Способ и устройство для добычи тяжелой нефти

Группа изобретений относится к технике добычи нефти и других жидкостей и, в частности, к технике подъема добываемой продукции скважин. Изобретения могут быть использованы для добычи нефти из скважин, в основном тяжелой нефти с повышенной плотностью и вязкостью, а также с увеличенным содержанием природных примесей - воды, песка, парафина в условиях высокого давления, газового фактора и низких температур. Технический результат - повышение производительности добычи нефти в условиях изменения ее состава и вязкости, а также высокого газового фактора. По способу непрерывную ленту под собственным весом и весом прикрепленного к ней утяжелителя – противовеса опускают в скважину. Непрерывную ленту опускают до уровня незначительно ниже продуктивного уровня, границы разделения жидкой и газовой сред и с помощью привода перемещают ее по замкнутой траектории, определяемой механизмами привода и весом самой ленты. В верхней точке траектории освобождают непрерывную ленту от налипшей нефти. При этом непрерывную ленту перемещают с помощью приводного колеса, имеющего фрикционное покрытие, способствующее увеличению тягового усилия, передаваемого на ленту. Управляемыми пружинными подвижными кронштейнами прижимают ленту в процессе движения к двум другим свободно вращающимся валам Прикрепленным к утяжелителю блоком стимулирования осуществляют активное перемешивание нефти - продукта, смеси, находящейся в непосредственном контакте с движущейся лентой, способствуя эффективному налипанию ее на непрерывную ленту. Оптимальные режимы добычи нефти задают в результате вычисления параметров скорости вращения вала двигателя и силы прижатия непрерывной ленты к вращающемуся шкиву ведущего вала на основании информации, получаемой от датчиков скорости и натяжения непрерывной ленты, температуры на выходе нефти из скважины, производительности установки и других датчиков давления внутри корпуса и в выкидном трубопроводе, датчиков параметров двигателей - силы тока, оборотов, показателей нефти, определяемых по отбираемым пробам, которые располагают в разных узлах установки. Предотвращение запутывания ленты в канале транспортировки осуществляют путем временного реверса движения ленты с помощью двигателей по командам от датчиков разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты. В резервуаре для сбора нефти поддерживают температуру, обеспечивающую легкость перемещения ее в емкости - автоцистерне или трубопроводах для дальнейшей транспортировки. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Заявленная группа изобретений относится к технике добычи нефти и других жидкостей, в частности, к технике подъема добываемой продукции скважин, и может быть использовано для добычи нефти из скважин, в основном тяжелой нефти с повышенной плотностью и вязкостью, а также с увеличенным содержанием природных примесей (воды, песка, парафина и т.д.) в условиях высокого давления газа низких температур. Оно может быть использовано также для очистки скважин от вредных примесей песка парафина и пр., существенно затрудняющих процесс добычи.

Существуют различные способы разработки залежей тяжелых нефтей и природных битумов, которые различаются технологическими и экономическими характеристиками. (Николин И.В. Методы разработки тяжелых нефтей и природных битумов. Электронный журн. Наука - фундамент решения технологических проблем развития России, 2007 г., №2).

Помимо карьерного способа разработки широко применяются так называемые «холодные» способы добычи и тепловые методы добычи.

Все эти способы предполагают подготовку добываемого продукта, путем перевода его в соответствующее физическое состояние, максимально пригодное для его дальнейшего перемещения на поверхность, то есть его текучесть должна быть существенно повышена. Это может достигаться за счет повышения температуры месторождения (резервуара). Повышение текучести может осуществляться, с одной стороны, путем ввода растворителя или разжижителя и/или с другой стороны, путем подогрева или расплавления тяжелой фракции нефти или битума, для чего посредством систем трубопроводов, которые вводятся через скважины, осуществляется нагревание.

Например, «холодный» способ добычи метод «CHOPS» предполагает добычу нефти вместе с песком за счет осознанного разрушения слабосцементированного коллектора и создания в пласте соответствующих условий для течения смеси нефти и песка. Применение этого метода не требует больших инвестиций на обустройство и обеспечивает незначительность эксплуатационных расходов, однако коэффициент нефтеотдачи в этом случае, как правило, не превышает 10%.

Другой «холодный» способ добычи тяжелых нефтей и битумов с использованием растворителей «VAPEX», обеспечивается закачкой растворителя в пласт в режиме гравитационного дренажа. Этот способ воздействия предполагает использование пары горизонтальных скважин. За счет закачки растворителя в верхнюю из них, создается камера-растворитель (углеводородные растворители, в том числе этан или пропан). Нефть разжижается за счет диффузии в нее растворителя и стекает по границам камеры к добывающей скважине под действием гравитационных сил. Коэффициент извлечения нефти этим методом доходит до 60%, однако темпы добычи чрезвычайно низки.

Тепловые методы разработки нефтяных месторождений также осуществляют подготовку продукта путем внутрипластового горения, либо паротепловой обработкой призабойных зон скважин, либо закачкой в пласт теплоносителей - пара или горячей воды (неизотермическое вытеснение).

Внутрипластовое горение осуществляется частичным сжиганием нефти (тяжелых ее составляющих) в пласте. Очаг горения, инициируемый различными глубинными нагревательными устройствами (электрическими, химическими и т.п.), продвигается по пласту за счет подачи в пласт воздуха. Благодаря экзотермическому окислению, в пласте в зоне горения достигается повышение температуры до 500-700°С, приводящая к разжижению нефти и облегчению процесса переноса и извлечения ее на поверхность.

