Установка для подъема пластовой жидкости

Изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности к добыче углеводородов из скважин малого диаметра с помощью погружных установок электроцентробежных насосов, оснащенных термоманометрической системой (ТМС). Установка для подъема пластовой жидкости содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой и силовым кабелем питания, насос, станцию управления с частотным преобразователем, НКТ и систему ТМС с гидравлической линией. ТМС установлена над погружным электродвигателем и присоединена к нему с помощью разъемного стыковочного узла. Силовой кабель питания пропущен через ТМС. Для предотвращения утечки жидкости при обрыве гидравлической линии ТМС оснащена клапаном. Изобретение позволяет монтировать оборудование на скважине, уменьшает радиальные габаритные размеры и повышает надежность работы установки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей области, в частности к добыче углеводородов из скважин малого диаметра с помощью погружных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), оснащенных термоманометрической системой (ТМС).

Известна установка для подъема нефти, состоящая из погружного малооборотного (500 об/мин) вентильного электродвигателя с гидрозащитой, оснащенного опорным модулем, одновинтового насоса, кабельной линии, подземной ТМС, напорно-компрессорных труб (НКТ), станции управления с частотным преобразователем, обеспечивающей стабильную работу вентильного электродвигателя с малыми оборотами [А. Паланджянц, Ю. Хайновский, Д. Петров. В ОАО «Оренбургнефть» протестированы одновинтовые насосы с вентильным электродвигателем // Вестник механизированной добычи. 2012. №2. С. 12-16].

Недостатками установки являются недостаточная надежность насоса, особенно при больших глубинах подвески, повышенных температурах и высоких содержаниях абразивных частиц, проблема заклинивания ротора при повторных пусках системы и большие габариты двигателя в осевом направлении.

Известна также установка для подъема пластовой жидкости, содержащая станцию управления, силовой трансформатор, силовой кабель, соединяющий наземную часть со скважинной, погружной электродвигатель с насосом и ТМС [Патент на ПМ №45871 РФ, МПК Н02Н 7/08, опубликован 27.05.2005]. Управление режимами добычи углеводородов на данной установке осуществляется за счет контроля параметров погружного электродвигателя (ПЭД), а канал связи ТМС с поверхностью использует силовые цепи питания погружного электродвигателя и его заземленный корпус.

К недостаткам такой установки относится сложность эксплуатации ТМС из-за возможных перенапряжений, что снижает надежность установки и уменьшает время наработки на отказ.

Наиболее близким к предлагаемой является установка для подъема пластовой жидкости, включающая погружной электродвигатель с гидрозащитой и силовым кабелем питания, динамический насос с осевыми ступенями, станцию управления с частотным преобразователем, НКТ, систему ТМС с гидравлической линией, установленную под электродвигателем [Патент на ПМ №142460 РФ, МПК F04D 13/10, Е21В 43/00, опубликован 27.06.2014]. Электродвигатель подключен к наземной станции управления с частотным преобразователем, предназначенным для регулирования частоты его вращения в интервале от 2000 до 6000 об/мин в зависимости от показателей датчиков ТМС. Станция управления снабжена программой, которая регулирует проведение кратковременно-периодической эксплуатации по временному принципу и по показаниям давления на входе в систему.

Недостатками данной установки является сложность монтажа и ограниченные функциональные возможности ТМС, а также невозможность ее использования в скважинах малого диаметра из-за повышенных радиальных размеров.

Настоящее изобретение расширяет функциональные возможности ТМС за счет размещения ТМС в УЭЦН на силовом кабеле питания дополнительной линии связи для измерения давления на выходе насоса, а также позволяет монтировать оборудование на скважине, уменьшает радиальные габаритные размеры и повышает надежность работы установки благодаря предотвращению утечки жидкости при обрыве гидравлической линии.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для подъема пластовой жидкости, состоящей из погружного электродвигателя с гидрозащитой и силовым кабелем питания, насоса, станции управления с частотным преобразователем, НКТ, системы ТМС с гидравлической линией, согласно изобретению, ТМС установлена над погружным электродвигателем и через нее пропущен силовой кабель питания, при этом ТМС оснащена клапаном, предотвращающим утечку жидкости при обрыве гидравлической линии, и присоединена к погружному электродвигателю с помощью разъемного стыковочного узла.

Монтаж ТМС к УЭЦН обеспечивается за счет безфланцевого узла стыковки, позволяющего уменьшить диаметральный габарит, выдержать вес установки и обеспечить стыковку электрических выводов (контактов) силового кабеля питания при подключении к ПЭД и к гидрозащите непосредственно на скважине.

Клапан в ТМС выполнен в виде устройства-отсекателя, предназначенного для закрытия потока при условиях обрыва гидравлической линии, а именно при появлении движения жидкости в гидравлической линии и выходе ее в затрубное пространство.

Для измерения давления гидравлическая линия протянута от ТМС до выхода насоса. Другим отличием является выполнение установки с поперечным сечением, не превышающим 55 мм.

Общая схема системы ТМС представлена на чертеже.

Установка содержит ПЭД 1 с гидрозащитой 2, к которому подведена грузонесущая муфта 3, насос с выкидным модулем 4, например, центробежного типа, НКТ 5 и 14, пакер 11, размещенный между НКТ 5 и 14, станцию управления с частотным преобразователем 6, соединенную с наземной частью системы ТМС 13. Погружная часть системы ТМС 7 установлена над электродвигателем 1 и соединена с ним с помощью разъемного стыковочного узла, в качестве которого может быть использован узел с закладными элементами, изготовленный, например, по патенту №2310772 РФ. В погружной части системы ТМС 7 выполнено центральное отверстие 8, через которое пропущен силовой кабель питания 12, подключенный к ПЭД 1. Прохождение силового кабеля питания 12 внутри погружной части ТМС 7 позволяет уменьшить радиальные габариты установки до 55 мм и обеспечивает дополнительную защиту силового кабеля питания, что повышает надежность работы установки. Погружная часть системы ТМС 7 связана с выходом насоса 4 через гидравлическую линию 9, предназначенную для измерения давления на выходе насоса. Кроме того, погружная часть системы ТМС позволяет контролировать температуру и давление на приеме насоса 4. В состав ТМС входит муфта с встроенным клапаном 10, например, шаровым, предотвращающим утечку жидкости при обрыве гидравлической линии 9.

Установка работает следующим образом.

Над пакером 11 с НКТ 14 устанавливается НКТ 5, внутри которых на силовом кабеле питания 12 располагается муфта с встроенным клапаном 10, насос 4, ПЭД 1, ТМС 7, грузонесущая муфта 3. При закачке пластовая жидкость из НКТ 14 через пакер 11 поступает в муфту 10 и насос 4, а из него перекачивается на поверхность (показано стрелками).

В наземную часть ТМС 13 с датчиков ТМС 7 поступают показания, по которым с помощью станции управления 6 через силовой кабель питания 12 задается оптимальная для данной скважины работа ПЭД 1 и насоса 4. Для снятия параметра давления на выходе насоса 4 служит гидравлическая линия 9.

В процессе работы насоса 4 через муфту 10 нефть попадает в гидравлическую линию 9, которая, в свою очередь, соединена с датчиком в погружной части ТМС 7, и заполняет ее. Если в процессе спуска или эксплуатации гидравлическая линия 9 рвется, то в муфте 10 срабатывает клапан, перекрывающий канал гидравлической линии 9.

Таким образом, предлагаемая конструкция обеспечивает надежную работу установки и пригодна для эксплуатации в скважинах малого диаметра.

1. Установка для подъема пластовой жидкости, состоящая из погружного электродвигателя с гидрозащитой и силовым кабелем питания, насоса, станции управления с частотным преобразователем, НКТ, системы ТМС с гидравлической линией, отличающаяся тем, что ТМС установлена над погружным электродвигателем и через нее пропущен силовой кабель питания, при этом ТМС оснащена клапаном, предотвращающим утечку жидкости при обрыве гидравлической линии, и присоединена к погружному электродвигателю с помощью разъемного стыковочного узла.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что стыковочный узел образован безфланцевым соединением с закладными элементами.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что клапан выполнен в виде устройства-отсекателя.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гидравлическая линия протянута от ТМС до выхода насоса для измерения давления.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена с поперечным сечением, не превышающим 55 мм.