Способ одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов скважины насосной установкой с приводом на устье

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов скважины без смешивания продукции пластов. Обеспечивает расширение технологических возможностей за счет возможности перекачки длительное время продукции пластов, содержащих твердые механические частицы. Сущность изобретения: способ включает спуск и установку в скважине пакера между пластами, технологической колонны и лифтовой колонны, насосной установки с верхним и нижним насосами, соединенными штоком, а с устьевым приводом - штангами. При этом входы верхнего и нижнего насосов сообщены соответственно с надпакерным пространством и подпакерным пространством через всасывающий клапан, а выходы - с технологической колонной и колонной лифтовых труб. Придают рабочее движение устьевым приводом через полые штанги насосам и поднимают продукцию нижнего и верхнего пластов на поверхность по лифтовой и технологической колоннам. Насосную установку снабжают верхним и нижним винтовыми насосами, корпусы насосов спускают в составе лифтовой колонны, между которыми ниже сообщения с надпакерным пространством на лифтовой колонне сверху вниз установлены втулка с тарированным продольным каналом и пустотелый переводник, оснащенный дополнительным входом в виде выполненной на верхней поверхности входной воронки с гильзой, размещенной в полости переводника. В скважину параллельно лифтовой колонне спускают технологическую колонну, оснащенную снизу концевиком, до герметичного взаимодействия концевика с гильзой и сообщения с полостью переводника. В лифтовую колонну спускают на штангах соответствующие насосам верхний и нижний винты, соединенные штоком, который дополнительно оснащают глухим плунжером. Диаметры винтов и плунжера изготовлены уменьшающимися сверху вниз для прохода через не соответствующие им корпусы и втулку во время спуска, который прекращают после взаимодействия верхнего и нижнего винтов с соответствующими им корпусами насосов. Плунжер герметично перекрывает продольный канал втулки, отсекая выход нижнего насоса от входа верхнего насоса. Устьевым приводом винтам придают вращательное движение, в результате продукцию нижнего пласта через подпакерное пространство, всасывающий клапан, полость переводника посредством нижнего винтового насоса по технологической колонне поднимают на поверхность. Продукцию верхнего пласта через надпакерное пространство, лифтовую колонну посредством верхнего винтового насоса поднимают на поверхность. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам одновременной раздельной эксплуатации двух пластов скважины без смешивания продукции пластов.

Известна «Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине (варианты)» (патент ПМ RU №59138, Е21В 43/14, опубл. Бюл. №34 от 10.12.2006 г.), при помощи которой осуществляется способ одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, включающий спуск и установку в скважине пакера между пластами, лифтовой колонны, оснащенной верхним и нижним плунжерными насосами с полыми штангами, соединенными с устьевым приводом, входы которых сообщены соответственно с надпакерным и подпакерным пространствами, а выходы - соответственно с колонной лифтовых труб посредством обводного канала (байпаса) и с полыми штангами через полый плунжер верхнего насоса, придание возвратно-поступательного движения устьевым приводом через полые штанги плунжерам, поднятие продукции нижнего пласта через всасывающий и нагнетательный клапаны, а также нижний и верхний плунжеры по полым штангам на поверхность, при этом поднятие продукции верхнего пласта через всасывающий клапан, установленный в сообщение с надпакерным пространством, нагнетательный клапан, установленный в байпас по колонне лифтовых труб на поверхность.

Недостатками данного способа являются наличие элементов «труба в трубе», то есть полые штанги в колонне лифтовых труб, которые по сравнению с параллельными трубами более дорогие и материалоемкие, при этом плунжерные насосы имеют низкий ресурс при работе с жидкостями, содержащими большое количество механических частиц, что делает невозможным использование длительное время таких насосов для перекачки продукции пластов, содержащих подобные частицы, также низкий коэффициент полезного действия (КПД) верхнего насоса, так как у него работает на подъем продукции верхнего пласта только разница в площадях плунжеров верхнего (большего) и нижнего насосов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является «Двухлифтовая дифференциальная штанговая насосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации скважин» (патент ПМ RU №70323, F04D 13/00, опубл. Бюл. №2 от 20.01.2008 г.), при помощи которой способ одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине включает спуск и установку в скважине пакера между пластами, технологической колонны и лифтовой колонны, верхний и нижний плунжерные насосы, соединенные полым штоком, а с устьевым приводом - штангами, при этом входы верхнего и нижнего насосов сообщены соответственно с надпакерным и подпакерным пространствами через всасывающие клапаны, а выходы через нагнетательные клапаны - соответственно с технологической колонной и колонной лифтовых труб через полый плунжер верхнего насоса, придание возвратно-поступательного движения устьевым приводом через полые штанги плунжерам, поднятие продукции нижнего пласта через всасывающий и нагнетательный клапаны нижнего насоса, а также нижний и верхний плунжеры, полый шток по лифтовой колонне труб на поверхность, при этом поднятие продукции верхнего пласта через всасывающий клапан и нагнетательный клапаны по технологической колонне на поверхность.