Способ паротепловой обработки призабойной зоны скважины заключается в периодической закачке пара в добывающие скважины для разогрева призабойной зоны пласта и снижения в ней вязкости нефти, т.е. для повышения продуктивности скважин. Цикл (нагнетание пара, выдержка, добыча) повторяется несколько раз на протяжении стадии разработки месторождения. Из-за того, что паротепловому воздействию подвергается только призабойная зона скважины, коэффициент нефтеизвлечения для такого метода разработки остается низким (15-20%). Еще одним из недостатков метода является высокая энергоемкость процесса и увеличение объема попутного газа.

Более эффективным является способ, при котором осуществляется процесса вытеснения нефти теплоносителем из пласта, т.е. нагнетание теплоносителя с продвижением теплового фронта вглубь пласта. Паротепловое воздействие на пласт представляет собой неизотермическое вытеснение нефти теплоносителем. Увеличение нефтеотдачи пласта при закачке в него теплоносителя достигается за счет снижения вязкости нефти под воздействием тепла, что способствует улучшению охвата пласта и повышает коэффициент вытеснения. В качестве рабочих агентов могут использоваться горячая вода, пар, горячий полимерный раствор и т.п.Например, метод использующий парогравитационный дренаж «SAGD» требует бурения двух горизонтальных скважин, расположенных параллельно одна над другой, через нефтенасыщенные толщины вблизи подошвы пласта. Верхняя горизонтальная скважина используется для нагнетания пара в пласт и создания высокотемпературной паровой камеры. Процесс парогравитационного воздействия начинается со стадии предпрогрева, в течение которой (несколько месяцев) производится циркуляции пара в обеих скважинах. При этом за счет кондуктивного переноса тепла осуществляется разогрев зоны пласта между добывающей и нагнетательной скважинами, снижается вязкость нефти в этой зоне и, тем самым, обеспечивается гидродинамическая связь между скважинами. На основной стадии добычи производится уже нагнетание пара в нагнетательную скважину. Закачиваемый пар, из-за разницы плотностей, пробивается к верхней части продуктивного пласта, создавая увеличивающуюся в размерах паровую камеру. На поверхности раздела паровой камеры и холодных нефтенасыщенных толщин постоянно происходит процесс теплообмена, в результате которого пар конденсируется в воду и вместе с разогретой нефтью стекают вниз к добывающей скважине под действием силы тяжести. Рост паровой камеры вверх продолжается до тех пор, пока она не достигнет кровли пласта, а затем она начинает расширяться в стороны.

Недостатками всех выше перечисленных способов добычи нефти являются очень высокие энергетические затраты и они достаточно трудоемки.

Одним из малозатратных и эффективных способов добычи тяжелой нефти является, так называемый, ленточный способ поднятия жидкостей, который был изобретен в конце XIX века. Он состоит в том, что бесконечную нить (обычно выполняемую в виде шнура или цепи) перекинутую через два блока, причем верхним блоком ее приводят в движение. Нижнюю часть нити с охватываемым ею блоком, служащим для натяжения, погружают в жидкость, а верхнему блоку, находящемуся на поверхности, придают быстрое вращение. Нить, перемещаясь тащит за собой прилипшие к ней частицы жидкости, которые увлекают за собой дальнейшие частицы, благодаря существованию внутреннего трения жидкостей. Поднятую жидкость собирают с нити во время огибания ею верхнего блока (см., Нефтяное и сланцевое хозяйство. 1924. T.VII, №8. С. 297).

Он реализован в нескольких, нижеприведенных устройствах для поднятия на поверхность нефти различной вязкости и состава.

Известен способ поднятия жидкости (заявка на изобретение US 20080047705 А1, дата: 28.02.2008 г.) Системы и методы для автоматизации добычи нефти из нефтяной скважины, особенно бесхозных скважин. Система включает в себя насос с бесконечной петлей, проходящий в нефтяную скважину; приводной двигатель вращения, функционально связанный с петлевым насосом; насос для перекачки нефтепродуктов от насоса с бесконечной петлей; микропроцессорный контроллер для управления двигателем вращения и 19 насосом перекачки; ряд датчиков для отправки эксплуатационных измерений в микропроцессор, показывающих рабочие характеристики двигателя с вращающимся приводом; сборный резервуар для сбора нефтепродуктов из насоса с бесконечным циклом; и датчик уровня жидкости для отправки измерения уровня в микропроцессор, указывающего уровень нефтепродукта в накопительном резервуаре. Система включает в себя переменную конфигурацию и расположение шкива, а также полный локальный и удаленный мониторинг и отчетность системы. Методы включают автоматизированную передачу продукции (и отчетность) в хранилища (аккумуляторная батарея); автоматический запуск и остановка петлевого насоса в ответ на изменения производительности; и улучшенные процессы обеспечения безопасности для локализации, улавливания и обработки газов и жидких продуктов обсадной колонны.

