УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ В НИЖНИЙ ПЛАСТ И ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ ВЕРХНЕГО ПЛАСТА

Предложение относится к технике и технологии одновременного отбора продукции из одного пласта и нагнетанию жидкости в другой пласт скважины.
Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство SU №283120, Е21В 43/00, опубл. БИ №31 от 06.10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.
Недостатками данной конструкции являются:
во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, не более +25°С. Увеличение температуры воды до 35-40°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;
во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.
Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того, с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.
Также известна установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е21В 43/00, 1986 г. опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием нагнетательного и всасывающего клапанов, установленных в составе колонны труб, верхнего и нижнего датчиков уровня, емкости, станция управления для перекточения направления вращения электродвигателя;
во-вторых, насос выполнен в поверхностном исполнении, и поэтому чем меньше пластовое давление и ниже находится водоносный пласт от поверхности, тем ниже эффективность его использования;
в-третьих, установка не позволяет производить одновременный отбор продукции из одного пласта и нагнетать жидкость в другой пласт скважины.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в нижний пласт и добычи нефти из верхнего пласта в скважине (патент RU №2323329, Е21В 43/14, опубл. БИ №12 от 27.04.2008 г.), содержащая колонну труб с пакером, установленным между пластами, насос, при этом колонна труб выше верхнего пласта снабжена самоуплотняющимся пакером не пропускающим сверху вниз, а между пакерами - внутренней герметичной перегородкой, при этом насос выполнен погружным плунжерным, установленным в колонну труб выше перегородки, причем пространство колонны труб между насосом и перегородкой сообщено с верхним пластом, а заколонное пространство колонны труб выше самоуплотняющегося пакера с нижним пластом, при этом пакер выполнен в виде эластичной манжеты, поджимаемым снизу перфорированным хвостовиком при его опоре на забой, который снаружи телескопически надет на низ колонны труб с возможностью ограниченного перемещения вверх.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей (дополнительного пакера, перфорированного хвостовика и т.д.);
- во-вторых, закачка жидкости в нижний водоносный пласт производится по обсадной колонне, при этом, чем выше давление закачки жидкости тем, выше давление на стенки обсадной колонны, что при превышение допустимого давления на стенки обсадной колонны может привести к ее разрыву (нарушению) особенно в старых скважинах
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции установки с возможностью закачки жидкости в нижний пласт по отдельной гидравлической линии, исключив при этом взаимодействие закачиваемой жидкости со стенками обсадной колонны скважины..
Указанная задача решается установкой для закачки жидкости в нижний пласт и добычи нефти из верхнего пласта, содержащая основную колонну труб с пакером,
установленным между пластами, внутренней герметичной перегородкой, установленной в основной колонне труб, плунжерный насос, размещенный в колонне труб выше перегородки, причем пространство основной колонны труб между насосом и перегородкой сообщено с верхним пластом.
Новым является то, что основная колонна труб снаружи концентрично снабжена дополнительной колонной труб снизу жестко и герметично соединенной с основной колонной труб, причем межколонное пространство между основной и дополнительной колоннами труб сообщено через заколонное пространство колонны труб ниже пакера с нижним пластом.
На фигуре схематично изображена установка для закачки жидкости в нижний пласт и добычи нефти из верхнего пласта.
Установка для закачки жидкости в нижний пласт 1 и добычи нефти из верхнего пласта 2 в скважине 3 содержит основную колонну труб 4 с пакером 5, установленным между водоносным 1 и нефтеносным 2 пластами. Насос 6 выполнен плунжерным и концентрично установлен в составе основной колонны труб 4. Насос 6 состоит из плунжера 7 со сквозными продольными каналами 8 и клапана 9, при этом поршень 7 жестко соединен с колонной насосных штанг 10. В основной колонне труб 4 установлена внутренняя герметичная перегородка 11. Плунжерный насос 6 размещен в основной колонне труб выше перегородки 11, причем пространство 12 основной колонны труб 4 между насосом 6 и перегородкой 11 сообщено с верхним пластом 2
Основная колонна труб 4 снаружи концентрично снабжена дополнительной колонной труб 13 снизу жестко и герметично соединенной с основной колонной труб 4, причем кольцевое межколонное пространство 14 между основной 4 и дополнительной 15 колоннами труб сообщено через радиальное отверстие 15′, выполненное в основной колонне труб 4 через заколонное пространство 15 ниже пакера 5 с нижним пластом 1.
Пространство 12 основной колонны труб 4 между насосом 6 и перегородкой 11 сообщено с верхним пластом 2 посредством радиальных каналов 16, выполненных в основной 4 и дополнительной 13 колоннах труб напротив верхнего пласта 2.
Установка работает следующим образом.
Перед запуском установки работы производят ее монтаж в скважине 3. Для этого сначала в скважину 3 спускают основную колонну труб 4 с пакером 5, после чего сажают пакер 5 в скважине между нижним 1 и верхним 2 пластами. После этого в скважину 3 концентрично основной колонне труб 4 спускают дополнительную колонну труб 13, после чего герметично фиксируют нижний конец дополнительной колонны труб 13 относительно основной колонны труб 4 в скважине 3. Перед запуском установки в работу
производят компоновку установки в скважине 3, как показано на фигуре, после чего обвязывают на устье скважины 3 верхние концы основной 4 и дополнительной 13 колонн труб, причем верхний конец основной колонны труб 4 соединяют с выкидной линией (на фиг. не показано), а межколонное пространство 14 на устье скважины 3 соединяют с нагнетательной линией (на фиг. не показано).
После чего запускают установку в работу, при этом для добычи нефти из нефтеносного пласта 2 с устья скважины посредством колонны насосных штанг 10 приводят в действие плунжера 7 плунжерного насоса 6, установленного концентрично внутри основной колонны труб 4. Плунжер 7 совершает относительно основной колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение. В процессе движения плунжер 7 вверх происходит всасывание нефти из нефтеносного пласта 2 через радиальное отверстие 16 в пространство 12 основной колонны труб 4 между плунжерным насосом 6 и перегородкой 11, при этом клапан 9 плунжерного насоса 6 закрыт.
Далее происходит перемещение насосных штанг 19 и жестко соединенного с ним плунжер 7 плунжерного насоса 6 вниз, при этом клапан 9 плунжерного насоса 6 открывается и происходит заполнение пространства 17 основной колонны труб 4 выше плунжера 7 через внутреннее пространство последнего и его сквозные продольные каналы 8. В дальнейшем цикл работы плунжерного насоса 6 повторяется, при этом происходит заполнение нефтью пространства 17 основной колонны труб 4 выше поршня 9 плунжерного насоса 6 и при достижении уровня нефти в колонне труб 4 устья скважины 3 происходит поступление нефти в выкидную линию. Таким образом, происходит процесс добычи нефти из нефтеносного пласта 2, а одновременно с этим может происходить закачка жидкости (например, сточной воды) в нижележащий пласт 1 скважины 3 по нагнетательной линии (на фиг. не показано) с устья скважины 3 в кольцевое межколонное пространство 14 и через радиальное отверстие 15′ и далее через внутренне пространство основной колонны труб 4 ниже перегородки 7 с заколонным пространством 15 ниже пакера 5, по мере заполнения которого жидкость закачивается в пласт 1 (в зависимости от его приемистости и установленного давления нагнетания).
Предлагаемая установка для закачки жидкости в нижний пласт и добычи нефти из верхнего пласта имеет простую конструкцию, кроме того установка обладает возможностью закачки жидкости в нижний пласт по отдельной гидравлической линии, исключив при этом взаимодействие закачиваемой жидкости со стенками обсадной колонны скважины, что в свою очередь позволяет избежать разрушения стенок обсадной колонны из-за превышения давления закачки выше допустимого на стенки обсадной колонны.