Устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды из скважины

 

Изобретение м.б. использовано в добыче обводненной нефти. Цель изобретения - повышение надежности и эффективности эксплуатации устройства при изменении соотношения нефти и воды в продукции скважины (С), преимущественно наклонной. В С установлены пакер и полый хвостовик (Х) 3, образующий сообщенный с последним кольцевой зазор, и переключатель потока с золотниковым элементом 7, поочередно сообщающим кольцевой зазор и полость 8 Х 3 с надпакерным пространством 9 С. Переключатель потока выполнен в виде двух сообщенных при помощи переходного патрубка 12 с радиальными каналами 13 цилиндров 14 и 15 с поршнями 16 и 17 соответственно, движущимися возвратно - поступательно. Поршень (П) 17 выполнен полым, а в Х 3 в верхней его части размещена перемычка 19, а в нижней - приемная камера. Патрубок 12 и цилиндр 15 с П 17 размещены под перемычкой 19, а цилиндр 14 с поршнем 16 - над последней. В П 17 выполнены выпускные окна 23 и впускное окно 25. В подпоршневой полости 24 и приемной камере размещены поплавки, перекрывающие соответственно окно 25 и впускной канал приемной камеры, причем поплавки выполнены из материала, к - рый имеет плотность, промежуточную между плотностями нефти и воды. Золотниковый элемент 7 имеет диаметр, меньший диаметров поршней 16 и 17, соединен с ними, установлен в патрубке 12 и поочередно сообщает радиальные каналы 13 и надпоршневую полость 22 П 17 с подпоршневой полостью 27 П 16. Сообщение приемной камеры с кольцевым зазором и внутренней полостью 8 Х 3, подпоршневой полости 24 П 17 с упомянутым зазором и надпоршневой полостью 26 П 16, а подпоршневой полости 27 последнего с надпакерным пространством 9 С, и подключение радиальных каналов 13 к полости 8 обеспечивает поочередное откачивание расслоившихся нефти и воды без образования стойких эмульсий. Переключение элемента 7 осуществляется за счет перепада давления, действующего на один из поршней 16 или 17 и возникающего при перекрытии впускного канала приемной камеры или окна 25 одним из поплавков соответственно при нижнем и верхнем положениях границы раздела нефти и воды. Переключение потоков происходит автоматически вне зависимости от изменения содержания фаз в продукции С, одновременно исключена необходимость в перемещении Х 3 в наклонной С. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 042 А1 Ы 0".М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Ф

29

27

ЗФ

23

12

73

22

2Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4305905/25-29 (22) 16,07.87 (46) 30.05.89, Бюл. ¹ 20 (71) Башкирский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) M.Ä.Валеев, P.З.Ахмадишин, Э.M.Галеев, Ш.Х.Хамзин, А.Ш.Янтурин, Я.З.Лугаманов, Т.M.Вахитов, P.À.Зайнашев, К.Х,Мангушев и P. А.Мамлеев (53) 622.276.53(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1211460, кл. F 04 D 13/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1335677, кл. Е 21 В 43/00, 1985. SO 4 Е 21 В 43/00 F 04 D 13/10

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО

РАЗДЕЛЬНОГО ОТБОРА НЕФТИ И ВОДЫ ИЗ

СКВАЖИНЫ (57) Изобретение м.б. использовано в добыче обводненной нефти. Цель изобретения — повышение надежности и эффективности эксплуатации устройства при изменении соотношения нефти и воды в продукции скважины (С), преимущественно наклонной. В С установлены пакер и полый хвостовик (Х) 3, образующий сообщенный с последним кольцевой зазор, и переключатель потока с золотниковым элементом 7, по, очередно сообщающим кольцевой зазор

1483042 и полость 8 Х 3 с надпакерным пространством 9 С. Переключатель потока выполнен в виде двух сообщенных при помощи переходного патрубка 12 с радиальными каналами 13 цилиндров 14 и 15 с поршнями 16 и 17 соответст- . венно, движущимися, возвратно-поступательно. Поршень (П) 17 выполнен полым, а в Х 3 в верхней его. части размещена перемычка 19, а в нижн йприемная камера. Патрубок 12 и цилиндр 15 с П 17 размещены под перемычкой 19, а цилиндр 14 с поршнем.

