УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ В ПЛАСТ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к установкам для закачки жидкости в пласт. В качестве жидкости может быть использована, например, пресная или подтоварная вода.
Из уровня техники известно техническое решение «Установка для закачки жидкости в пласт» (Патент РФ №139200, опубл. 10.04.2014), включающее следующие конструктивные узлы: наземный электродвигатель, установленный на верхней площадке рамы, узел подвода, вал которого соединен с валом электродвигателя, погружной центробежный насос, магнитную муфту с магнитным сепаратором, установленными на валу узла подвода, колонну насосно-компрессорных труб, разделитель колонн, гидравлический якорь, обратный клапан, переводник-центратор, аварийный разделитель колонн и пакер.
Недостатком известной установки является применения магнитной муфты для передачи вращения от вала наземного электродвигателя валу насоса, поскольку указанная муфта имеет низкий ресурс работы в жидкостях, содержащих ферромагнитные примеси. Кроме того стыковка колонны насосно-компрессорных труб с погружным центробежным насосом, согласно известной полезной модели, производится при помощи разделителя колонн, представляющего собой полый поршень с цилиндром. А применение указанного подвижного соединения уменьшает герметичность в месте стыковки, а самое главное, не позволяет контролировать давление жидкости закачки на выкиде насоса и производить растравливание давления перед демонтажом насоса.
Также известна полезная модель «Установка для закачки жидкости в пласт» (Патент РФ №92089, опубл. 10.03.2010), содержащая устьевую арматуру, электроприводной насос, электродвигатель, колонну насосно-компрессорных труб, обратный клапан, пакер, контейнер, соединенный неподвижно с устьевой арматурой и колонной насосно-компрессорных труб (НКТ). При этом электроприводной насос установлен внутри контейнера, а корпус насоса и контейнер выполнены с возможностью соединения неподвижно и герметично с устьевой арматурой, а вал указанного насоса через герметизирующее устройство выполнен с возможностью соединения с электродвигателем, расположенным на устьевой арматуре.
Недостатками известной установки по патенту РФ №92089 являются:
- отсутствие возможности контроля герметичности монтажа контейнера и обратного клапана насоса (обратный клапан всегда присутствует в конструкции насоса и предназначен для исключения обратного тока жидкости через насос при его остановке) до начала запуска насоса, в результате чего, при некачественной сборке контейнера или дефекте обратного клапана факт утечки жидкости будет выявлен только на этапе эксплуатации, что повлечет за собой остановку скважины и дополнительные затраты на работу бригады ремонта скважин по перемонтажу данных узлов;
- применение сложного по конструкции герметизирующего устройства, имеющего свой собственный вал, которое предназначено для передачи вращения от вала электродвигателя валу электроприводного насоса и для предотвращения утечек жидкости, что повышает металлоемкость установки в целом;
- отсутствие возможности контроля давления в затрубном пространстве скважины между стенками обсадной колонны и стенками контейнера, что не позволяет получать информацию о герметичности канала закачки: контейнер - колонна НКТ-пакер, а это негативно влияет на работоспособность предлагаемой установки в. процессе эксплуатации.
Установка по патенту РФ №92089 является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой и принята за прототип.
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение безопасности и надежности эксплуатации установки при закачке жидкости в пласт и снижение ее металлоемкости.
Технический результат, благодаря которому решается указанная задача, заключается в придании предлагаемой установке функции своевременного контроля герметичности узлов установки для закачки жидкости в пласт.
Дополнительным техническим результатом является упрощение ее конструкции, за счет обеспечения возможности соединения вала электродвигателя и вала электроприводного насоса напрямую.
Еще одним техническим результатом является придание заявляемой установке надежности эксплуатации, за счет обеспечения своевременного контроля за давлением в кольцевом пространстве скважины между обсадной колонной и стенками контейнера.
Поставленная задача решается заявляемой Установкой для закачки жидкости в пласт, включающей оснащенный обратным клапаном электроприводной насос, установленный внутри контейнера с образованием кольцевой полости, и гидравлический канал для жидкости, при этом электроприводной насос и верхняя часть контейнера выполнены с возможностью жесткого соединения с устьевой арматурой, а нижняя часть контейнера выполнена с возможностью жесткого соединения с насосно-компрессорной трубой, при этом вход электроприводного насоса выполнен с возможностью гидравлического сообщения с потоком закачиваемой жидкости через гидравлический канал, выполненный с возможностью его размещения в устьевой арматуре, при этом новым является то, что установка дополнительно снабжена узлом для проведения опрессовки, размещенным в нижней части контейнера, а кольцевая полость, образованная между стенками контейнера и электроприводного насоса, выполнена с возможностью гидравлического сообщения с дополнительным гидравлическим каналом, выполненным с возможностью его размещения в устьевой арматуре.
Узел для проведения опрессовки состоит из седла и клапана.
Вал электроприводного насоса выполнен с возможностью соединения с валом электропривода напрямую.
Вал электропривода снабжен уплотните'льным узлом.
Кольцевое пространство между обсадной колонной и стенками контейнера выполнено с возможностью гидравлического сообщения с отдельным дополнительным гидравлическим каналом, выполненным с возможностью его размещения в устьевой арматуре.
Благодаря тому, что в конструкцию контейнера дополнительно включен узел для проведения опрессовки, который устанавливается на нижнем конце контейнера, обеспечивается придание предлагаемой установке функции своевременного контроля герметичности узлов установки. Актуальность необходимости этой функции объясняется следующим. Поскольку в составе предлагаемой установки в качестве контейнера могут применяться обсадные трубы с резьбовыми соединениями (например, 7549 Н х м для труб ОТТМ 127x9,2 группы прочности Д по ГОСТ 632-80), контроль выполнения момента герметичного свинчивания которых не всегда возможен в промысловых условиях, а в составе электроприводного насоса всегда применяется обратный клапан, который предотвращает обратный ток жидкости через насос при отключении установки, и конструкция которого характеризуется высокой степенью отказности, то без проведения предварительной подачи давления во внутреннюю полость контейнера достоверная информация о герметичности данных узлов до запуска установки в работу отсутствует.
Применение узла опрессовки контейнера позволяет определять герметичность контейнера и обратного клапана насоса на этапе монтажа установки и, при необходимости, оперативно производить дозатягивание резьбовых соединений контейнера или замену обратного клапана насоса, что повышает надежность эксплуатации установки. Узел для проведения опрессовки может быть выполнен, например, в форме седла и клапана (возможны и другие конструкции этого узла, например, в виде разного типа заглушек). При этом седло устанавливается на нижнем конце контейнера, а перед проведением опрессовки в контейнер спускается клапан, который герметично закрывает проходной канал седла контейнера и извлекается из контейнера после окончания операции контроля герметичности.
Но введенный в конструкцию установки узел для проведения опрессовки может быть использован в предлагаемой установке только в тандеме с дополнительным (вторым) гидравлическим каналом, выполненным с возможностью его размещения в устьевой арматуре, который обеспечивает при проведении контроля герметичности гидравлическое сообщение потока жидкости с кольцевой полостью, образованной между стенками контейнера и стенками электроприводного насоса. Жидкость, закачиваемая в указанное кольцевое пространство, когда там присутствует узел опрессовки, создает избыточное давление и позволяет выявить утечки по резьбовым соединениям контейнера или обратному клапану насоса.
Так же в вариантном исполнении конструкции предлагаемой установки, с целью снижения металлоемкости, предлагается передачу вращательного движения от вала электропривода к валу электроприводного насоса осуществлять напрямую. При этом исключается использование герметизирующего устройства, как в прототипе, и предлагается устанавливать непосредственно на валу электропривода уплотнительный узел, который также выполняет герметизирующую и уплотняющую функцию. Такой вариант передачи вращения от электропривода к насосу уменьшает металлоемкость установки, поскольку позволяет не применять в ее составе отдельное сложное по конструкции герметизирующее устройство, а также уменьшить геометрические размеры узла соединения арматуры и электропривода, в котором размещалось герметизирующее устройство.
Благодаря тому, что кольцевое пространство между обсадной колонной и стенками контейнера может быть выполнено с возможностью гидравлического сообщения с дополнительным (третьим) гидравлическим каналом, выполненным с возможностью его размещения в устьевой арматуре, обеспечивается надежность эксплуатации заявляемой установки в целом, за счет того, что этот третий гидравлический канал используется для получения информации о давлении в затрубном пространстве скважины выше пакера. Данная информация позволяет контролировать герметичность контейнера, колонны НКТ и пакера, а так же их соединений в процессе эксплуатации. При повышении давления в затрубном пространстве выше пороговой технологической величины производится остановка работы установки, что предотвращает возможность повреждения обсадной колонны высоким давлением закачиваемой жидкости и повышает безопасность эксплуатации установки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами (Фиг. 1, 2, 3).
На Фиг. 1 представлен общий вид установки для закачки жидкости в пласт.
На Фиг. 2 представлена схема опрессовки контейнера и насоса с применением узла для проведения опрессовки.
На Фиг. 3 представлен вариант расположения уплотнительного узла на валу электропривода.
Установка для закачки жидкости в пласт содержит контейнер 1, внутри которого размещен электроприводной насос 2, с образованием кольцевой полости 3. Электроприводной насос 2 оснащен обратным клапаном (на чертеже не показан), обычно устанавливаемым на выходе указанного насоса 2, чтобы предотвратить обратный ток жидкости через насос при отключении установки. При этом вход электроприводного насоса 2 выполнен с возможностью гидравлического сообщения с потоком закачиваемой жидкости (не показан) через гидравлический канал 4, выполненный с возможностью его размещения в устьевой арматуре 5. А кольцевая полость 3 выполнена с возможностью гидравлического сообщения со вторым гидравлическим каналом 6,. выполненным с возможностью его размещения в устьевой арматуре 5. В нижней части контейнера 1 размещен узел 7 для проведения опрессовки, который может быть выполнен, например, в виде седла 8 и клапана 9 (Фиг. 2). Электроприводной насос 2 и верхняя часть контейнера 1 выполнены с возможностью жесткого и герметичного соединения с устьевой арматурой 5. А нижняя часть контейнера 1 выполнена с возможностью жесткого соединения с насосно-компрессорной трубой 10. Вал 11 электроприводного насоса 2 выполнен с возможностью соединения с валом 12 электропривода 13 напрямую, причем указанный вал 12 может быть снабжен уплотнительным узлом 14. Кольцевое пространство 15 между обсадной колонной 16 и стенками контейнера 1 выполнено с возможностью гидравлического сообщения с дополнительным (третьим) гидравлическим каналом 17, выполненным с возможностью его размещения в устьевой арматуре 5.
При размещении предлагаемой установки в скважине ее монтаж осуществляется в следующей последовательности:
1 - Последовательно соединяется и спускается в требуемый интервал скважины, оснащенной обсадной трубой 16, компоновка в составе: пакер 18, колонна насосно-компрессорных труб 10, контейнер 1 с узлом 7;
2 - Осуществляются посадка пакера 18 в требуемом интервале скважины;
3 - Во внутреннюю полость контейнера 1 спускается электроприводной насос 2;
4 - Производится сборка устьевой арматуры 5;
5 - На устьевую арматуру монтируется электропривод 13;
6 - Осуществляется соединение вала электропривода 12, с установленным на нем узлом уплотнения 13, и вала электроприводного насоса 11.
После завершения указанных сборочных операций предлагаемая установка для закачки жидкости в пласт готова к эксплуатации.
Установка работает следующим образом. Закачиваемая жидкость через канал 4 устьевой арматуры 5 подается на вход электроприводного насоса 2 (Фиг. 1). С выхода насоса 2 жидкость под давлением поступает в контейнер 1, проходит через полость колонны НКТ 10, пакер 18 и закачивается в пласт (не показан). Пакер 18 защищает обсадную колонну 16 от воздействия высокого давления закачиваемой жидкости. Контроль и растравливание давления закачки осуществляется через канал 6 устьевой арматуры 5. Контроль герметичности контейнера 1, колонны НКТ 10 и пакера 18 осуществляется через канал 17 устьевой арматуры 5.
При проведения опрессовки контейнера 1 в процессе монтажа установки до начала спуска электроприводного насоса 2 в его внутреннюю полость спускается клапан 9, который герметично перекрывает внутренний канал седла 8. Далее во внутреннюю полость контейнера 1 монтируется насос 2 (Фиг. 2), после чего через канал 6 в кольцевую полость 3 закачивается жидкость под давлением. По изменению параметра давления делается вывод о герметичности или негерметичности контейнера 1 и обратного клапана насоса 2. По окончанию операции опрессовки из внутренней полости контейнера 1 последовательно поднимают насос 2 и клапан 9. После этого производят повторный спуск насоса 2 в контейнер 1, и осуществляют последующий монтаж наземной части установки.
В вариантном исполнении (Фиг. 3) передача вращения от вала электропривода 12 валу насоса 11 осуществляется напрямую. При этом уплотнительный узел 14 устанавливается непосредственно на валу электропривода 12. Такое исполнение узла, предназначенного для предотвращения утечек жидкости в процессе эксплуатации, позволяет упростить конструкцию установки и уменьшить размеры узла соединения арматуры 5 и электропривода 13.
Таким образом, повышены безопасность и надежность эксплуатации предлагаемой установки для закачки жидкости в пласт, за счет обеспечения возможности контроля герметичности ее узлов, а так же снижена металлоемкость установки, за счет упрощения ее конструкции.