Установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов из двух продуктивных пластов

Изобретение относится к технике добычи углеводородов и может быть применено для добычи скважинной жидкости из двух пластов с использованием одной скважины. Установка состоит из верхнего и нижнего электроцентробежных насосов, разделенных между собой пакером, привод которых осуществляется от двухстороннего погружного электродвигателя, расположенного между насосами на одном с ними валу выше пакера. Вал, посредством которого осуществляется передача крутящегося момента на нижний электроцентробежный насос, проходит сквозь пакер и центрируется в нем посредством подшипников скольжения. В процессе работы установки жидкость, отбираемая из нижнего пласта посредством нижнего электроцентробежного насоса, поднимается в надпакерное пространство через проходное сечение, расположенное в теле пакера. Для контроля работы установки и обеспечения ее эффективной эксплуатации в компоновке установки предусмотрены нижний и верхний блоки замеров, посредством которых осуществляется замер температуры, давления, дебита жидкости раздельно в под- и надпакерном пространствах, а также передача полученных данных с помощью радиосигнала на блок приема и передачи информации. Технический результат заключается в повышении надежности установки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Установка относится к технике добычи углеводородов и может быть использована при одновременно-раздельной добыче нефти из двух пластов с использованием одной скважины.

Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации из двух пластов, содержащая колонну лифтовых труб, колонну полых штанг, пакер, установленный между верхним и нижним пластами, хвостовик с основным каналом, сообщенным с подпакерным пространством, и дифференциальный насос с полым плунжером с соответствующими всасывающими и нагнетательными клапанами. Нагнетательный клапан верхней секции сообщен с внутренним пространством лифтовых труб обводным каналом. Выше основного пакера размещен дополнительный пакер. Хвостовик оснащен дополнительным каналом, сообщенным с межпакерным пространством. Верхняя секция оснащена дополнительным всасывающим клапаном. Один из всасывающих клапанов насоса сообщен с надпакерным пространством, другой дополнительный канал хвостовика - с межпакерным пространством, третий через основной канал хвостовика - с подпакерным пространством, не сообщенным с другим всасывающим клапаном (патент РФ №2402677, опубл. 27.10.2010)

Недостатком известной установки является сложность ее конструкции из-за наличия большого количества каналов, необходимых для сообщения подпакерного и надпакерного пространств, а также наличие клапанов для разделения потоков жидкости из пластов снижает ее надежность в процессе эксплуатации. Кроме того, известная установка позволяет эксплуатировать только пласты, глубина залегания которых ограничена нагрузками на колонну штанг (до 2000 м).

Наиболее близкой предлагаемому изобретению по технической сущности является установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов, включающая пакер, два насоса для каждого из продуктивных пластов, установленных на колонне НКТ, пакер установлен между нижним и верхним насосами, электрический кабель. Оба насоса выполнены центробежными и связаны с одним погружным электродвигателем, электродвигатель установлен на валу, общем для обоих насосов, вал проходит сквозь пакер, электродвигатель находится ниже пакера и соосно связан с центробежными насосами через вал, входной модуль верхнего насоса расположен выше пакера (патент РФ №2470144, опубл. 20.12.2012).

Недостатком известной установки является ее ненадежность из-за наличия кабель-канала в пакере, что повышает вероятность отказа работы установки из-за нарушения целостности кабеля в процессе эксплуатации. Кроме того, также недостатком является ограниченность применения установки в скважинах, где нижний пласт является низкодебитным, и количество жидкости добываемое из него может быть недостаточно для охлаждения электродвигателя.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение надежности установки для одновременно - раздельной добычи углеводородов и расширение области ее применения.

Поставленная задача решается тем, что установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов из двух пластов, которая производит отбор жидкости раздельно с нижнего пласта посредством нижнего электроцентробежного насоса, расположенного под пакером, а с верхнего пласта посредством верхнего электроцентробежного насоса, расположенного над пакером, имеет привод в виде двухстороннего погружного электродвигателя, расположенного между электроцентробежными насосами выше пакера. Пакер выполняет функцию герметичного разделения нижнего пласта с верхним пластом для их раздельной эксплуатации.

Оба электроцентробежных насоса соосно кинематически связаны с двухсторонним погружным электродвигателем посредством вала, который проходит сквозь пакер. При этом пакер оборудован подшипниками скольжения, которые центрируют вал во внутреннем пространстве пакера и имеет проходное сечение для прохода жидкости из нижнего пласта в надпакерное пространство. В описываемой конструкции электроцентробежные насосы и двухсторонний погружной электродвигатель установлены на общем валу. Двухсторонний погружной электродвигатель с обеих сторон оборудован гидрозащитой и имеет в своем составе блок приема и передачи информации, который служит для передачи информации (температура, давление, дебит жидкости), полученной посредством радиосигнала от нижнего и верхнего блоков замера, на станцию управления установки, находящейся на поверхности земли по питающему установку кабелю.

