствует) частей. После герметичной посадки и опрессовки пакеров 24, 25 отсоединяется съемная часть разъединителя от его несъемной части 28 над пакером 24 и его с колонной труб 23 извлекают из скважины 1. Затем в скважину 1 спускают на колонне труб 23 согласно фигуре 1 или 2 погружной насос 3 соответственно с одним 4 или двумя 4, 5 электродвигателями и отсекающим клапаном 6, соединенным снизу с хвостовиком 29 (фиг.1, 2, 3). Снаружи нижняя поверхность корпуса 7 отсекающего клапана 6 по размеру аналогично съемной части разъединителя и герметично, но не жестко, соединяется с несъемной частью 28 разъединителя, а нижняя часть хвостовика 29 так же герметично, но не жестко, соединяется с разобщителем 27.
После монтажа скважины 1 с устья подается через кабель 19 ток на электродвигатель 4. При этом вал 21 большего оборота вращается и погружной насос 3 начинает работать. Жидкость из затруба 30, поступая через приемный модуль 31 в полость насоса 3, нагнетается к устью скважины 1. При откачке уровня жидкости из затруба 30 забойное давление снижается ниже, чем пластовые давления, и флюид из пластов поступает в затруб 30 через входные каналы 8 и 9, пропускные узлы 14, 15 и выходной 10 канал. Таким образом, происходит одновременная добыча флюидов из пластов.
При поочередном исследовании или регулировании флюида пластов подается соответствующий ток через кабель 19 или 20 на электродвигатель 4 или 5 (фиг.1, 2). При этом вал 18 малого оборота вращает собой также стержень 11 (по часовой стрелке или наоборот), передвигая при этом вверх и вниз стержень 12 (см. фиг.3, 4, 5) по винтовой резьбе 13. Таким образом, происходит перемещение затвора 16 (с верхней и нижней уплотняющимися поверхностями) в корпусе 7 между пропускными узлами 14, 15 в виде посадочного седла или гнезда, обеспечивая при этом частичное или полное перекрытие проходного канала соответствующего посадочного седла или гнезда, а значит, и регулирование или отсечение флюида одного пласта при полном открытии другого пласта.