СПОСОБ ДОБЫЧИ СКВАЖИННОЙ ПРОДУКЦИИ И ГЛУБИННО-НАСОСНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

СПОСОБ ДОБЫЧИ СКВАЖИННОЙ ПРОДУКЦИИ И ГЛУБИННО-НАСОСНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2189433 (13) C2

(51) 7 E21B43/00, F04B47/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99111983/03 
(22) Дата подачи заявки: 1999.06.03 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.06.03 
(43) Дата публикации заявки: 2001.06.20 
(45) Опубликовано: 2002.09.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2114282 C1, 27.06.1998. SU 1193293 А, 23.11.1985. RU 2078910 C1, 10.05.1997. RU 2099508 C, 20.12.1997. RU 2100578 C1 27.12.1997. RU 2101471 C1 10.01.1998. ГИМАТУДИНОВ Ш.К. Справочная книга по добыче нефти. - М.: Недра, 1974, с. 255, 309. 
(71) Заявитель(и): Тимашев Анис Тагирович 
(72) Автор(ы): Тимашев А.Т.; Зарипов М.С.; Зиякаев З.Н.; Куповых С.Б.; Зиянгиров Р.М. 
(73) Патентообладатель(и): Тимашев Анис Тагирович 
Адрес для переписки: 452620, Башкортостан, г. Октябрьский, ул. Лермонтова, 6, кв.10, А.Т.Тимашеву 

(54) СПОСОБ ДОБЫЧИ СКВАЖИННОЙ ПРОДУКЦИИ И ГЛУБИННО-НАСОСНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства, например для добычи питьевой воды. Обеспечивает расширение функциональных возможностей и областей применения глубинно-насосных устройств при различных геологических условиях разработки, физических свойствах и химическом составе добываемой скважинной продукции. Сущность изобретения: по способу применяют унифицированные глубинно-насосные устройства двойного или одинарного действия, позволяющие приспособить их для откачки скважинной продукции, обладающей различными физическими свойствами и химическим составом. Применение глубинных насосов с двухкамерным приемом или напорной камерой приема и подготовки позволяет откачивать одновременно как газожидкостную смесь, так и дегазированную жидкость, или нефть и воду раздельно, или продукции двух нефтеносных пластов, обладающих различным химическим составом и физическими свойствами. Используют различные рабочие полости насоса, расположенные ниже и выше разделяющего зоны подъема и накопления нефти и воды, или пакера, разделяющего два нефтеносных пласта друг от друга. При этом глубинно-насосные устройства с двухполостным глубинным насосом применяют для эксплуатации, в основном, высокодебитных скважин с высоким оптимальным забойным давлением. Однополостной глубинный насос применяют в мало- и среднедебитных скважинах с различной вязкостью. Эти глубинно-насосные устройства, кроме глубинных насосов, соответственно могут быть укомплектованы напорной камерой подготовки и приема, и эжектором для засасывания газа, и газосепаратором погруженного типа с кольцевой канавкой для засасывания выделившегося газа эжектором, установленным на выкиде глубинного насоса. 6 с. и 2 з.п.ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли промышленности, а именно к добыче нефти штанговыми, глубинными насосами.

Известен механизированный способ добычи нефти и штанговый, глубинный насос для его осуществления, работающий при ограниченном газосодержании, для сохранения на значительную глубину под динамический уровень, соответствующий оптимальной величине давления на приеме насоса [1].

Недостатки известного способа и применяемого глубинного насоса для его осуществления:

- откачка жидкости только при движении плунжера в одном направлении;

- низкая эффективность работы глубинного насоса при откачке вязких и газированных жидкостей;

- резкое ограничение глубины спуска насоса с увеличением производительности;

- влияние давления на приеме насоса на величину забойного давления.

Наиболее близким техническим решением является применение глубинного насоса двойного действия, позволяющего откачивать жидкость возвратно- поступательным движением его плунжера в обоих направлениях [2].

Недостатками близкого технического решения являются:

- низкий коэффициент заполнения и подачи насоса;

- ограниченность области применения;

- неприспособленность для откачки газированных и вязких жидкостей;

- невозможность их использования для раздельной откачки нефти, воды продукции различных нефтеносных пластов;

- влияние давления на приеме насоса на величину давления на забое скважины.

Цель изобретения: разработка способа и глубинно-насосного устройства, позволяющих расширить функциональные возможности и область их применения при различных геологических условиях, физических свойств и химическом составе добываемой скважинной продукции.