Известен способ поднятия жидкости, реализованный в устройстве «ШНУРОВОЙ ВОДОПРИЕМНИК» (Авторской свидетельство СССР №193931, опубликовано в 1967 г.) Причем для повышения эффективности операции, связанной с более качественным сбором жидкости, восходящую ветвь шнура заключают в направляющую (водоподъемную) трубу, которая оканчивается внизу диффузором и снабжена насадкой с впускными окнами для воды. Когда шнур, покрытый пленкой поднимаемой воды, проходит с достаточной скоростью через диффузор, то в узкой части диффузора образуется разрежение и через его впускные окна захватывается дополнительное количество воды.

Недостатком его является то, что он мало эффективен для подъема вязких субстанций, таких, как например, тяжелая нефть.

Известно устройство поднятия жидкости, «ЛЕНТОЧНЫЙ ВОДОПРИЕМНИК МАКСИМОВА Г.С.» (Авторское свидетельство СССР №1149052, дата публикации: 07.04.1985 г. ), в котором для повышения производительности бесконечную ленту снабжают поршнями, а ведущий шкив выполняют в виде колеса с перегородками, шаг расположения которых равен расстоянию между поршнями.

Недостатком его является то, что он также мало эффективен для подъема вязких субстанций, таких, как например, тяжелая нефть.

Наиболее близким к заявляемому является способ добычи сырой нефти (патент RO 1254618 В, опубликованный: 30.08.2010 г. BOPI №8/2010), реализованный в устройстве «УСТАНОВКА ДОБЫЧИ СЫРОЙ НЕФТИ ИЗ СКВАЖИНЫ С ПОМОЩЬЮ ЛЕНТЫ» Этот способ состоит в том, что для подъема нефти из скважины в нее погружают ленту, обладающую свойствами адгезии и, налипший на нее продукт, транспортируют на поверхность. Для обеспечения непрерывности процесса ленту выполняют закольцованной. Верхнюю часть кольца помещают на поверхности и перемещают с помощью шести роликов, из которых пять ведомых, а один ведущий, приводимый в движение приводом, а нижнюю часть с помощью второго шкива, служащего утяжелителем, опускают в скважину до уровня ниже продуктивного слоя. Одна часть ленты, которая поднимается вверх, несет на себе налипшую нефть, вторая часть ленты, которая спускается вниз, уже очищена от нее во время прохождения верхней точки на вращающемся шкиве. При условии, что обеспечивается высокая степень адгезии и бессбойно проходит процесс перемещения ленты, способ обеспечивает высокую производительность при очень низких материальных и энергетических затратах.

Недостатком его является то, что он мало эффективен для подъема вязких субстанций, таких, как например, тяжелая нефть, и существенно снижает такой показатель как EROI (отношение количества энергии, содержащейся в энергоносителе к энергии, затраченной на получение этого энергоносителя). Например, у нефти, получаемой из нефтяного песка, EROI равен, примерно, 5.

В качестве прототипа устройства добычи тяжелой нефти выбрана «СИСТЕМА ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЖИДКОСТЕЙ ИЗ СКВАЖИН (публикация ВОИС № WO 217/186591 - РСТ/ЕР2017/059528).

Изобретение касается системы для вертикальной транспортировки жидкостей от подземных скважин, применяя различные элементы ITC, которые измеряют различные рабочие параметры через несколько датчиков, и управляет предварительными выборами и одним вторичным электрическим двигателем. Корыто интерфейс ведущей единицы, а также единицы нисходящей скважины, главный электрический двигатель перемещает пояс абсорбента Mobius с одной единственной стороной, сделанной из нескольких текстиля слоя от натуральной, а также искусственной пряжи. Посредством кругового движения то же пятно на поясе Mobius последовательно ныряет в жидкую массу, поглощает часть жидкости, и затем это транспортируется в ведущую единицу, где жидкость собрана при помощи механических методов оказывания нажима на и чистки. Собранная жидкость тогда отправлена единице измерения, где она фильтруется, измеряется объемная и накачанная на заключительной точке сбора.

Недостатком этих систем является:

- невозможность применения в скважинах большой глубины из-за недостаточности или неточности передачи тягового усилия;

- невозможность работы при значительном количестве газа в скважине;

- неэффективностью пуска и движения гибкого элемента из-за дисбаланса усилий отжима жидкости с ленты и тягового усилия.

Другими общими недостатками этих систем являются:

- не предусмотрен контроль обрыва и соскакивания ленты;

- поверхностный блок не оснащен термоизоляцией;

- отсутствие внутренней нагревательной системы для низких температур;

- погружной элемент предусмотрен всего лишь в качестве противовеса натяжения гибкого элемента, что приводит к увеличению стоимости производства и больших расходов материала;

- форма нижнего элемента не позволяет проникновения слоев с очень тяжелой нефтью;

• не позволяют оперативно отслеживать рабочие параметры установки и количество продукции;

- не оснащены системой транспортировки продукции на дальнейшую переработку;

- не оснащены системами непрерывной адаптации режима работы;

- Наличие зубчатого ремня и дополнительных больших роликов с значительной металлоемкостью, удорожающих конструкцию.

-• отсутствие датчиков разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты, т.е. невозможность контролировать состояние ленты внутри скважины.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявленного изобретения, является наличие в процессе добычи тяжелой нефти следующих процедур:

спуск непрерывной ленты в скважину до уровня ниже продуктивного;

перемещение ленты по замкнутой траектории в одном заданном направлении;

освобождение от нефти восходящего участка ленты.