Недостатками данного способа являются сложный спуск параллельных труб, так как не решен вопрос их поочередного спуска, плунжерные насосы, которые имеют низкий ресурс при работе с жидкостями, содержащими большое количество механических частиц, что делает невозможным использование длительное время таких насосов для перекачки продукции пластов, содержащих подобные частицы, также низкий коэффициент полезного действия (КПД) верхнего насоса, так как у него работает на подъем продукции верхнего пласта только разница в площадях плунжеров верхнего (большего) и нижнего насосов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов скважины с расширенными технологическими возможностями за счет возможности перекачки длительное время продукции пластов, содержащих твердые механические частицы, благодаря винтовым насосам, с более эффективным использованием возможностей насосов из-за разделения зон их работы и упрощением спуско-подъемных операций параллельных труб за счет возможности их поочередного спуска и подъема.

Техническая задача решается способом одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов скважины насосной установкой с устьевым приводом на устье, включающим спуск и установку в скважине пакера между пластами, технологической колонны и лифтовой колонны, насосной установки с верхним и нижним насосами, соединенными штоком, а с устьевым приводом - штангами, при этом входы верхнего и нижнего насосов сообщены соответственно с надпакерным пространством и подпакерным пространством через всасывающий клапан, а выходы - с технологической колонной и колонной лифтовых труб, придание рабочего движения устьевым приводом через полые штанги насосам, поднятие продукции нижнего пласта и верхнего пластов на поверхность по лифтовой и технологической колоннам.

Новым является то, что насосную установку снабжают верхним и нижним винтовыми насосами, корпусы насосов спускают в составе лифтовой колонны, между которыми ниже сообщения с надпакерным пространством на лифтовой колонне сверху вниз установлены втулка с тарированным продольным каналом и пустотелый переводник, оснащенный дополнительным входом в виде выполненной на верхней поверхности входной воронки с гильзой, размещенной в полости переводника, затем в скважину параллельно лифтовой колонне спускают технологическую колонну, оснащенную снизу концевиком, до герметичного взаимодействия концевика с гильзой и сообщения с полостью переводника, далее в лифтовую колонну спускают на штангах соответствующие насосам верхний и нижний винты, соединенные штоком, который дополнительно оснащают глухим плунжером, при этом диаметры винтов и плунжера изготовлены уменьшающимися сверху вниз для прохода через не соответствующие им корпусы и втулку во время спуска, который прекращают после взаимодействия верхнего и нижнего винтов с соответствующими им корпусами насосов, причем плунжер герметично перекрывает продольный канал втулки, отсекая выход нижнего насоса от входа верхнего насоса, после чего устьевым приводом винтам придают вращательное движение, в результате продукция нижнего пласта через подпакерное пространство, всасывающий клапан, полость переводника посредством нижнего винтового насоса по технологической колонне поднимается на поверхность, а продукция верхнего пласта через надпакерное пространство поступает посредством верхнего винтового насоса в лифтовую колонну, по которой поднимается на поверхность.

На Фиг.1 изображена схема установки для реализации способа.

На Фиг.2 изображен переводник, соединенный с лифтовой и технологической колоннами.