Измерение и передача параметров работы установки на блок приема и передачи информации, таких как температура, давление в под- и надпакерном пространстве, дебит жидкости из нижнего пласта, суммарный дебит установки в целом, осуществляется посредством следующих составных частей:

- верхний блок замера, имеющий в своем составе: первичные приборы: погружные датчики давления и температуры, объемный расходомер, устройство для обработки информации с первичных приборов и ее передачи на блок приема и передачи информации посредством радиосигнала, расположен в верхней части верхнего электроцентробежного насоса, измеряет и передает показания температуры, давления в надпакерном пространстве, суммарный дебит жидкости, отбираемой верхним и нижним электроцентробежными насосами,

- нижний блок замера, имеющий в своем составе: первичные приборы: погружные датчики давления и температуры, объемный расходомер, устройство для обработки информации с первичных приборов и ее передачи на блок приема и передачи информации посредством радиосигнала, расположен в нижней части нижнего электроцентробежного насоса, измеряет и передает показания температуры, давления в подпакерном пространстве, дебит жидкости нижнего электроцентробежного насоса.

Верхний электроцентробежный насос имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего электроцентробежного насоса и производительности верхнего пласта, а нижний электроцентробежный насос имеет производительность нижнего пласта.

Надежность установки и расширенную область ее использования обеспечивают следующие решения:

- расположение двухстороннего погружного электродвигателя выше пакера и омывание его жидкостью, добываемой из нижнего и верхнего пластов, что обеспечивает требуемый уровень охлаждения двухстороннего погружного электродвигателя,

- расположение двухстороннего погружного электродвигателя под верхним электроцентробежным насосом позволяет исключить из конструкции установки кабель-канал в пакере,

- наличие в пакере подшипников скольжения позволяет произвести центровку вала установки в процессе работы и, как следствие, снижает радиальные нагрузки на вал при передаче вращения от погружного электродвигателя нижнему электроцентробежному насосу,

наличие верхнего электроцентробежного насоса с производительностью, равной суммарной производительности нижнего электроцентробежный насоса и производительности верхнего пласта, позволяет обеспечить работу установки при эксплуатации двух различных по производительности пластов вне зависимости от их расположения относительно друг друга.

На фиг. 1 показана установка для одновременно-раздельной добычи нефти из двух пластов (стрелками показано движение нефти).

Установка размещена в эксплуатационной колонне 1 скважины для одновременно-раздельной добычи нефти из двух пластов - верхнего пласта 2 и нижнего пласта 3. Эксплуатационная колонна 1 у залегания нефтяных пластов 2, 3 выполнена перфорированной. Для разделения продуктивных пластов скважины между верхним пластом 3 и нижним пластом 2 размещен пакер 5, который закреплен на эксплуатационной колонне с помощью пакерующего резинового узла и имеет в своем составе вал 13. Вблизи (напротив) нижнего пласта 3 под пакером 5 установлен нижний электроцентробежный насос 9, к которому снизу последовательно соединены нижний входной модуль 10 и нижний блок замеров 7. Верхняя часть нижнего электроцентробежного насоса 9 соединена с пакером 5 и далее через гидрозащиту 17 с двухсторонним погружным электродвигателем 14. Вблизи (напротив) верхнего пласта 2 над пакером 5 установлен верхний центробежный насос 12, выше которого последовательно расположены верхний блок замера 6 и далее колонна НКТ 11. Нижняя часть верхнего электроцентробежного насоса соединена с входным модулем 18 и далее последовательно через гидрозащиту 16 с двухсторонним погружным электродвигателем 14. На колонне НКТ 11 для исключения перетока жидкости в обратном направлении после остановки центробежных насосов 9, 12 расположен обратный клапан 4. Нижний 9 и верхний 12 электроцентробежные насосы установлены на общем для обоих насосов валу 13, который проходит сквозь пакер 5 и через двухсторонний погружной электродвигатель 14, который размещен над пакером 5 и под верхним электроцентробежным насосом 12. Двухсторонний погружной электродвигатель 14 питается через электрический погружной кабель 15, который подключается к нему посредством кабельной муфты (не обозначена) через блок приема и передачи информации 8. Передача сигнала на станцию управления установки (не показана), расположенной на поверхности земли, осуществляется по кабелю 15.

Двухсторонний погружной электродвигатель 14 установлен на валу 13, посредством которого кинематически соосно связан с верхним 12 и нижним 9 электроцентробежными насосами и снабжен верхней 16 и нижней 17 гидрозащитами. Вращение от двухстороннего погружного электродвигателя 14 передается наверх на верхний электроцентробежный насос 12, а снизу через вал 13, который установлен в корпусе пакера 5 и зафиксирован от радиального перемещения подшипниками скольжения, на нижний электроцентробежный насос 9. Верхний электроцентробежный насос 12 имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего 3 и верхнего 2 пластов, а нижний электроцентробежный насос 9 имеет производительность, равную производительности нижнего пласта 3, что обеспечивает производство отбора жидкости раздельно из верхнего 2 и нижнего 3 пластов, разделенных между собой путем создания в пластах отличной друг от друга депрессий, при которых обеспечивается наиболее эффективная их эксплуатация. Пакер 5 имеет проходное сечение 19 для перетока жидкости из нижнего пласта в надпакерное пространство.

Перед работой вся установка смонтирована на поверхности и спущена в скважину на одной колонне насосно-компрессорных труб 11.

Эксплуатационная колонна 1 является общей транзитной для поступления нефти из верхнего 2 и нижнего 3 пластов и выполнена в месте расположения пластов перфорированной.

Установку фиксируют в эксплуатационной колонне 1 скважины посредством пакера 5 таким образом, чтобы произошло разделение верхнего 2 и нижнего 3 пластов.

Установка работает следующим образом.

Через погружной кабель 15 подается напряжение на двухсторонний погружной электродвигатель 14, который в свою очередь через вал 13 приводит в работу верхний 12 и нижний 9 электроцентробежные насосы одновременно. При этом жидкость из подпакерного пространства (жидкость из нижнего пласта 3) подается посредством нижнего электроцентробежного насоса 9 через проходное сечение 19 пакера 5 в надпакерное пространство, где в свою очередь посредством верхнего электроцентробежного насоса 12 совместно с жидкостью из верхнего пласта доставляется на поверхность земли по колонне НКТ 11.

Контроль работы установки производится по параметрам: температура добываемой жидкости в надпакерном и подпакерном пространствах, давление в надпакерном и подпакерном пространствах, дебит жидкости, отбираемой из нижнего пласта 3, суммарный дебит жидкости, отбираемой из верхнего 2 и нижнего 3 пластов.

Информация о параметрах работы установки передается от нижнего 7 и верхнего 6 блоков замера на блок приема и передачи информации 8 посредством радиосигнала, а от блока приема и передачи информации 8 информация передается на наземную станцию управления установки (не показано) по кабелю 15.

1. Установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов из двух пластов, характеризующаяся тем, что содержит в одной компоновке пакер, установленный между верхним и нижним пластами, нижний электроцентробежный насос, расположенный вблизи нижнего пласта, верхний электроцентробежный насос, расположенный вблизи верхнего пласта, при этом оба насоса соосно связаны с двухсторонним погружным электродвигателем, расположенным под верхним электроцентробежным насосом и над пакером и установленным на общем для обоих электроцентробежных насосов валу, который проходит сквозь пакер, имеющий проходное сечение для прохода жидкости из нижнего пласта в надпакерное пространство, верхний входной модуль, расположенный ниже верхнего электроцентробежного насоса, нижний входной модуль, расположенный снизу нижнего электроцентробежного насоса, нижний блок замера, расположенный снизу нижнего входного модуля, верхний блок замеров, расположенный сверху верхнего электроцентробежного насоса, блок приема и передачи информации, находящийся в составе двухстороннего погружного электродвигателя.

2. Установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов из двух пластов по п.1, отличающаяся тем, что верхний насос имеет производительность, равную суммарной производительности нижнего и верхнего пласта.

3. Установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов из двух пластов по п.1, отличающаяся тем, что двухсторонний двигатель охлаждается общим потоком жидкости из верхнего и нижнего пластов.

4. Установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов из двух пластов по п.1, отличающаяся тем, что имеет верхний и нижний блоки замера - для определения температуры, давления, дебита жидкости в подпакерном и надпакерном пространствах, а также блок приема и передачи информации для приема информации и передачи ее на станцию управления установкой посредством кабеля.

5. Установка для одновременно-раздельной добычи углеводородов из двух пластов по п.1, отличающаяся тем, что передача информации между нижним, верхним блоком замера и блоком приема и передачи информации осуществляется посредством радиосигнала.