УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ПЛАСТОВ
INSTALLATION FOR SIMULTANEOUS SEPARATE OPERATION OF TWO OIL FORMATIONS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов.
Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (патент РФ №2221136, опублик. 10.01.2004), содержащая колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик, штанговый насос, снабженный дополнительным всасывающим клапаном, размещенным на боковой стенке его цилиндра.
Недостатками известной установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов являются отсутствие возможности подъема продукции пластов, если их смешивание недопустимо, замера дебита и обводненности продукции отдельно по каждому пласту.
Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (патент РФ на полезную модель №72720, опублик. 27.04.2008), содержащая основной и дополнительные приводы, пакер, установленный между продуктивными пластами, основную, сообщенную с подпакерным пространством скважины, и дополнительную, сообщенную с надпакерным пространством скважины, лифтовые трубы со штанговыми насосами, закрепленными на устье скважины двухствольной арматурой, параллельный якорь, установленный на обеих лифтовых трубах.
Известная установка позволяет производить раздельный подъем, замер дебита и обводненности продукции пластов, однако спускоподъемные операции сложны и трудоемки, а сама установка металлоемка.
Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности является установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая колонну труб, образующие межтрубное пространство с обсадной колонной, пакеры верхний и нижний, изолирующие межтрубное пространство верхнего пласта, поршневой насос с клапанами и сливным каналом, плунжерный насос с цилиндром, приемным клапаном и каналами (патент РФ на полезную модель №85547, опубл. 10.08.2009 - прототип).
Недостатками данного устройства являются:
- необходимость применения в качестве верхнего пакера, специального имеющего дополнительный продольный проходной канал;
- размещение нагнетательного клапана со сливным каналом поршневого насоса и приемного клапана с каналами плунжерного насоса в отдельных трубных элементах увеличивают габариты установки, что ограничивает область применения установки.
В предложенном изобретении решается задача повышения надежности работы установки за счет упрощения конструкции.
Задача решается тем, что в предлагаемой установке применены стандартные пакеры с осевым проходным каналом, сливные каналы нагнетательного клапана поршневого насоса и приемного клапана плунжерного насоса выполнены соосно осевому каналу верхнего пакера и цилиндру плунжерного насоса, клапаны поршневого насоса и приемный клапан плунжерного насоса размещены в муфте.
С этой целью вводятся новые конструктивные элементы - муфта, втулка, экран, кожух. Сообщение сливного клапана поршневого насоса с межтрубным пространством скважины над верхним пакером осуществлено по кольцевому каналу между экраном и кожухом. Приемный клапан плунжерного насоса сообщен с подплунжерным пространством по кольцевому каналу между экраном и цилиндром поршневого насоса. Приемный клапан поршневого насоса размещен в осевом канале муфты.
На фиг.1 изображена установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в момент движения колонны штанг вниз.
Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (далее - установка) содержит колонны штанг 1 и труб 2, размещенные в обсадной колонне 3. Область перфорации обсадной колонны в районе размещения верхнего пласта изолирована верхним 4 и нижним 5 пакерами. С колонной труб 2 соединен цилиндр 6 плунжерного насоса, в котором размещены плунжер 7 с внутренней конической поверхностью 8 и тарельчатый клапан 9, закрепленный на колонне штанг 1. Тарельчатый клапан 9 с наружными конической 10 и цилиндрической 11 поверхностями выполнен с образованием кольцевого зазора 12 с внутренней поверхностью цилиндра 6, достаточного для свободного перетекания скважинной жидкости вдоль конических поверхностей 8 и 10 из подклапанной полости 13 в полость 14 плунжера 7. С нижней частью цилиндра 6 плунжерного насоса соединена втулка 15 с кольцевым выступом 16 и отверстием 17.
К втулке 15 прикреплены цилиндр 18 поршневого насоса и экран 19, соединенные с муфтой 20. В муфте 20 размещены приемный клапан 21 плунжерного насоса, приемный 22 и нагнетательный 23 клапаны поршневого насоса. В муфте 20 выполнены входной 24 и сливной 25 каналы, входной 26 и сливной 27 каналы нагнетательного клапана 23 поршневого насоса, каналы приемного клапана 21 плунжерного насоса, входной канал 28 приемного 22 клапана поршневого насоса. Муфта 20 соединена с пакером 5.