Поставленная цель достигается тем, что способ добычи скважинной продукции одновременно откачивает газожидкостную смесь и дегазированную жидкость или нефть и воду раздельно, или продукцию двух нефтеносных пластов различного химического состава и с различными физическими свойствами разными рабочими полостями цилиндра, расположенными ниже и выше разделяющего их плунжера; нижней полостью откачивают газожидкостную смесь, газ, воду или продукцию из нижнего нефтеносного пласта, при этом в нижнюю полость газожидкостная смесь поступает непосредственно из эксплуатационной колонны или по хвостовику, спущенному до забоя, а в верхнюю полость дегазированная скважинная жидкость поступает из газосепарационной приемной боковой камеры или вода и нефть, или продукция нижнего и верхнего нефтеносных пластов, поступающих из газосепарационной приемной камеры или напорной камеры подготовки и приема, где газосепарационную камеру образуют между корпусом насоса и корпусом приемной камеры, в которую скважинная жидкость поступает через боковые приемные отверстия, где при повороте направления потока ее дегазируют, а далее, при ходе плунжера вниз, отсасывают в верхнюю полость глубинного насоса, которую далее, при ходе плунжера вверх, нагнетают в колонну подъемных насосно-компрессорных труб, при этом одновременно, при ходе плунжера в них, отжимают вверх продукцию, находящуюся под плунжером, через полый шток разделительной перегородки насоса, а при ходе плунжера вверх область, находящуюся под плунжером, заполняют новой порцией скважинной продукции.

В случае добычи из скважины эмульсионных газожидкостных смесей глубинный насос размещают в нижней части напорной камеры подготовки и приема, в которую до или при поступлении скважинной продукции подают композицию деэмульгатор-растворитель, далее в напорной камере производят подготовку скважинной продукции, заключающуюся в ее дегазации и деэмульсации при ее поступлении в камеру через перфорированные в ее верхней части отверстия и при истечении жидкостей вниз к приему одной или обеих полостей насоса, а выделившийся газ поднимают по затрубному пространству или его на определенной высоте перепускают в колонну подъемных насосно-компрессорных труб, по которой, при раздельном подъеме нефти и воды, поднимают и воду, а при раздельном подъеме продукции двух нефтеносных пластов перепускают в продукцию того пласта, которую поднимают с большей затратой энергии.

В малодебитных и среднедебитных скважинах подъем скважинной продукции производят глубинным насосом, имеющим только одну верхнюю рабочую полость приема и нагнетатния, позволяющую откачивать вязкую газожидкостную смесь при максимальном коэффициенте наполнения, для чего при откачке скважинной продукции со значительным газосодержанием перед поступлением в глубинный насос ее дегазируют в газосепаратре погружного типа, при этом отделившийся газ направляют вверх по кольцевому каналу, образованному корпусом насоса и наружным корпусом газосепаратора погружного типа и эжекторного устройства, расположенных соответственно ниже и выше глубинного насоса и соединенных с колонной подъемных насосно-компрессорных труб резьбовыми соединениями.

Глубинный насос, состоящий из двух концентрично расположенных корпусов, внутренний из которых является одновременно и корпусом, и цилиндром, плунжера, разделительной перегородки с замковым упором с наружными и внутренними уплотнителями, образующей с плунжером одну рабочую полость, полого штока, пропущенного через разделительную перегородку, узла всасывающего клапана, образующего с плунжером другую рабочую полость, нижняя из которых сообщена со стволом скважины через очистную газоотбивающую сетку, или газосепаратор погружного типа, служащий наружным корпусом глубинного насоса для отделения газа через перепускной клапан и выброса его в затрубное пространство и поступления отсепарированной жидкости с остаточным газом в рабочие полости.

Поставленная цель достигается тем, что глубинный насос состоит из двух концентрично расположенных корпусов, внутренний из которых является одновременно и корпусом и цилиндром, плунжера, разделительной перегородки с замковым упором с наружными и внутренними уплотнителями, образующей с плунжером одну рабочую полость, полого штока, пропущенного через разделительную перегородку, узла всасывающего клапана, образующего с плунжером другую рабочую полость, нижняя из которых сообщена со стволом скважины через очистную газоотбивающую сетку или газосепаратор погружного типа, служащий наружным корпусом и приемной камерой верхней полости глубинного насоса для отделения газа и выброса его в затрубное пространство через перепускной клапан и поступления отсепарированной жидкости с остаточным газом в нижнюю рабочую полость, когда наружный корпус служит приемной камерой верхней рабочей полости и сообщен с ней боковым всасывающим клапаном и очистной газоотбивающей сеткой, при этом рабочие полости и их приемные камеры отделены друг от друга пакером для обеспечения раздельной откачки продукции двух нефтеносных пластов, а приемные камеры имеют пружинно-регулировочные клапаны, позволяющие регулировать величины забойных давлений против нефтеносных пластов.