Причиной, препятствующей получению технического результата (высокой производительности способа и устройства), является то, что:

- в случае изменения вязкости поднимаемой нефти и наличия в ней различных примесей, снижается количество продукта налипающего на ленту и, тем самым, падает производительность;

- при высоком газовом факторе, прототип не может применяться из-за отсутствия герметичности корпуса при высоком давлении.

Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатков аналога и прототипа, а техническим результатом создание способа и устройства, его реализующего, обеспечивающих высокую производительность добычи нефти в условиях изменения ее состава и вязкости, а также высокого газового фактора.

Это достигается за счет того, что способ добычи нефти, путем подъема ее с помощью непрерывной ленты, обладающей свойствами адгезии, которую под собственным весом и весом, прикрепленного к ней утяжелителя (противовеса), причем ленту опускают в скважину до уровня незначительно (это преимущество по сравнению с штанговым насосом, которому нужен подпор столба жидкости в 100-150 м)ниже продуктивного уровня, границы разделения жидкой и газовой сред, и с помощью привода перемещают ее по замкнутой траектории, определяемой механизмами привода и весом самой ленты и в верхней точке траектории освобождают ее от налипшей нефти. При этом, непрерывную ленту перемещают с помощью приводного колеса, имеющего фрикционное покрытие, способствующее увеличению тягового усилия передаваемого на ленту, а управляемыми пружинными подвижными кронштейнами прижимая ленту в процессе движения к двум другим свободно-вращающимся валам, при этом прикрепленным к утяжелителю блоком стимулирования осуществляют активное перемешивание нефти (продукта, смеси), находящейся в непосредственном контакте с движущейся лентой, тем самым способствуя эффективному налипанию ее на непрерывную ленту; причем оптимальные режимы добычи нефти задают в результате вычисления параметров скорости вращения вала двигателя и силы прижатия непрерывной ленты к вращающемуся шкиву ведущего вала на основании информации получаемой от датчиков скорости и натяжения непрерывной ленты, температуры на выходе нефти из скважины, производительности установки и других датчиков давления внутри корпуса и в выкидном трубопроводе, датчики параметров двигателей (сила тока, обороты), показатели нефти, определяемые по отбираемым пробам, которые располагают в разных узлах установки, а предотвращение запутывания ленты в канале транспортировки осуществляют путем временного реверса движения ленты с помощью двигателей по командам от датчиков разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты, причем в резервуаре для сбора нефти поддерживают температуру, обеспечивающую легкость перемещения ее в емкости (автоцистерны или трубопроводы) для дальнейшей транспортировки.

Устройство добычи нефти содержит непрерывную ленту со свойствами адгезии, одной стороной погруженную в нефть, приводной блок, который контактирует с другой стороной ленты, утяжелитель, установленный на погруженной стороне ленты и блок управления устройством. При этом наземный модуль представляет собой сферический корпус, выполненный теплоизолированным и оснащенный внутренней системой нагревания, внутри сферы, на несущей раме размещены рабочие органы, при этом непрерывная олеофильная лента перемещается от наземного модуля до уровня ниже продуктивного уровня жидкости, с помощью усилия от привода, механизм подвески одного из роликов-сателлитов оснащен датчиком-динамометром, коромысло с набором скребков и роликов, при этом усилие прижима коромысла регулируется дополнительным приводом, расширительный бак оснащен уровнемером, погружной 1 модуль представляет собой наборную конструкцию, состоящей из прочной насосной 2 части, корпуса с элементами и грузовыми секциями, внутри корпуса установлены центрирующие механизмы, в конструкции по всей дине выполнен продольный канал для свободного поступления жидкости на ленту, на погружном модуле предусмотрен лопастной активатор, приводящий в движение с помощью цепной передачи, от ролика натяжной ленты, при этом конструкция секции оснащена направляющими, адаптивная система управления состоит из блока управления с программируемым контроллером, силовых линий к агрегатам и сигнальных линий к датчикам, на внешней стороне наземного модуля расположен датчик динамометра, внутри корпуса установки расположены подключения взрывозащищенных датчиков скорости движения ленты, датчики обрыва и схода ленты, а также линия управления приводом коромысла.

При этом рабочая поверхность роликов и колеса покрыта футерованным материалом.

При этом погружной модуль оснащен грузовыми секциями, загружаемыми в скважину через эксплуатационный люк, которым оборудована опорная колона.

Заявленная группа изобретений поясняется схемами и чертежами.

На фигуре 1 приведена блок-схема процесса подъема тяжелой нефти, где

1 - спуск непрерывной ленты в скважину до уровня ниже продуктивного

2 - перемещение ленты по замкнутой траектории в одном заданном направлении,

3 - применение в качестве привода механизма, обеспечивающего многократное увеличение тяговой силы и равномерность движения ленты,

4 - применение регулируемого комплекта прижимов, обеспечивающих эффективную очистку восходящего участка ленты от нефти,

5 - осуществление активного стимулирования (перемешивания) нефти в ближайшем окружении от погруженного конца ленты для создания менее вязкой субстанции, с равномерно распределенными по объему смеси примесями воды, песка парафинов и других примесей,

6 - создание условий для более полного налипания смеси на движущуюся ленту,

7 - задание оптимального режима движения ленты,

8 - осуществление реверса,

9 - освобождение от нефти восходящего участка ленты.

10 - поддержание температуры добытой нефти в состоянии пригодном для дальнейшей транспортировки.