16 — над последней. В П 17 выполнены выпускные окна 23 и впускное окно 25. В подпоршневой полости 24 и приемной камере размещены поплавки, перекрывающие соответственно окно 25 .и впускной канал приемной камеры,причем поплавки выполнены из материала, к-рый имеет плотность, промежуточную между плотностями нефти и воды. 3олотниковый элемент 7 имеет диаметр, меньший диаметров поршней 16 и 17, соединен с ними, установлен в патрубке 12 и поочередно сообщает радиальные каналы 13 и надпоршневую по3

Изобретение относится к добыче обводненной нефти из скважин, преимущественно наклонных, оборудованных погружными насосными установками и предупреждения образования стойких 5 эмульсий.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности эксплуатации в наклонных скважинах при изменении соотношения нефти и воды в продукции скважины.

На фиг.1 представлено устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды в процессе откачивания нефти, общий вид; на фиг.2 — узел 1 на фиг.1; на фиг.3 — узел II на фиг.1, на фиг.4 — устройство в процессе откачивания воды, общий вид; на фиг.5узел Х на фиг.4; на фиг,б — узел II на фиг.4.

Устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды из скважины 1 (см.фиг.1,4) содержит палость 22 П.17 с подпоршневой полостью

27 П 16, Сообщение приемной камеры с кольцевым зазорм и внутренней полостью 8 Х 3, подпоршневой полости

24 П 17 с упомянутым зазором и надпоршневой полостью 26 П 16, а под.поршневой полости 27 последнего с надпаркерным пространством 9 С и подключение радиальных каналов 13 к полости 8 обеспечивает поочередное откачивание расслоившихся нефти и воды без образования стойких эмульсий. Переключение элемента 7 осуществляется за счет перепада давления, действующего на один из поршней 16 или 17 и возникающего при перекрытии впускного канала приемной . камеры или окна 25 одним из поплавков соответственно при нижнем и верхнем положениях границы раздела нефти и воды. Переключение потоков происходит автоматически вне зависимости от изменения содержания фаз в продукции С, одновременно исключена необходимость в перемещении Х 3 в наклонной С. 6 ил.

4 кер 2 и полый цилиндрический хвостовик 3, образующий со стенками 4 скважины 1 кольцевой зазор 5, который сообщен с хвостовиком 3 в его нижней части, а также переключатель 6 потока с золотниковым элементом 7, установленным с возможностью поочередного сообщения кольцевого зазора 5 и полости 8 хвостовика 3 с надпакерным пространством 9 скважины 1. Устройство снабжено поплавками 1О и 11, переключатель 6 потока выполнен в виде двух сообщенных при помощи переходного патрубка 12 с радиальными каналами 13 цилиндров 14 и 15 с поршнями

16 и 17 соответственно, установленными соосно хвостовику. 3 с возможностью возвратно-поступательноro перемещения. Один из поршней 17 выполнен полым, хвостовик 3 заглушен со стороны нижнего торца 18 и снабжен перемычкой

19 и приемной камерой 20 с впускным каналом 21, установленными соответст1483042 6 венно в его верхней и нижней частях, переходный патрубок. 12 и цилиндр 15 с полым поршнем 17 размещены под пе- ремычкой 19, а второй цилиндр 14 с поршнем 16 — над перемычкой 19. Впускной канал 21 расположен в нижней части приемной камеры 20 и в нижнем поршне 17 со стороны напдпоршневой полости 22 выполнены выпускные окна

23, а со стороны подпоршневой по— лости 24 — впускное окно 25, причем поплавки 10 и 11 размещены соответственно в подпоршневой полости 24 нижнего поршня 17 и приемной камере

20 с возможностью перекрытия соответственно впускных окна 25 и канала

21 при верхнем и нижнем положениях границы раздела нефти и воды, материал поплавков 10 и 11 имеет плотность, промежуточную между плотностями нефти и воды, приемная камера

20 сообщена с кольцевым зазором 5, и через впускной канал 21 — с внутренней полостью 8 хвостовика 3, подпоршневая полость 24 нижнего поршня

17 — с кольцевым зазором 5 и надпоршневой полостью 26 верхнего поршня 16, подпоршневая полость 27 последнего — с надпакерным пространством 9 скважины 1, внутренняя полость

28 нижнего поршня 17 — с его надпоршневой и подпоршневой полостями 22 и

24 соответственно через выпускные и впускное окна 23 и 25 соответственно, радиальные каналы 13 переходного патрубка 12 подключены к внутренней полости 8 хвостовика 3, а золотниковый элемент 7 выполнен с диаметром

d, меньшим диаметров D, и П. поршней 16 и 17, соединен с ними и установлен в переходном патрубке 12 с возможностью поочередного сообщения радиальных каналов 13 и надпоршневой полости 22 нижнего поршня 17 с подпоршневой полостью 24 верхнего поршня 16,Для осуществления этого сообщения в золотниковом элементе 7 выполнены отверстия 29 и 30, соединенные каналом 31. Для ообщения подпоршневой полости 24 нижнего поршня 17 с надпоршневой полостью 26 верхнего поршня 16 служит сверление 32. Порш- ни 16 и 17 могут быть снабжены фиксаторами 33 и 34 соответственно, а подпоршневая полость 24 нижнего поршня 17 и приемная камера 20 — дренажными каналами соответственно 35 и

36. В верхнем цилиндре 14 в зоне раз15

55 ющая меньшую, чем вода, плотность, всплывает, а вода собирается в нижней части кольцевого зазора 5 и в полости 8 хвостовика 3. При работе насоса 41 жидкость иэ надпакерного пространства 9 по колонне подъемных труб 40 поступает на поверхность земли. При откачивании отстоявшейся неф- ти (см.фиг. 1, 2, 3) эолотниковый элемент 7 находится в крайнем нижнем положении, где может удерживаться фиксаторами .33 верхнего поршня. Нефть из верхней части кольцевого зазора 5 через канал 38 поступает в нижний цилиндр 15 переключателя 6 потока, откуда через впускное окно 25, внутреннюю полость 28 и выпускные окна 23 нижнего поршня 17 поступает в надпоршневую полость 22, а из нее — через отверстия 30, канал 31 и отверстия 29 золотникового элемента 7 и отверстия 37 верхнего цилиндра !4 поступает в надпакерное пространство

9 скважины 1. Поплавок 10, находящийся в нефти, занимает нижнее положение, а поплавок 11, находящийся в воде, — верхнее. Место откачиваемой нефти занимает вода, поступающая в скважину. Когда граница раздела нефти и воды поднимается до уровня канала 38, подпоршневая полость 24 заполнится водой, поплавок 10 поднимется и перекроет впускное окно 25 нижнего поршня 17, прекращая, таким образом, подвод жидкости в надпакерное пространство 9. Уровень жидкости и давление в последнем начнут снижаться, а давление в кольцевом зазоре 5 возрастать вследствие притока жидкости в скважину 1. Вследствие этого давление на поршень 17 снизу окажется болыпим, чем сверху, а поршень 16 будет уравновешен. Под действием возникающего усилия, когда величина возникшего усилия, направленного вверх, преодолеет сопротивление фиксаторов

33 и силы трения, эолотниковый элемент 7 с поршнями 16 и 17 переместит— мещения подпоршневой полости 27 выполнено отверстие 37. Кольцевой зазор

5 сообщен с подпоршневой полостью 24 нижнего поршня 17 посредством канала 38, а с приемной камерой 20 — канала 39 ° В скважине 1 на колонне подьемных труб 40 установлен насос 41.

Устройство работает следующим об1О разом.

В обводненной скважине нефть, име1483042 ся в верхнее положение (см.фиг.5), где будет удерживаться фиксаторами 34 поршня 17. Радиальные каналы 13 переходного патрубка 12 окажутся на5 против отверстий 30 золотникового элемента 7, Вода иэ нижней части кольцевого зазора 5 через канал 39 поступает в приемную камеру 20, а из нее через впускной канал 21 — во внутреннюю полость 8 хвостовика 3. Далее вода будет поступать через каналы 13, отверстия 30 канал 31 и отверстия

29 в подпоршневую полость 27 верхнего поршня 16, а-из нее — в над- 15 пакерное пространство 9 и в насос 41.

Вода, откачиваемая из кольцевого зазора 5, будет замещаться нефтью, которая заполнит также подпоршневую полость 24 нижнего поршня 17, а вода 20 будет удалена через дренажный канал

35, вследствие чего поплавок 10 займет нижнее положение. Подсасывание нефти в период откачивания воды предотвращается уплотнением между пере- 25 ходным патрубком 12 и золотниковым элементом 7, представляющими собой пару типа плунжер-цилиндр .

В процессе откачивания воды гра- 30 ница раздела жидкостей достигнет уровня канала 39, приемная камера

20 заполнится нефтью, поплавок 11 опустится и перекроет впускной канал 21 (показан пунктиром на фиг.6).

При продолжающемся откачивании жидкости насосом 41 давление в надпакерном пространстве 9 и подпоршневой полости 27 верхнего поршня 16 снизится, Давление в кольцевом зазоре 5 будет 40 расти за счет притока жидкости из пласта. Одновременно возрастет давление в полостях 24 и 26, .гидравлически связанных между собой (посредством сверления 32) и с кольцевым зазором 5. В результате возникнет перепад давления, действующий на разницы площадей верхнего поршня 16 и золотникового элемента 7. Когда этот перепад будет достаточным для преодо- 50 ления усилия фиксаторов 34 и сил трения, эолотниковый элемент 7 переместится в нижнее положение (см.фиг. 2) . и вновь начнется процесс откачивания нефти иэ верхней части кольцевого эа- 55 зора 5. При подъеме границы раздела жидкостей приемная камера 20 вновь заполнится водой и поплавок 11 переместится вверх.

Таким образом, переключение потоков происходит автоматически, вне зависимости от изменения содержания фаз в продукции, когда продолжительность каждого цикла откачивания изменяется.

Одновременно в наклонных скважинах предотвращается трение хвостовика 3, выполненного в прототипе плавающим, при перемещении об стенки 4 скважины

1. Такое выполнение устройства повышает надежность и эффективность эксплуатации в наклонных скважинах. формула изобретения

Устройство для периодического раздельного отбора нефти и воды из скважины, содержащее пакер и полый цилиндрический хвостовик, образующий со стенками скважины кольцевой зазор, который сообщен с хвостовиком в его нижней части, а также переключатель потока с золотниковым элементом, установленным с возможностью поочередного сообщения кольцевого зазора и полости хвостовика с надпакерным пространством скважины, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и эффективности экс— плуатации в наклонных скважинах при изменении соотношения нефти и воды в продукции скважины, устройство снабжено поплавками, переключатель пото— ка выполнен в виде двух сообщенных при помощи переходного патрубка с радиальными каналами цилиндров с поршнями, установленными соосно хвостовику с возможностью возвратно-поступательного перемещения, один из поршней выполнен полым, хвостовик заглушен со стороны нижнего торца и снабжен перемычкой и приемной камерой с впускным каналом, установленными со— ответственно в его верхней и нижней частях, переходный патрубок и цилиндр с полым поршнем размещены под перемычкой, а второй цилиндр с поршнем— над перемычкой, впускной канал расположен в нижней части приемной камеры и в нижнем поршне, со стороны надпоршневой полости выполнены выпускные окна, а со стороны подпоршневой полости — впускное окно, причем поплавки размещены в подпоршневой полости нижнего поршня и приемной камере с возможностью перекрытия соответственно впускных окна и канала при верхнем и нижнем положении гра1483042

Фиг. 4 ницы раздела нефти и воды, материал поплавков имеет платность, промежуточную между плотностями нефти и воды, приемная камера сообщена с кольцевым зазором и через впускной канал— с внутренней полостью хвостовика, подпоршневая полость нижнего поршня— с кольцевым зазором и надпоршневой полостью верхнего поршня, подпоршневая )g полость последнего — с надпакерным пространством скважины, внутренняя полость нижнего поршня — с его надпоршневой и подпоршневой полостями в соответственно через выпускные и впускное .окна, радиальные каналы переходного патрубка подключены к внутренней полости хвостовика, а золотниковый элемент выполнен с диаметром, меньшим диаметров поршней, соединен с ними и установлен в переходном патрубке с возможностью поочередного сообщения радиальных каналов и надпоршневой полости нижнего поршня с подпоршневой полостью верхнего поршня.

1483042

29

27

32

39

2f

Составитель Г. Бо гомольный

Редактор M. Бандура Техред A. Кравчук Корректор M.Màêñèìèëèêåö

Заказ 2793/26 Тираж 514 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101