Насосная установка с приводом на устье (не показаны) для одновременной раздельной эксплуатации верхнего 1 (Фиг.1) и нижнего 2 пластов скважины 3 содержит пакер 4 с проходным каналом 5, устанавливаемый между пластами 1 и 2, лифтовую колонну 6 с хвостовиком 7 внизу, оснащенным снизу фильтром 8 и выполненным с возможностью герметичного взаимодействия выше фильтра 8 с проходным каналом 5 пакера 4, верхним 9 и нижним 10 корпусами соответствующих насосов, между которыми в составе лифтовой колонны 6 размещены втулка 11 с соответствующим тарированным продольным каналом 12 и пустотелый переводник 13 (Фиг.2), оснащенный дополнительным входом в виде выполненной на верхней поверхности входной воронки 14 с гильзой 15, размещенной 16 в полости переводника 13. Причем между верхней втулкой 11 (Фиг.1) и верхним корпусом 9 выполнены каналы 17, сообщающие внутритрубное пространство 18 лифтовой колонны труб 6 с надпакерным пространством 19. Внутри колонны лифтовых труб 6 в соответствующих верхнем 9 и нижнем 10 корпусах размещены соответствующие верхний 20 и нижний 21 винты насосов, соединенные между собой штоком 22, а с устьевым приводом - штангой 23. Шток 22 оснащен глухим плунжером 24, выполненным с возможностью соответствующего герметичного взаимодействия с каналом 12 втулки 11. При этом диаметры винтов 20 и 21 и плунжера 24 изготовлены уменьшающимися сверху вниз для прохода через не соответствующие им корпусы и втулку во время спуска, который прекращают после взаимодействия верхнего 20 и нижнего 21 винтов с соответствующими им корпусами 9 и 10 насосов, причем плунжер 24 герметично перекрывает продольный канал 12 втулки 11, отсекая выход нижнего насоса от входа верхнего насоса. Между хвостовиком 7 и нижним корпусом 10 установлен всасывающий клапан 25 для отсечения надпакерного 19 и подпакерного 26 пространств друг от друга во время спуска или подъема штанг 23 с винтами 20 и 21 и плунжером 24. Параллельно лифтовой колонне 6 размещена технологическая колонна 27 (Фиг.2), оснащенная снизу концевиком 28, взаимодействующим герметично с гильзой 15 переводника 13. Сверху штанги 23 (Фиг.1) соединены с устьевым приводом (на Фиг.1 не показан). Лифтовая 6 и технологическая 27 колонны оснащены устьевой обвязкой (на Фиг.1 не показана), по которой продукция пластов 1 и 2 отбирается.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно анализируют продуктивности верхнего 1 и нижнего 2 пластов, подбирают насосную установку, содержащую верхний и нижний винтовые насосы с соответствующей производительности для откачки продукции соответствующих им пластов 1 и 2. В скважине 3 между пластами 1 и 2 устанавливают пакер 4 с проходным каналом 5. После чего в скважину 3 спускают лифтовую колонну 6, оснащенную верхним 9 и нижним 10 корпусами винтовых насосов, втулкой 11 и переводником 13, а снизу - хвостовиком 7 с фильтром 8, до герметичного взаимодействия хвостовика 7 с проходным каналом 5 пакера 4. Для контроля правильной установки хвостовика 7 в проходном канале 5 пакера 4 по устьевому индикатору веса (на Фиг.1 не показан), лифтовая колонна над хвостовиком 7 может оснащаться наружным ограничителем (на Фиг.1 не показан), опирающимся при установке хвостовика 7 на пакер 4, показывая при этом снижение веса лифтовой колонны труб 6 на устьевом индикаторе веса. После фиксации колонны лифтовых труб 6 на устье скважины 3 параллельно ей спускают технологическую колонну 27 до герметичного ввода ее концевика 28 (Фиг.2) посредством воронки 14, облегчающей попадание, в гильзу 15 переводника 13, сообщая при этом внутреннюю полость el5 переводника 13 с технологической колонной 27. Для контроля правильной установки концевика 28 в гильзе 15 по устьевому индикатору веса (на Фиг.1 не показан) концевик 28 сверху оснащается наружным упором 27, опирающимся при установке на верхнюю кромку гильзы 15, зафиксированной в переводнике 13, показывая при этом снижение веса технологической колонны 27 на устьевом индикаторе веса. Далее внутрь лифтовой колонны 6 (Фиг.1) спускают на штанге 23 последовательно соединенные штоком 22 снизу нижний винт 21, плунжер 24 и верхний винт 20, причем их наружные диаметры уменьшаются сверху вниз для возможности прохода во время спуска через не соответствующие им корпус 9 и втулку 11. Для контроля правильной установки в рабочем положении плунжера 24 и винтов 20 и 21 относительно соответствующих им втулки 11 и корпусов 9 и 10 по устьевому индикатору веса (не показан) колонна лифтовых труб под нижним корпусом 10 может оснащаться внутренним ограничителем (на Фиг.1 не показан), на который опирается нижний винт 21 при завершении спуска, показывая при этом снижение веса штанги 23 на устьевом индикаторе веса. В рабочем положении насосной установки плунжер 24 герметично перекрывает продольный канал 12 втулки 11, нижний винт 21 расположен в пределах нижнего корпуса 10, а верхний винт 20 - в пределах верхней обоймы 9.