К верхнему пакеру 4 закреплен кожух 29, соединенный с муфтой 20. Кольцевым пространством 30 между кожухом 29 и экраном 19, сливной канал 27 нагнетательного клапана 23 поршневого насоса сообщен с затрубным пространством скважины выше места размещения верхнего пакера 4. Кольцевым пространством 31 между цилиндром 18 поршневого насоса и экраном 19, канал слива 25 приемного клапана 21 плунжерного насоса сообщен с подклапанной полостью 13.
На колонне штанг закреплен толкатель 32, выполненный в виде усеченной двухступенчатой шайбы с симметричными лысками 33. Длина меньшей ступени толкателя 32 обеспечивает постоянное скольжение меньшей ступени толкателя 32 по внутренней поверхности цилиндра 6, а кольцевый выступ большей ступени, уменьшенный лысками 33, предназначен для взаимодействия с верхней торцовой поверхностью плунжера 7 при движении колонны штанг 1 вниз.
На колонне штанг 1 закреплены толкатель 32, тарельчатый клапан 9 плунжера 7 и поршень 34 поршневого насоса. Толкатель 32 и тарельчатый клапан 9 соединены одиночной штангой и размещены по разные стороны от торцовых поверхностей плунжера 7, имеют возможность ограниченного перемещения вдоль плунжера 7. Поршень 34 имеет возможность продольного перемещения вдоль цилиндра 18 поршневого насоса.
Установка работает следующим образом.
При движении колонны штанг 1 вниз одновременно вниз перемещаются закрепленные на колонне штанг 1 поршень 34, тарельчатый клапан 9 и толкатель 32. При контакте толкателя 32 с верхней торцовой поверхностью плунжера 7 с колонной штанг 1 вниз перемещается и плунжер 7. Движение плунжера 7 вниз ограничено кольцевым выступом 16. Толкатель 32 и тарельчатый клапан 9 жестко соединены одиночной штангой, при контакте толкателя 32 с плунжером 7 тарельчатый клапан 9 отдаляется от нижней торцовой поверхности плунжера 7. Скважинная жидкость из подклапанной полости 13 по кольцевому зазору 12 свободно перетекает в полость 14 плунжера. Поршень 34 под действием веса колонны штанг 1 и гидростатического давления столба жидкости сжимает жидкость под поршнем 34, которая через канал 26 открывает нагнетательный клапан 23 и по каналу 27 поступает в межтрубное пространство 30 установки и далее в межтрубное пространство скважины выше места установки верхнего пакера 4. При движении колонны штанг 1 вниз происходит одновременное перемещение плунжера 7 вниз со свободным перетеканием скважинной жидкости через плунжер 7, сжатие и вынос скважинной жидкости из полости цилиндра 18 поршневого насоса в межтрубное пространство скважины выше места установки верхнего пакера 4.
При движении колонны штанг 1 вверх одновременно вверх перемещаются закрепленные на колонне штанг 1 поршень 34, тарельчатый клапан 9 и толкатель 32. Тарельчатый клапан 9 движется вверх до контакта конической поверхностью 10 с конической поверхностью 8 плунжера 7, в результате происходит перекрытие проходного сечения плунжера 7. После закрытия проходного сечения плунжера 7 при движении вверх колонны штанг 1 происходит перемещение столба жидкости над плунжером вверх, а в подклапанной полости цилиндра 6 плунжерного насоса создается область пониженного давления. Пластовая жидкость из верхнего пласта через входной канал 24, канал приемного клапана 21 по кольцевому пространству 31 установки попадает в подклапанную полость пониженного давления. При этом происходит всасывание пластовой жидкости в подклапанную полость 13 плунжерного насоса и нагнетание жидкости из цилиндра 6 над плунжером 7 в полость колонны труб 2. При движении поршня 34 поршневого насоса вверх с колонной штанг 1 под поршнем 34 создается область пониженного давления. Скважинная жидкость из нижнего пласта через входной канал 28 приемного клапана 22 поршневого насоса поступает в область пониженного давления под поршнем 34.
При реверсивном движении колонны штанг 1 происходит нагнетание скважинной жидкости из нижнего пласта в межтрубное пространство скважины, а жидкости из верхнего пласта в полость колонны труб 2.
Испытания установки в скважинных условиях показали ее высокую надежность, отказов работы и поломок не отмечено. Установка проста по конструкции, не содержит сложных и металлоемких элементов.
Применение предложенной установки позволит решить задачу повышения надежности работы установки и упростить ее конструкцию.