На фигуре 2 представлен чертеж наземного модуля в виде сбоку и спереди с насосной станцией, в состав которого входят:

11. Сферический корпус 12. Несущая рама 13. Привод с ременной передачей 14. Механическая передача к вспомогательному приводному колесу 15. Центральное (приводное) колесо 16. Коромысло со скребками/роликами 17. Привод коромысла 18. Ролики-сателлиты 19. Расширительный бак с датчиком уровня 20. Опорная колонна с люком обслуживания 21. Счетчик 22. Винтовой насос 23. Олеофильная лента 24. Натяжитель с датчиком нагрузки 25. Газовая линия.

На фигуре 3 представлен чертеж погружного модуля в видах сбоку и спереди, в состав которого входят:

26. Носовая часть с центральным отверстием 27. Лопастной активатор 28. Распорный блок 29. Цепь активатора 30. Ролик натяжения ленты 31. Грузовая секция 32. Сцепной механизм секции 33. Зацеп секции 34. Направляющая секции.

На фигуре 4 представлен чертеж схемы подключения системы управления, в состав которого входят:

1а. Подключение датчика натяжения ленты 2а. Подключение датчиков скорости и обрыва ленты, линия управления усилием прижима коромысла 3а. Линия управления скоростью вращения двигателя привода 4а. Подключение уровнемера бака 5а. Подключение системы автоматического управления скоростью в режиме реального времени 6а. Линия управления насосом подачи жидкости в магистраль.

Способ добычи нефти, когда нефть поднимают с помощью непрерывной ленты, обладающей свойствами адгезии, причем ленту опускают в скважину до уровня ниже продуктивного уровня и натягивают под собственным весом и весом, прикрепленного к ней утяжелителя (противовеса), и с помощью привода перемещают ее по замкнутой траектории, определяемой механизмами привода, а в верхней точке траектории освобождают ее от налипшей нефти, введены следующие дополнительные операции: корпус содержит сферу для восприятия высокого газового давления, непрерывную ленту перемещают с помощью основного колеса и вспомогательных роликов, покрытых футеровкой для увеличения силы трения, для снятия нефтесодержащего продукта с ленты используется коромысло с роликами и скребками с изменяемым усилием прижатия, погружной модуль имеет наборные грузовые секции для увеличения натяжки в процессе работы, лопастной активатор погружного модуля осуществляет перемешивание нефти (продукта, смеси), находящейся в непосредственном контакте с движущейся лентой, тем самым способствуя эффективному налипанию ее на непрерывную ленту; причем оптимальные режимы добычи нефти задают в результате вычисления параметров скорости вращения вала двигателя и силы прижатия непрерывной ленты к вращающемуся шкиву ведущего вала на основании информации получаемой от датчиков скорости и натяжения непрерывной ленты, температуры на выходе нефти из скважины, производительности установки и других, которые располагают в разных узлах установки, а предотвращение запутывания ленты в канале транспортировки осуществляют путем временного реверса движения ленты с помощью двигателей по командам от датчиков разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты, в резервуаре для сбора нефти поддерживают температуру, обеспечивающую легкость перемещения в магистраль.

В части устройства указанный технический результат достигается тем, что в устройство для осуществления заявляемого способа, включающее непрерывную ленту со свойствами адгезии, одной стороной погруженную в нефть, наземный модуль, который контактирует с другой стороной ленты с погружным модулем, установленный на погруженной стороне ленты и блок управления устройством, дополнительно введены: сферический корпус для восприятия высокого газового давления, привод на основное колесо и вспомогательные ролики, покрытых футеровкой для увеличения силы трения, для снятия нефтесодержащего продукта с ленты используется коромысло с роликами и скребками с изменяемым усилием прижатия, погружной модуль имеет наборные грузовые секции для увеличения натяжки в процессе работы, лопастной активатор погружного модуля осуществляет перемешивание нефти (продукта, смеси), находящейся в непосредственном контакте с движущейся лентой, за счет цепного привода от ролика натяжения ленты; причем оптимальные режимы добычи нефти задают в результате вычисления параметров скорости вращения вала двигателя и силы прижатия непрерывной ленты к вращающемуся шкиву ведущего вала на основании информации получаемой от датчиков скорости и натяжения непрерывной ленты, температуры на выходе нефти из скважины, производительности установки и других, которые располагают в разных узлах установки, а предотвращение запутывания ленты в канале транспортировки осуществляют по командам от датчиков разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты, в резервуаре для сбора нефти поддерживают температуру, обеспечивающую легкость перемещения в магистраль.

Наземный модуль представляет собой сферический корпус (фиг. 2 поз. 1), необходимый для восприятия давления, возникающего при высоком газовом факторе. Корпус термоизолирован и оснащен внутренней системой нагревания, причем в резервуаре для сбора нефти поддерживают температуру, обеспечивающую легкость перемещения в магистраль. Внутри сферы, на несущей раме (фиг. 2 поз. 2) размещены рабочие органы. Непрерывная олеофильная лента (фиг. 2 поз. 13) перемещается от наземного модуля до уровня ниже продуктивного уровня жидкости, с помощью усилия от привода. Прохождение через нефтесодержащую смесь вызывает ее налипание на ленту. Для контроля величины натяжения ленты, механизм подвески одного из роликов-сателлитов оснащен датчиком-динамометром (фиг. 2 поз. 14), этот датчик позволяет по разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты определить заклинивание или перекрутку ленты внутри скважины. Привод (фиг. 2 поз. 3), это может быть электродвигатель с ременной передачей, или гидропривод, передает вращение на центральное колесо, в качестве дополнительного вращательного элемента, при большой глубине скважины, внутри корпуса используется механический привод (фиг. 2 поз. 4) на один или два вспомогательных ролика, что позволяет развить большее тяговое усилие. Рабочая поверхность роликов и колеса может быть покрыта футерованным материалом, повышающим сцепление с лентой за счет увеличения коэффициента трения. Снятие с ленты поднятой жидкости осуществляется за счет прижима ленты к центральному колесу (фиг. 2 поз. 5) коромыслом (фиг. 2 поз. 6) с набором скребков и роликов, усилие прижима коромысла регулируется дополнительным гидравлическим, взрывобезопасным приводом (фиг. 2 поз. 7). Из внутренней полости корпуса жидкость попадает в расширительный бак (фиг. 2 поз. 9), оснащенный уровнемером, далее после узла учета жидкости (фиг. 2 поз. 11) насосная станция (фиг. 2 поз. 12) перекачивает ее в магистраль. Для выхода газа в верхней точке корпуса предусмотрена отдельная линия (фиг. 2 поз. 15).

Погружной модуль (фиг. 3) представляет собой наборную конструкцию, состоящую из прочной носовой части (фиг. 3 поз. 1), корпуса с элементами, детали несущего корпуса и детали исполнительных механизмов и грузовыми секциями (фиг. 3 поз. 6). Внутри корпуса установлены центрирующие механизмы (фиг. 3 поз. 3) это подпружиненные штоки с ребристой подошвой, имеющие единственную ось движения - радиально от центра скважины, позволяющие исключить ротацию внутри скважины. В конструкции по всей длине выполнен продольный канал, способствующий жидкости снизу свободно поступать на ленту. Для усиления эффекта перетекания жидкости, на погружном модуле предусмотрен лопастной активатор (фиг. 3 поз. 2), приводящийся в движение с помощью цепной передачи (фиг. 3 поз. 4) от ролика натяжения ленты. Лопасти активатора осуществляют активное перемешивание смеси, находящейся в непосредственном контакте с движущейся лентой, тем самым способствуя эффективному налипанию ее на непрерывную ленту. Погружной модуль может дополнительно оснащаться грузовыми секциями (фиг. 3 поз .6), загружаемыми в скважину через эксплуатационный люк, которым оборудована опорная колона (фиг. 2 поз. 10). Грузовые секции в носовой части оснащены сцепным элементом (фиг. 3 поз. 7), в хвостовой части - приемником для зацепа (фиг. 3 поз. 8). Конструкция секции оснащена направляющими для спуска по ленте (фиг. 3 поз. 9), с функцией снижения скорости спуска. Это позволяет в процессе работы установки добавлять груз и увеличивать натяжение ленты.

Адаптивная система управления, состоит из блока управления с программируемым контролером, силовых линий к агрегатам и сигнальных линий к датчикам. На внешней стороне наземного модуля расположен датчик динамометра (фиг. 4 поз. 1), обеспечивающий определение наилучшего значения натяжения ленты. Внутри корпуса установки расположены подключения взрывозащищенных датчиков скорости движения ленты, датчики обрыва и схода ленты, а также линия управления приводом коромысла (фиг. 4 поз. 2) Информация от этих датчиков дает возможность определять наиболее эффективный режим работы установки, исходя из поиска оптимальных параметров максимальной добычи без проскальзывания ленты. Оптимальные режимы добычи нефти задаются в результате вычисления параметров скорости вращения вала двигателя и силы прижатия непрерывной ленты к вращающемуся шкиву ведущего вала на основании информации получаемой от датчиков скорости и натяжения непрерывной ленты, температуры на выходе нефти из скважины, производительности установки и других, которые располагают в разных узлах установки, а предотвращение запутывания ленты в канале транспортировки осуществляют путем временного реверса движения ленты с помощью двигателей по командам от датчиков разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты. Управление скоростью вращения двигателя (рис. 4 поз. 3) позволяет менять режим работы установки, обеспечивая плавный пуск при начале работы и адаптируя скорость движения ленты в зависимости от количества продукции по показаниям датчика системы учета (фиг. 4 поз. 5). Для сохранения ресурса и экономии электроэнергии, включение насоса подачи в магистраль (фиг. 4 поз. 6) осуществляется только по сигналу от датчика уровня (фиг.4 поз.4) при заполнении расширительного бака.

Суть изобретения заключается в том, что:

- Наземный модуль представляет собой несущую раму с рабочими органами, заключенную в сферический корпус, предназначенный для восприятия высокого давления.

- Корпус теплоизолирован, имеется система подогрева резервуара для сбора нефти, для облегчения транспортировки жидкости в магистраль.

- Помимо привода на ведущее центральное колесо, имеется механическая передача вращательного движения на одно/два вспомогательных колеса, что позволяет увеличить тяговое усилие.

- Для снятия жидкости с ленты используется прижимной элемент вокруг приводного колеса, оснащенный роликами и скребками, что дает уменьшение веса и количества деталей. Прижимной элемент оснащен приводом, что позволяет в процессе эксплуатации регулировать усилие прижима.