После завершения установки штанге 23 придают устьевым приводом вращение, которое передается на верхний винт 20 и через шток 22 нижнему винту 21. В результате благодаря нижнему винту 21, вращающемуся в нижнем корпусе 10, продукция нижнего пласта 2 через подпакерное пространство 26 и фильтр 8 хвостовика 7 поступает во внутритрубное пространство 18 колонны лифтовых труб 6, а через всасывающий клапан 25 в район переводника 13 (Фиг.2), через полость 16 которого продукция нижнего пласта 2 поступает в технологическую колонну 27 и далее на поверхность. При этом благодаря верхнему винту 20 (Фиг.1), вращаемуся в верхней обойме 9, продукция верхнего пласта 1 из надпакерного пространства 19 через каналы 17 поступает во внутритрубное пространство 18 колонны лифтовых труб 6, по которой поднимается на поверхность. Наличие герметично установленного плунжера 24 в продольном канале 12 втулки 11 исключает смешивание продукций верхнего и нижнего пластов во внутритрубном пространстве 18 колонны лифтовых труб 6 и отделяет выход нижнего винтового насоса от входа верхнего винтового насоса, что повышает КПД работы верхнего насоса, исключая несанкционированные перетоки жидкости в технологическую колонну 27. При пропорциональном снижении продуктивности пластов 1 и 2 скорость вращения штока 23 в зависимости от этого снижения постепенно снижают.

Предлагаемый способ позволяет расширить технологические возможности за счет перекачки длительное время продукции пластов, содержащих твердые механические частицы, благодаря винтовым насосам, более эффективно использовать возможности насосов из-за разделения зон их работы, а также упростить спуско-подъемные операции параллельных труб за счет возможности их поочередного спуска и подъема лифтовой и технологической колонн.

Способ одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов скважины насосной установкой с устьевым приводом на устье, включающий спуск и установку в скважине пакера между пластами, технологической колонны и лифтовой колонны, насосной установки с верхним и нижним насосами, соединенными штоком, а с устьевым приводом - штангами, при этом входы верхнего и нижнего насосов сообщены соответственно с надпакерным пространством и подпакерным пространством через всасывающий клапан, а выходы - с технологической колонной и колонной лифтовых труб, придание рабочего движения устьевым приводом через полые штанги насосам, поднятие продукции нижнего пласта и верхнего пласта на поверхность по лифтовой и технологической колоннам, отличающийся тем, что насосную установку снабжают верхним и нижним винтовыми насосами, корпусы насосов спускают в составе лифтовой колонны, между которыми ниже сообщения с надпакерным пространством на лифтовой колонне сверху вниз установлены втулка с тарированным продольным каналом и пустотелый переводник, оснащенный дополнительным входом в виде выполненной на верхней поверхности входной воронки с гильзой, размещенной в полости переводника, затем в скважину параллельно лифтовой колонне спускают технологическую колонну, оснащенную снизу концевиком, до герметичного взаимодействия концевика с гильзой и сообщения с полостью переводника, далее в лифтовую колонну спускают на штангах соответствующие насосам верхний и нижний винты, соединенные штоком, который дополнительно оснащают глухим плунжером, при этом диаметры винтов и плунжера изготовлены уменьшающимися сверху вниз для прохода через не соответствующие им корпусы и втулку во время спуска, который прекращают после взаимодействия верхнего и нижнего винтов с соответствующими им корпусами насосов, причем плунжер герметично перекрывает продольный канал втулки, отсекая выход нижнего насоса от входа верхнего насоса, устьевым приводом винтам придают вращательное движение, в результате продукцию нижнего пласта через подпакерное пространство, всасывающий клапан, полость переводника посредством нижнего винтового насоса по технологической колонне поднимают на поверхность, а продукцию верхнего пласта через надпакерное пространство, лифтовую колонну посредством верхнего винтового насоса поднимают на поверхность.