Глубинный насос состоит из корпуса, служащего одновременно цилиндром, плунжера разделительной перегородки с замковым упором с наружными и внутренними уплотнителями, образующей с расположенными ниже ее плунжером рабочую полость для приема и откачки вязкой скважинной продукции при эксплуатации мало- и среднедебитных скважин, и полого штока, пропущенного через разделительную перегородку, всасывающего и нагнетательного клапанов в зоне движения плунжера, при этом над разделительной перегородкой выполнены выкидные отверстия, отделенные от полого штока заглушкой, выше которых полый шток переходит к колонне полых штанг.

Глубинный насос при закачке в колонну подъемных насосно-компрессорных труб газа или деэмульгатора, или пара, или парожидкостной смеси колонна полых штанг на их нижнем конце имеет обратный клапан и укомплектован наружным корпусом, образующим с корпусом кольцевой канал, сообщенный с газовым выкидом газосепаратора, расположенным ниже глубинного насоса, и с эжектором, отсасывающим газ и расположенным выше глубинного насоса, при этом газосепаратор и эжектор соединены с глубинным насосом и колонной подъемных насосно-компрессорных труб резьбовыми соединениями.

Предлагаемое изобретение от прототипа отличается тем, что в способе добычи скважинной продукции применен глубинный насос двойного действия с использованием различных конструкций напорной камеры и камеры подготовки и приема, компоновка подземного оборудования выполняет многофункциональные операции: непрерывную откачку скважинной продукции, ее совместную или раздельную откачку по фазовому, компонентному составу, продукцию различных нефтеносных пластов с различным химическим составом и различными свойствами.

Отличается также тем, что при откачке вязкой эмульсионной скважинной продукции перед ее поступлением в глубинный насос производят предварительную подготовку, заключающуюся в предварительной дегазации и деэмульсации, позволяющей создать на его приеме величину оптимального давления использованием камеры приема и подготовки, при котором обеспечивается рациональное заполнение рабочих полостей насоса и необходимый подпор на плунжер при его ходе вверх и тем самым снять определенную величину нагрузки от веса жидкости и штанг от глубинно-насосного оборудования.

Отличается тем, что при выделение из поднимающейся скважинной продукции значительного количества газа его из газовой зоны засасывают в колонну насосно-компрессорных труб эжектором, установленным выше глубинного насоса, и подают его в поднимающуюся продукцию при движении плунжера глубинного насоса в обоих направлениях, а в случае подъема скважинной продукции по хвостовику газ, выделившийся в нем, отделяется от жидкости, поступающей далее в глубинный насос, в газосепараторе, из которого газонефтяная смесь по кольцевому каналу направляют в верхнюю полость глубинно-насосного устройства, а отделившийся газ засасывают в подъемную колонну труб эжектором, установленным над глубинным насосом.

Отличается тем, что при выделенной из поднимающейся скважинной продукции значительного количества газа его из газовой зоны засасывают в колонну насосно-компрессорных труб эжектором, установленным выше глубинного насоса, и подают его в поднимающуюся продукцию непрерывно при движении плунжера глубинного насоса в обоих направлениях, а в случае подъема скважинной продукции по хвостовику газ, выделившийся в нем, отделяется от жидкости, поступающей далее в глубинный насос, в газосепараторе, из которого газонефтяная смесь по кольцевому каналу направляют в верхнюю полость глубинно-насосного устройства, а отделившийся газ засасывают в подъемную колонну труб эжектором, установленным над глубинным наосом.

Отличается тем, что обеспечивает подъем скважинной продукции при возвратно-поступательном движении плунжера глубинного насоса в обоих направлениях, причем при ходе плунжера вниз через него и его полый шток проходит газожидкостная смесь с любым газосодержанием, а при ходе вверх откачивают почти полностью дегазированную жидкость, поступившую из затрубного пространства в верхнюю полость плунжера, находящегося выше плунжера.

Отличается тем, что, используя подпорную камеру подготовки и приема глубинно-насосного устройства с различными его полостями, откачивают: верхней - нефть, стекающую по напорной камере к приему насоса верхней полости насоса, а нижней полостью - воду, поднимаемую с забоя скважины по хвостовику.

Также глубинно-насосное устройство со своими различными полостями откачивает продукции различных нефтеносных пластов раздельно и создает против них оптимальные величины забойных давлений или при помощи обратных регулировочных клапанов на приемах полостей, или для создания величин рациональных давлений против этих пластов и на приемах отдельных полостей глубинного насоса применяют камеру приема и подготовки, а между пластами устанавливают изолирующий их друг от друга пакер.

Отличается тем, что при откачке вязкой эмульсионной скважинной продукции откачку производят только одной, верхней, полостью глубинного насоса, которая служит как для приема, так и для откачки скважинной продукции, изолированной при работе от зоны приема при нагнетатнии, а также от зоны нагнетания - при приеме; в случае, когда нагрузка от веса жидкости больше нагрузки от веса штанг, действующей на плунжер, и давления, действующего на него, на его приеме, или они сообщаются и подача жидкости происходит непрерывно, когда давление на приеме высокое, а на выкид установлен эжектор, который способствует открытию выкидного клапана, и тем самым обеспечивают работу глубинно-насосного устройства с коэффициентом подачи, близким к единице или более единицы.