- Погружной модуль имеет наборные секции самосцепных грузов, что позволяет при необходимости увеличить вес и силу натяжения без демонтажа всей конструкции.

- Погружной модуль оснащен системой лопастей, приводимых в движение при прохождении ленты через модуль. Это позволяет активировать процесс сбора высоковязкой нефти.

- С помощью программного обеспечения система управления оценивает показания датчиков и дополнительно вводимых характеристик, и адаптирует параметры усилия натяжения, скорость движения ленты и пр.

Заявленная группа изобретений связана между собой на столько, что они образуют единый изобретательский замысел.

Анализ совокупности всех существенных признаков предложенного технического решения доказывает, что исключение хотя бы одного из них приводит к невозможности обеспечения достигаемого технического результата.

Анализ уровня техники показывает, что не известна такая группа заявленных изобретений, которой присущи признаки, идентичные всем существенным признакам данного технического решения, что свидетельствует о его неизвестности и, следовательно, новизне.

Заявленная группа изобретений соответствует критерию изобретательского уровня, поскольку оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

При осуществлении изобретения действительно реализуется наличие предложенного объекта, что свидетельствует о промышленной применимости.

1. Способ добычи нефти путем подъема ее с помощью непрерывной ленты, обладающей свойствами адгезии, в соответствии с которым непрерывную ленту под собственным весом и весом прикрепленного к ней утяжелителя – противовеса опускают в скважину ниже продуктивного уровня, границы разделения жидкой и газовой сред, и с помощью привода перемещают ее по замкнутой траектории, определяемой механизмами привода и весом самой ленты, и в верхней точке траектории освобождают ее от налипшей нефти, причем непрерывную ленту перемещают с помощью приводного колеса, отличающийся тем, что приводное колесо имеет фрикционное покрытие, способствующее увеличению тягового усилия, передаваемого на ленту, управляемыми пружинными подвижными кронштейнами прижимают ленту в процессе движения к двум другим свободно вращающимся валам, при этом прикрепленным к утяжелителю блоком стимулирования осуществляют активное перемешивание нефти - продукта, смеси, находящейся в непосредственном контакте с движущейся лентой, способствуя эффективному налипанию ее на непрерывную ленту, причем оптимальные режимы добычи нефти задают в результате вычисления параметров скорости вращения вала двигателя и силы прижатия непрерывной ленты к вращающемуся шкиву ведущего вала на основании информации, получаемой от датчиков скорости и натяжения непрерывной ленты, температуры на выходе нефти из скважины, производительности установки и других датчиков давления внутри корпуса и в выкидном трубопроводе, датчиков параметров двигателей - силы тока, оборотов, показателей нефти, определяемых по отбираемым пробам, которые располагают в разных узлах установки, а предотвращение запутывания ленты в канале транспортировки осуществляют путем временного реверса движения ленты с помощью двигателей по командам от датчиков разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты, причем в резервуаре для сбора нефти поддерживают температуру, обеспечивающую легкость перемещения ее в емкости - автоцистерне или трубопроводах для дальнейшей транспортировки.

2. Устройство для добычи нефти, содержащее непрерывную ленту со свойствами адгезии, одной стороной погруженную в нефть, приводной блок, который контактирует с другой стороной ленты, утяжелитель, установленный на погруженной стороне ленты, и блок управления устройством, отличающееся тем, что наземный модуль представляет собой сферический корпус, выполненный теплоизолированным и оснащенный внутренней системой нагревания, внутри сферы, на несущей раме размещены рабочие органы, при этом непрерывная олеофильная лента имеет возможность перемещения от наземного модуля до уровня ниже продуктивного уровня жидкости, с помощью усилия от привода, механизм подвески одного из роликов-сателлитов оснащен датчиком-динамометром, коромыслом с набором скребков и роликов, при этом усилие прижима коромысла имеет возможность регулирования дополнительным приводом, расширительный бак оснащен уровнемером, погружной модуль представляет собой наборную конструкцию, состоящую из прочной насосной части, корпуса и грузовых секций, внутри корпуса установлены центрирующие механизмы, в конструкции по всей длине выполнен продольный канал для свободного поступления жидкости на ленту, на погружном модуле предусмотрен лопастной активатор для привода в движение с помощью цепной передачи от ролика натяжной ленты, при этом конструкция этой секции оснащена направляющими, адаптивная система управления состоит из блока управления с программируемым контроллером, силовых линий к агрегатам и сигнальных линий к датчикам, на внешней стороне наземного модуля расположен датчик динамометра, внутри корпуса установки расположены подключения взрывозащищенных датчиков скорости движения ленты, датчики обрыва и схода ленты, а также линия управления приводом коромысла.

3. Устройство для добычи нефти по п. 2, отличающееся тем, что рабочая поверхность роликов и колеса покрыта футерованным материалом.

4. Устройство для добычи нефти по п. 2, отличающееся тем, что погружной модуль оснащен грузовыми секциями, обеспеченными возможностью загрузки в скважину через эксплуатационный люк, которым оборудована опорная колонна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке и эксплуатации нефтяных месторождений для механизированного подъема продукции из скважин.

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к глубинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Насос содержит цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами, в нижней части которого размещен контейнер с технологической жидкостью, снабженный каналом для прохода технологической жидкости в кольцеобразную полость с обратным клапаном, а также отверстиями на цилиндре для подачи технологической жидкости из кожуха в зазор плунжерной пары.

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче углеводородного сырья из скважин с расположением штангового насоса в стволе скважины от вертикали до 110°.

Изобретение относится к штанговым глубинным поршневым насосам для добычи нефти с большим содержанием механических примесей. Насос включает цилиндр с установленным внутри плунжером, переходники - верхний и нижний, соединяющие цилиндр с НКТ, всасывающий и нагнетательный клапаны, две поршневые пары - поршень-цилиндр - верхняя и нижняя.

Насос // 2692588
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к вертикальным плунжерным насосам, для перекачивания высоковязких жидкостей с содержанием механических примесей и газа, в частности, к скважинным штанговым насосам и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к погружным скважинным насосам с приемным фильтром и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Насос // 2684694
Изобретение относится к насосам и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности, при отборе жидкости из скважины, а также в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Изобретение относится к области машиностроения, к скважинным штанговым насосам и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Скважинный штанговый насос содержит цилиндр со всасывающим клапаном, приемный фильтр, выполненный соосно цилиндру в виде перфорированного цилиндрического хвостовика.

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти, в частности к исследованию процессов, происходящих в скважинных штанговых насосах, непосредственно в их плунжерной паре.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к погружным насосным установкам с приводом от герметичного погружного электродвигателя для перекачивания скважинной жидкости.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к перистальтическим насосам, используемым в частности в медицине и в пищевой промышленности. Насос 10 содержит приводной ротор 14, имеющий по меньшей мере один сдавливающий элемент 15, и цилиндрический статор 12, с возможностью вращения в котором выполнен ротор 14.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в перистальтических насосах. Насос 2 содержит: корпус 10 и ступицу 18.

Насос // 2684694
Изобретение относится к насосам и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности, при отборе жидкости из скважины, а также в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности шланговым насосам. Шланговый насос для транспортировки проводимой в шланге текучей среды содержит опору 2 для шланга с контропорой 4.

Изобретение относится к перистальтическим насосам с электромагнитным приводом и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности, при отборе жидкости из скважины, также может быть использовано и в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способу регулирования перистальтического насоса для перекачивания жидких сред организма. Насос содержит эластичную трубку, установленную внутри круговой упорной стенки и контактирующую с роликами.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способу регулирования перистальтического насоса для перекачивания жидких сред организма. Насос содержит эластичную трубку, установленную внутри круговой упорной стенки и контактирующую с роликами.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способу регулирования перистальтического насоса для перекачивания жидких сред организма. Насос содержит эластичную трубку, установленную внутри круговой упорной стенки и контактирующую с роликами, вращающимися на осях.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способу регулирования перистальтического насоса для перекачивания жидких сред организма. Насос содержит эластичную трубку, установленную внутри круговой упорной стенки и контактирующую с роликами, вращающимися на осях.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к перистальтическим насосам. Роликовый узел содержит центральный участок со ступицей.

Группа изобретений относится к технике добычи нефти и других жидкостей и, в частности, к технике подъема добываемой продукции скважин. Изобретения могут быть использованы для добычи нефти из скважин, в основном тяжелой нефти с повышенной плотностью и вязкостью, а также с увеличенным содержанием природных примесей - воды, песка, парафина в условиях высокого давления, газового фактора и низких температур. Технический результат - повышение производительности добычи нефти в условиях изменения ее состава и вязкости, а также высокого газового фактора. По способу непрерывную ленту под собственным весом и весом прикрепленного к ней утяжелителя – противовеса опускают в скважину. Непрерывную ленту опускают до уровня незначительно ниже продуктивного уровня, границы разделения жидкой и газовой сред и с помощью привода перемещают ее по замкнутой траектории, определяемой механизмами привода и весом самой ленты. В верхней точке траектории освобождают непрерывную ленту от налипшей нефти. При этом непрерывную ленту перемещают с помощью приводного колеса, имеющего фрикционное покрытие, способствующее увеличению тягового усилия, передаваемого на ленту. Управляемыми пружинными подвижными кронштейнами прижимают ленту в процессе движения к двум другим свободно вращающимся валам Прикрепленным к утяжелителю блоком стимулирования осуществляют активное перемешивание нефти - продукта, смеси, находящейся в непосредственном контакте с движущейся лентой, способствуя эффективному налипанию ее на непрерывную ленту. Оптимальные режимы добычи нефти задают в результате вычисления параметров скорости вращения вала двигателя и силы прижатия непрерывной ленты к вращающемуся шкиву ведущего вала на основании информации, получаемой от датчиков скорости и натяжения непрерывной ленты, температуры на выходе нефти из скважины, производительности установки и других датчиков давления внутри корпуса и в выкидном трубопроводе, датчиков параметров двигателей - силы тока, оборотов, показателей нефти, определяемых по отбираемым пробам, которые располагают в разных узлах установки. Предотвращение запутывания ленты в канале транспортировки осуществляют путем временного реверса движения ленты с помощью двигателей по командам от датчиков разности натяжения восходящей и нисходящей частей ленты. В резервуаре для сбора нефти поддерживают температуру, обеспечивающую легкость перемещения ее в емкости - автоцистерне или трубопроводах для дальнейшей транспортировки. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх