УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВУХ ПЛАСТОВ

Полезная модель относится к насосным установкам для раздельной эксплуатации нескольких пластов и может быть использована в нефтяной промышленности, в том числе при подъеме из скважины высоковязкой продукции.
Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (см. патент RU 2221136, Е21В 43/14, 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 (см. патент RU 72720, Е21В 43/14, 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 предлагаемой установке для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов по технической сущности является установка скважинная штанговая насосная с насосом двойного действия (см. патент RU 63864, Е21В 43/38, 2007), содержащая насос, спускаемый на колонне труб в обсадную колонну, пакер, расположенный между вскрытыми пластами и разобщающий межтрубное пространство, причем насос, выше и ниже которого над пакером расположены верхнее и нижнее входные отверстия с клапанами, снабжен поршнем, при этом выход насоса сверху посредством колонны труб сообщен через верхний выходной клапан с устьем скважины, а выход насоса снизу - через нижний выходной клапан с подпакерным пространством, выше насоса установлен дополнительный цилиндр с плунжером, соединенным с поршнем, который выполнен большего диаметра, и оснащенным верхним выходным клапаном.
Известная установка не позволяет производить раздельный подъем на поверхность продукции из двух пластов и затруднен ход колонны штанг вниз, особенно при подаче высоковязкой продукции.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение раздельного подъема на устье скважины продукции из двух пластов за счет использования межтрубного пространства в качестве канала для подъема продукции нижнего пласта, облегчение хода колонны штанг вниз за счет увеличенного проходного сечения верхнего выходного клапана и более полного использования веса столба жидкости в колонне насосно-компрессорных труб.
Поставленная техническая задача решается тем, что в предлагаемой установке для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащей колонну штанг и колонну насосно-компрессорных труб, расположенную в обсадной колонне с образованием межтрубного пространства, которое разобщено пакером, расположенным между вскрытыми пластами и насос, выше и ниже которого расположены верхние и нижние входные отверстия с клапанами, снабжен поршнем, выполненным с возможностью возвратно-поступательного движения, при этом выход насоса сверху посредством колонны насосно-компрессорных труб сообщен через верхний выходной клапан с устьем скважины, дополнительный цилиндр с плунжером, установленный выше насоса, а выше верхнего пласта межтрубное пространство разобщено дополнительным пакером, выход насоса снизу сообщен с межтрубным пространством выше дополнительного пакера, а посредством него с устьем скважины, нижнее входное отверстие расположено под пакером, а верхнее входное отверстие - между пакерами, плунжер выполнен большего диаметра и оснащен шток-клапаном с толкателем, соединенным сверху с колонной штанг, а снизу - с поршнем.
Проведенные исследования показали, что разобщение межтрубного пространства выше верхнего пласта дополнительным пакером, сообщение выхода насоса снизу с межтрубным пространством выше дополнительного пакера, а посредством него с устьем скважины, расположение нижнего входного отверстия под пакером, а верхнего входного отверстия между пакерами позволяет поднимать продукцию нижнего пласта на поверхность не смешивая ее с продукцией верхнего пласта, поднимаемой по колонне насосно-компрессорных труб, за счет подъема продукции нижнего пласта по межтрубному пространству выше дополнительного пакера сообщенному через насос с нижним пластом.
Выполнение плунжера большим диаметром и оснащение его шток-клапаном с толкателем, соединенным сверху с колонной штанг, а снизу с поршнем позволяет облегчить ход колонны штанг вниз за счет снижения гидравлического сопротивления в шток-клапане, а также воздействия веса столба жидкости в колонне насосно-компрессорных труб на поршень, совершающий нагнетание.
Совокупность отличительных признаков предлагаемой установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов позволяет осуществлять раздельный подъем продукции из двух пластов на устье скважины и облегчить ход вниз колонны штанг и поршня, совершающего нагнетание.
Из патентной и научно-технической литературы нам неизвестна заявляемая совокупность отличительных признаков. Следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию "изобретательский уровень".
На фигуре схематически представлена установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов.
Установка содержит насос с цилиндром 1 и поршнем 2, выше которого установлен дополнительный цилиндр 3 большего диаметра с плунжером 4, спущенный на колонне насосно-компрессорных труб 5 в обсадную колонну 6. Шток-клапан 7 с верхним выходным клапаном 8, расположенным ниже плунжера 4, и толкателем 9, расположенным выше плунжера 4, сверху соединен с колонной штанг 10, а снизу - с поршнем 2. Межтрубное пространство разобщено пакером 11 и дополнительным пакером 12, расположенными между нижним 13 и верхним 14, а также выше верхнего 14 продуктивного пласта соответственно. Вход насоса снизу сообщен через нижний входной клапан 15 с подпакерным пространством, а выход насоса снизу - через нижний выходной клапан 16 с надпакерным межтрубным пространством, и через него с устьем скважины. Вход насоса сверху сообщен через верхний входной клапан 17 с межпакерным пространством, а выход насоса сверху - через верхний выходной клапан 8 шток-клапана 7 посредством колонны насосно-компрессорных труб 5 с устьем скважины.
Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов работает следующим образом.
При ходе колонны штанг 10 вверх, движется вверх и соединенный с ней шток-клапан 7 и поршень 2, при этом верхний выходной клапан 8 перекрывает проходное сечение между ним и нижним торцом плунжера 4 и поднимает плунжер 4 вверх вместе с жидкостью, находящейся над ним в колонне насосно-компрессорных труб 5 к устью скважины, в полости цилиндров 1 и 3 между поршнем 2 и плунжером 4 за счет разности их диаметров образуется разряжение, и верхний входной клапан 17 под действием давления в межпакерном пространстве открывается, в результате чего продукция верхнего пласта 14 из межпакерного пространства поступает в эту полость, а в полость цилиндра 1 под поршень 2 поступает продукция из нижнего пласта 13 через нижний входной клапан 15, открывшийся за счет перепада давления между давлением в нижнем пласте 13 и разряжением в полости цилиндра 1 под поршнем 2, при закрытом нижнем выходном клапане 16, закрывшемся за счет перепада давления между давлением в надпакерном пространстве и разряжением в полости цилиндра 1 под поршнем 2.
При ходе колонны штанг 10 вниз, движется вниз и шток-клапан 7 и поршень 2, при этом за счет разности диаметров в полости цилиндров 1 и 3 между плунжером 4 и поршнем 2 повышается давление и за счет перепада давления закрывается верхний входной клапан 17, за счет трения плунжера 4 о внутреннюю поверхность цилиндра 3 плунжер 4 остается на месте до тех пор, пока толкатель 9 не начнет перемещать его вниз, и жидкость через открывшееся проходное сечение между торцом плунжера 4 и верхним выходным клапаном 8 и полость плунжера 4 перетекает в полости цилиндра 3 из под плунжера 4 в полость цилиндра 3 над плунжером 4, а в полости цилиндра 1 под поршнем 2 повышается давление и за счет перепада давления закрывается нижний входной клапан 15 и открывается нижний выходной клапан 16, через который из полости цилиндра 1 под поршнем 2 продукция нижнего пласта 13 поступает в надпакерное межтрубное пространство и по нему к устью скважины.
Ход колонны штанг 10 вверх обеспечивается за счет тягового усилия привода установки (на фиг. не показан), а вниз за счет веса колонны штанг 10 и веса столба жидкости в колонне насосно-компрессорных труб 5 действующего на поршень 2.
Технико-экономические преимущества предлагаемого решения заключаются в повышении эффективности и надежности установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов за счет раздельного подъема продукции двух пластов на устье скважины и облегчения хода колонны штанг вниз, что особенно актуально при подъеме высоковязкой продукции.