Глубинно-насосное устройство двойного действия для высокодебитных скважин состоит из двух концентрично расположенных корпуса напорной камеры 4 и корпуса камеры приема и подготовки 5 (фиг.1), связанных друг с другом муфтовыми переводниками с верхней разделительной перегородкой 13. Во внутреннем корпусе напорной камеры 4 расположена пара "цилиндр - плунжер" 1 и 2 с полым штоком 3, пропущенным через разделительную перегородку 13, нижний приемный 17 и нагнетательный 27 клапаны (фиг.3). Плунжер 2 делит цилиндр 1 на две рабочие полости: верхнюю полость 9, сообщенную со стволом скважины через кольцевую приемную камеру 19 и образованную между разделительной перегородкой 13 и плунжером 2, нижнюю 8 - между плунжером 2 и нижним приемным клапаном 17, а когда его не ставят, то между плунжером 2 и нижней приемной камерой с сеткой 15. Нижняя полость 8 сообщена со стволом скважины через очистную газоотбивающую сетку или газосепаратор погружного типа 29.

Наружный корпус камеры приема и подготовки 5 с внутренним корпусом напорной камеры 4 образуют кольцевую приемную камеру 19 (фиг.2), корпус которой в средней и верхней частях перфорирован.

Кольцевая приемная камера 19 в верхней части сообщена с верхней полостью 9 глубинного насоса 4 с нижним приемным клапаном 17, а верхняя полость 9 сообщена с подъемной колонной насосно-компрессорных труб 20 посредством нагнетательного клапана 27.

При откачке вязких и эмульсионных продукций скважин, или при откачке нефти и воды, или для раздельной откачки продукций двух различных пластов с различным химическим составом в качестве нижней приемной камеры с сеткой 15 применяют напорные камеры подготовки и приема (фиг.2, 3, 4), представляющие собой кольцевой канал для приема и подготовки жидкости 21 определенной длины, образованный между подъемной колонной насосно-компрессорных труб 20, или полыми штангами 18 и концентрично расположенными к ним корпусом напорной камеры 4 и камеры приема и подготовки 5, составленные из насосно-компрессорных труб большого диаметра, которые сообщены с верхней полостью 9 глубинного насоса 4 и нижней полостью 8 глубинного насоса 4.

Для откачки вязкой скважинной продукции из мало- и среднедебитных скважин применяют глубинные насосы с одной верхней полостью 9 глубинного насоса 4 (фиг. 5) нижнего приемного клапана 17, находящегося в верхней части плунжера 2, полого штока 3 с отверстиями 28, сообщающего полость полого штока 3 с верхней полостью 9 глубинного насоса 4, и нагнетательного клапана 27, расположенного выше плунжера 2 и разделительной перегородки 13, образующую с плунжером 2 верхнюю полость 9.

При откачке сильногазированных жидкостей глубинный насос 4 используют с одной рабочей полостью в комплекте с газосепаратором погружного типа 29 с двумя отводами для жидкости 30, соединенными с приемным патрубком 31, выкидом для газа 32, по которому газ перепускается в кольцевой канал для приема и подготовки жидкости 21, образованный между корпусом напорной камеры 4 и корпусом приема и подготовки 5, соединенного выше глубинного насоса 4 с корпусом эжектора 34 посредством отверстий 35, а кольцевой канал 21 сообщается с зоной всасывания 36 эжектора 34.

Принцип работы способа добычи нефти и штангового глубинно-насосного устройства заключается в комплексном использовании для подъема скважинной продукции различных видов энергии, что достигается изменением конструкции штангового глубинно-насосного устройства с учетом химического состава и физических свойств откачиваемой скважинной продукции.

При ходе плунжера 2 вниз скважинную продукцию по полому штоку 3 через отверстия 28 продавливают через глубинный насос 4, а в освободившееся пространство над плунжером 2 поступает дегазированная скважинная жидкость из затрубного пространства через кольцевую приемную камеру 19 (фиг.1) или из кольцевого канала приема и подготовки 21 (фиг.2). При ходе плунжера 2 вверх нижнюю полость 8 занимает скважинная продукция, поднимающаяся по эксплуатационной колонне, а из верхней полости 9 глубинного насоса 4 отжимается ранее поступившая в нее скважинная продукция.

При раздельной откачке нефти и воды (фиг.3) нефть всплывает по затрубному пространству, накапливается в кольцевой приемной камере 19, затем поступает в верхнюю полость 9 глубинного насоса 4, а воду поднимают по "хвостовику" 16, спущенному в зумпф скважины 37. Газ, выделившийся из нефти, накапливается в верхней части затрубного пространства, затем его засасывают эжектором 34 в колонну насосно-компрессорных труб 20 и используют для подъема скважинной продукции.

Для раздельной откачки скважинной продукции двух различных пластов с различным химическим составом и физическими свойствами (фиг.4) продукцию нижнего нефтеносного пласта откачивают нижней полостью 8, а продукцию верхнего нефтеносного пласта верхней полостью 9 глубинного насоса 4. Для этого зону работы 38 (фиг.4) нижнего нефтеносного пласта отделяют от зоны работы верхнего пласта 39 на определенной глубине уплотнительным устройством 40, а оптимальную величину забойного давления в нефтеносных пластах поддерживают с помощью пружинных регулировочных клапанов 41 и 42, установленных против их перфорационных отверстий на приеме подъемной колонны труб, сообщаемых верхним и нижним полостями работы штангового глубинно-насосного устройства.

При откачке вязких и эмульсионных скважинных продукций из высокодебитных скважин штанговое глубинно-насосное устройство комплектуют камерой приема и подготовки 21, в которую при поступлении скважинной продукции через перфорированные отверстия в верхней части камеры приема и подготовки 21 подают композицию деэмульгатора - растворителя из емкости 25, затем в камере приема и подготовки 21 идет дегазация, деэмульсация. Выделившийся газ поднимают по затрубному пространству 12 или на определенной высоте перепускают в колонну насосно-компрессорныхтруб 20, а жидкость истекает вниз на прием глубинного насоса 4.

При откачке вязкой скважинной жидкости из мало- и среднедебитных скважин с небольшим газосодержанием используют глубинный насос, имеющий только одну верхнюю полость 9 (фиг.5), и при ходе плунжера 2 вниз достигается наибольшее разрежение в верхней полости 9, следовательно, максимальное заполнение скважинной продукцией, обеспечивается меньшее гидравлическое сопротивление плунжеру 2, что приводит к увеличению полезного хода плунжера 2 и уменьшению мертвого хода при работе глубинного насоса.

Глубинно-насосное устройство работает следующим образом.

Его изготавливают как трубным, так и вставным, двойного или одинарного действия, соответственно с двумя или одной рабочими полостями. Конструкция глубинно-насосного устройства в зависимости от геолого-физических условий эксплуатации, состава и дебита откачиваемой скважинной продукции изменяется.

В высокодебитных скважинах с вязкой и газированной скважинной продукцией применяют глубинно-насосное устройство двойного действия, которое состоит из двух концентрично расположенных корпусов, внутренний из которых является одновременно и корпусом и цилиндром 11, плунжера 2, разделительной перегородки 13 с замковым упором с наружным и внутренним уплотнителем, образующий с плунжером одну верхнюю полость 9, полого штока 3, пропущенного через разделительную перегородку 13, нижнего приемного клапана 17, образующего с плунжером 2 нижнюю полость 8. При этом верхняя полость 9 сообщается со стволом скважины через кольцевую приемную камеру 19 с нижним приемным клапаном 17 и очистной газоотбивающей сеткой 11, а нижняя полость 8 сообщена со стволом скважины через очистную газоотбивающую сетку 11 или газосепаратор погружного типа 29, служащего наружным корпусом и кольцевым приемным каналом для подготовки и приема жидкости 21 верхней полости 9 глубинного насоса 1 для отделения газа и выброса его через перепускной клапан 10 в затрубное пространство 12 и поступления отсепарированной жидкости с остаточным газом в нижнюю полость 8. При этом верхняя 9 и нижняя 8 полости изолированы друг от друга и их используют для откачки скважинной продукции с различным компонентным составом и различных нефтеносных горизонтов.

Глубинно-насосное устройство в зависимости от химического состава и физических свойств откачиваемой скважинной продукции, от величины пластового и забойного давления, глубины спуска глубинного насоса, нижняя полость 8 может иметь или не иметь нижний приемный клапан 17.

При откачке маловязкой скважинной продукции с высоким газосодержанием применяют глубинно-насосоное устройство, где в нижней полости 8 отсутствует нижний приемный клапан 17. При этом через нижнюю полость 8 скважинная продукция проходит через плунжер 2 и полый шток 3 и под воздействием веса колонны штанг, превышающего нагрузку от веса жидкости, через нагнетательный клапан 27 продавливается в колонну насосно-компрессорных труб 20, а часть скважинной продукции поступает в кольцевую приемную камеру 19 в верхнюю полость 9 глубинного насоса 1.

При откачке вязкой, парафинистой и эмульсионной скважинной продукции с высоким газосодержанием в высокодебитных скважинах применяют глубинно-насосное устройство двойного действия, которое размещают в нижней части кольцевого канала для подготовки и приема жидкости 21, представляющее собой кольцевое пространство, образованное между корпусом глубинного насоса 1 и колонной насосно-компрессорных труб 20 большего диаметра, спущенным концентрично к подъемным насосно-компрессорным трубам, поднятым выше глубинного насоса 1 на высоту, достаточную для обеспечения рациональной подготовки скважинной продукции к откачке. Нижняя часть кольцевого канала для приема и подготовки жидкости 21 спущена ниже глубинного насоса 1 на определенную глубину, верхняя часть колонны перфорирована, через отверстия которой скважинная продукция поступает в кольцевую камеру приема и подготовки. При поступлении жидкости в кольцевой канал для подготовки и приема 21 в нее подают композицию деэмульгатора - растворителя, затем в камере приема и подготовки 21 идет дегазация и деэмульсация. Выделившийся газ поднимают по затрубному пространству 12 или на определенной высоте перепускают в колонну насосно - компрессорных труб 20, а жидкость истекает вниз на прием глубинного насоса 1. Откачка дегазированной жидкости производят обеими полостями глубинного насоса 1.

При ходе плунжера 2 вниз при наличии нижнего приемного клапана 17 поступившая ранее скважинная продукция из нижней полости 8 под весом колонны штанг 18 и плунжера 2 выдавливается, а в верхнюю полость 9 глубинного насоса 1 происходит засасывание скважинной продукции из кольцевого канала для приема и подготовки жидкости 21 в кольцевую приемную камеру 19.

При ходе плунжера 2 вверх в освобожденную под плунжером 2 нижнюю полость 8 в разряжаемое пространство под высоким давлением, поддерживаемым в кольцевом канале приема и подготовки жидкости 21, поступает новая порция скважинной продукции, а из верхней полости глубинного насоса 1 происходит отжатие ранее поступившей скважинной продукции в колонну насосно-компрессорных труб 20.

В случае, если глубинно-насосное устройство двойного действия применяют для раздельной откачки нефти и воды, или для раздельной откачки продукции двух различных нефтеносных горизонтов, обладающих различными физико-химическими свойствами, то, в первом случае, нефтегазовая смесь поднимается мимо кольцевого канала для приема и подготовки жидкости 21 вверх (фиг.3). В верхнем ее конце при поступлении в кольцевую приемную камеру 19 происходит сепарация свободного газа от нефти, дегазированная нефть переливается в камеру 4, которая стекая вниз освобождается от остаточного газа, а часть оставшейся в виде мелких пузырьков по мере роста давления гидростатического столба снова растворяется в нефти и из нижней части камеры под рациональным давлением поступает в верхнюю полость 9 глубинного насоса 1.

Вода из поступившей скважинной продукции накапливается в зоне работы 38 в зумпфе скважины 37, затем поступает в хвостовик 16 и поднимаясь по хвостовику 16 попадает в нижнюю полость 8, далее вытесняется в колонну насосно-компрессорных труб 20 и на поверхность земли.

В этом случае в нижней полости 8 глубинного насоса 1 устанавливают нижний приемный клапан 17, которым снимают действия давления в колонне насосно- компрессорных труб 20 на забой скважины.

При поступлении на забой скважины скважинной продукции в виде газожидкостной или водонефтяной эмульсии разделение их на воду и нефтегазовую смесь производят как на забое, так и в затрубном пространстве 12 скважины, для полного разделения которых и исключения образования газожидкостной эмульсии на забое подают деэмульгатор - растворитель из емкости 25, объем которого определяют из максимального межремонтного периода эксплуатации скважин. При этом деэмульгатор - растворитель вытесняют из емкости 25 водой, поступающей в нее из забоя через нижний обратный клапан 44, установленный на хвостовике 16, по которому вода поднимается в нижнюю полость 8 глубинного насоса 1, укомплектованная нижней приемной камерой с сеткой 15, затем откачивается на поверхность земли по полому штоку 3 и полым штангам 18, а нефть и газ поднимают до верхней части кольцевого канала приема и подготовки жидкости 21 по затрубному пространству 12, где через перфорированные отверстия 46 переливаются в кольцевую приемную камеру 19, стекают по ней до верхней полости 9 глубинного насоса 1, где через нижнюю приемную камеру 15 поступают в нее при ходе плунжера вниз, а при его ходе вверх нагнетается в кольцевую приемную камеру 19, образованную между колонной полых штанг 18 и колонной насосно-компрессорных труб 20, затем поднимают на поверхность земли, то есть нефть и воду добывают раздельно.

Также раздельно откачивают продукции двух различных нефтеносных горизонтов (фиг.4). В этом случае выше емкости 25 в эксплуатационную колонну скважины устанавливают пакер 40, которым разделяют нижний пласт от верхнего и предотвращают смешивание продукций. Подъем скважинной продукции из нижнего продуктивного пласта на земную поверхность производят по полым штангам 18, продукция верхнего продуктивного пласта откачивают по кольцевому пространству.

Для откачки вязкой скважинной продукции из мало- и среднедебитных скважин используют глубинный насос, имеющий одну рабочую полость приема и нагнетания. При ходе плунжера 2 вниз скважинная продукция, заполнившая пространство под плунжером 2, устремляется в верхнюю полость 9, в которой происходит резкое разрежение, что наряду со свободно падающей колонной штанг с плунжером 2 обеспечивает максимально возможное ее заполнение скважинной продукцией, а в определенных условиях, когда давление гидростатического столба жидкости, оказываемое на нагнетательный клапан, становится меньше суммарного давления, оказываемого созданным давлением веса штанг, плунжера, давлением на приеме насоса, оказываемым высоковязкой продукцией, находящейся под нагнетательным клапаном, после заполнения рабочей полости часть продукции вытесняется в колонну насосно-компрессорных труб 20, в пространство, находящееся выше разделительной перегородки 13.

При ходе плунжера 2 глубинного насоса 1 вверх скважинная продукция, поступившая в верхнюю полость 9 ранее, вытесняется из нее через полый шток 3 в колонну насосно-компрессорных труб 20.

При откачке скважинной продукции со значительным газосодержанием жидкость дегазируют в газосепараторе погружного типа 29, а выделившийся газ направляют вверх по кольцевому каналу 33, образованному корпусом напорной камеры 4 и наружным корпусом газосепаратора погружного типа 29 и эжектора 34, расположенных соответственно ниже и выше глубинного насоса и соединенных с колонной насосно-компрессорных труб 20 резьбовым соединением (фиг.6).

Способ добычи скважинной продукции и глубинно-насосное устройство позволяют обеспечить подъем скважинной продукции при возвратно-поступательном движении плунжера 2 глубинного насоса в обоих направлениях, причем при ходе плунжера 2 вниз через него и полый шток 3 проходит газожидкостная смесь с любым газосодержанием, а при ходе вверх позволяет откачивать почти полностью дегазированную жидкость, поступившую из затрубного пространства в верхнюю полость 9, находящуюся выше плунжера 2.

Глубинно-насосное устройство позволяет откачивать продукцию различных нефтеносных пластов раздельно и создает против них оптимальную величину забойного давления.

Повышается производительность глубинно-насосного устройства, что позволяет использовать их на высокодебитных скважинах.

Источники информации

1. Справочная книга по добыче нефти. /Под ред. д.т.н. Ш.К.Гиматудинова. - М.: Недра, 1974, с. 255, 309.

2. Патент РФ 2114282 "Способ подъема газожидкостной смеси скважин и установка для его осуществления" (прототип). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ добычи скважинной продукции, заключающийся в откачке скважинной продукции штанговым глубинно-насосным устройством двойного действия, состоящим из корпуса с парой цилиндр - плунжер, всасывающих и нагнетательных клапанов, отличающийся тем, что им одновременно откачивают газожидкостную смесь и дегазированную жидкость или нефть и воду раздельно или продукцию двух нефтеносных пластов различного химического состава с различными физическими свойствами разными рабочими полостями цилиндра, расположенными ниже и выше разделяющего их плунжера; нижней полостью откачивают газожидкостную смесь, газ, воду или продукцию из нижнего нефтеносного пласта, при этом в нижнюю полость газожидкостная смесь поступает непосредственно из эксплуатационной колонны или по хвостовику, спущенному до забоя, а в верхнюю полость дегазированная скважинная жидкость поступает из газосепарационной приемной боковой камеры или вода и нефть, или продукция нижнего и верхнего нефтеносных пластов, поступающих из газосепарационной приемной камеры или напорной камеры подготовки и приема, где газосепарационную камеру образуют между корпусом насоса и корпусом приемной камеры, в которую скважинная жидкость поступает через боковые приемные отверстия, где при повороте направления потока ее дегазируют, а далее, при ходе плунжера вниз, отсасывают в верхнюю полость глубинного насоса, которую далее, при ходе плунжера вверх, нагнетают в колонну подъемных насосно-компрессорных труб, при этом одновременно, при ходе плунжера вниз, отжимают вверх продукцию, находящуюся под плунжером через полый шток разделительной перегородки насоса, а при ходе плунжера вверх область, находящуюся под плунжером, заполняют новой порцией скважинной продукции.

2. Способ добычи скважинной продукции, заключающийся в откачке скважинной продукции штанговым глубинно-насосным устройством двойного действия, состоящим из корпуса с парой цилиндр - плунжер, всасывающих и нагнетательных клапанов, отличающийся тем, что в случае добычи из скважины эмульсионных газожидкостных смесей глубинный насос размещают в нижней части напорной камеры подготовки и приема, в которую до или при поступлении скважинной продукции подают композицию деэмульгатор - растворитель, далее в напорной камере производят подготовку скважинной продукции, заключающуюся в ее дегазации и деэмульсации при ее поступлении в камеру через перфорированные в ее верхней части отверстия и при истечении жидкостей вниз к приему одной или обеих полостей насоса, а выделившийся газ поднимают по затрубному пространству или его на определенной высоте перепускают в колонну подъемных насосно-компрессорных труб, по которой, при раздельном подъеме нефти и воды, поднимают и воду, а при раздельном подъеме продукции двух нефтеносных пластов перепускают в продукцию того пласта, которую поднимают с большей затратой энергии.

3. Способ добычи скважинной продукции, заключающийся в откачке скважинной продукции штанговым глубинным насосом, состоящим из корпуса с парой цилиндр - плунжер, всасывающих и нагнетательных клапанов, отличающийся тем, что в малодебитных и среднедебитных скважинах подъем скважинной продукции производят глубинным насосом, имеющим только одну верхнюю рабочую полость приема и нагнетания, позволяющую откачивать вязкую газожидкостную смесь при максимальном коэффициенте наполнения, для чего при откачке скважинной продукции со значительным газосодержанием перед поступлением в глубинный насос ее дегазируют в газосепараторе погружного типа, а отделившийся газ направляют вверх по кольцевому каналу, образованному корпусом насоса и наружным корпусом газосепаратора погружного типа и эжекторного устройства, расположенных соответственно ниже и выше глубинного насоса и соединенных с колонной подъемных насосно-компрессорных труб резьбовыми соединениями.

4. Глубинный насос, состоящий из двух концентрично расположенных корпусов, внутренний из которых является одновременно и корпусом и цилиндром, плунжера, разделительной перегородки с замковым упором с наружными и внутренними уплотнителями, образующей с плунжером одну рабочую полость, полого штока, пропущенного через разделительную перегородку, узла всасывающего клапана, образующего с плунжером другую рабочую полость, нижняя из которых сообщена со стволом скважины через очистную газоотбивающую сетку или газосепаратор погружного типа, служащий наружным корпусом глубинного насоса для отделения газа через перепускной клапан и выброса его в затрубное пространство и поступления отсепарированной жидкости с остаточным газом в рабочие полости.

5. Глубинный насос, состоящий из двух концентрично расположенных корпусов, внутренний из которых является одновременно и корпусом и цилиндром, плунжера, разделительной перегородки с замковым упором с наружными и внутренними уплотнителями, образующей с плунжером одну рабочую полость, полого штока, пропущенного через разделительную перегородку, узла всасывающего клапана, образующего с плунжером другую рабочую полость, нижняя из которых сообщена со стволом скважины через очистную газоотбивающую сетку или газосепаратор погружного типа, служащий наружным корпусом и приемной камерой верхней полости глубинного насоса для отделения газа и выброса его в затрубное пространство через перепускной клапан и поступления отсепарированной жидкости с остаточным газом в нижнюю рабочую полость, когда наружный корпус служит приемной камерой верхней рабочей полости и сообщен с ней боковым всасывающим клапаном и очистной газоотбивающей сеткой, при этом рабочие полости и их приемные камеры отделены друг от друга пакером для обеспечения раздельной откачки продукции двух нефтеносных пластов, а приемные камеры имеют пружинно-регулировочные клапаны, позволяющие регулировать величины забойных давлений против нефтеносных пластов.

6. Глубинный насос, состоящий из корпуса, служащего одновременно цилиндром, плунжера разделительной перегородки с замковым упором с наружными и внутренними уплотнителями, образующей с расположенными ниже ее плунжером рабочую полость для приема и откачки вязкой скважинной продукции при эксплуатации мало- и среднедебитных скважин, и полого штока, пропущенного через разделительную перегородку, всасывающего и нагнетательного клапанов в зоне движения плунжера, при этом над разделительной перегородкой выполнены выкидные отверстия, отделенные от полого штока заглушкой, выше которых полый шток переходит к колонне полых штанг.

7. Глубинный насос по п. 5, отличающийся тем, что при закачке в колонну подъемных насосно-компрессорных труб газа, или деэмульгатора, или пара, или парожидкостной смеси колонна полых штанг на их нижнем конце имеет обратный клапан.

8. Глубинный насос по п. 5 или 6, отличающийся тем, что он укомплектован наружным корпусом, образующим с корпусом кольцевой канал, сообщенный с газовым выкидом газосепаратора, расположенным ниже глубинного насоса, и с эжектором, отсасывающим газ и расположенным выше глубинного насоса, при этом газосепаратор и эжектор соединены с глубинным насосом и колонной подъемных насосно-компрессорных труб резьбовыми соединениями.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru