Насосная система двойного действия для закачки воды в верхлежащий пласт

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к устройству для эксплуатации высокообводненных нефтяных скважин. Технический результат состоит в повышении надежности работы насосной системы двойного действия. Данный технический результат достигается за счет применения дополнительного уплотнения устьевого штока для восприятия давления, созданного в эксплуатационной колонне.

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к устройству для эксплуатации высокообводненных нефтяных скважин.

Известно устройство и способ (RU 2394153 C1, опубл. 10.07.2010) эксплуатации высокообводненной нефтяной скважины. Способ включает раздельную, благодаря пакеру, установленному между продуктивным и принимающим пластами, откачку нефти из продуктивного пласта в выкидную линию с предварительным разделением продукции в скважине на нефть и воду, и закачку отделившейся воды в принимающий пласт. Над пакером, установленным над продуктивным пластом, на колонне труб устанавливают насос, в качестве которого может быть использован штанговый или электропогружной насос (колонна штанг и электрокабель не показаны), сообщенный входом через хвостовик с подпакерным пространством. Выход насоса через радиальные отверстия в колонне труб сообщен с межтрубным пространством над пакером. Под радиальными отверстиями располагают трубы меньшего диаметра с целью увеличения площади поперечного сечения межтрубного пространства и снижения скорости движения воды вниз, что исключает увлечение нефти водой в принимающий пласт, поскольку скорость всплытия нефти в воде превышает скорость движения воды вниз. Отделенную в процессе гравитационного разделения продукции в скважине нефть поднимают насосом к устью скважины по межтрубному пространству и по колонне труб выше радиальных отверстий, при этом регулируют количество поступающей в выкидную линию нефти с помощью, например, регулирующего клапана, а воду по межтрубному пространству ниже радиальных отверстий закачивают в принимающий пласт за счет давления столба жидкости в скважине и избыточного давления, создаваемого насосом. Интервал принимающего пласта скважины сообщают отдельной трубкой с устьевым измерительным оборудованием, исходя из показаний которого контролируют качество закачиваемой в принимающий пласт воды.

Недостатком вышеупомянутого решения является возможность выхода из строя стандартного устьевого сальника, т.к. для нагнетания в поглощающий пласт необходимых количеств воды может потребоваться давление выше рабочего давления стандартного устьевого сальника.

Задача, решаемая настоящей полезной моделью, заключается в снижении обводнения добываемой нефти, а следовательно повышении рентабельности эксплуатации за счет подъема на поверхность нефти с минимальным количеством воды и закачки большей части воды в вышележащий слой.

Указанная техническая задача решается за счет применения насосной системы двойного действия. В обводненной скважине, из которой доступен и проперфорирован поглощающий пласт, расположенный над продуктивным пластом, на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) спущен штанговый глубинный насос. Вскрытые пласты разобщены пакером. От приемного клапана насоса до пакера применен хвостовик. В колонне НКТ над насосом на некотором расстоянии от устья скважины и непосредственно под устьем установлены переводники с отверстиями. Плунжер насоса выполнен с управляемым нагнетательным клапаном и соединен с колонной штанг. На выкидной линии установлено устройство, ограничивающее и регулирующее расход жидкости в выкидную линию (штуцер), а также вентиль, манометр и пробоотборник. С целью оперативного определения производительности на выкидной линии установлен расходомер. Для оценки качества воды (содержание механических примесей и нефтепродуктов), закачиваемой в поглощающий пласт, в скважину параллельно НКТ до интервала поглощающего пласта спущена дополнительная колонна труб (аналогично двухлифтовой ОРЭ (одновременной раздельной эксплуатации) или б/у гибкая труба), соединяемая с пробоотборником. Давление в межтрубном пространстве на устье скважины контролируется манометром.

При этом, поскольку для нагнетания в поглощающий пласт необходимых количеств воды может потребоваться давление на устье выше 40 атм, то есть выше рабочего давления стандартного устьевого сальника, под тройником размещено дополнительное уплотнение устьевого штока. Дополнительное уплотнение предназначено для восприятия давления, созданного в эксплуатационной колонне (ЭК), при этом имеющие место незначительные утечки будут поступать в тройник и по отводу в выкидную линию после регулирующего устройства, где уже будет давление нефтепровода. Таким образом, устьевой сальник работает в обычных для него условиях.

Технический результат состоит в повышении надежности работы насосной системы двойного действия, вследствие исключения воздействия повышенного давления в устье на устьевой сальник.

Фиг. 1 схематично изображает насосную систему двойного действия с УСШН (установка скважинная штанговая насосная) для закачки воды в верхлежащий пласт.

В обводненной скважине 1, из которой доступен и проперфорирован поглощающий пласт 2, расположенный над продуктивным пластом 3, на колонне НКТ 4 спускается штанговый глубинный насос 5. Вскрытые пласты разобщены пакером 6. От приемного клапана 7 насоса 5 до пакера 6 применен хвостовик 8. В колонне НКТ 4 над насосом 5 на некотором расстоянии от устья скважины и непосредственно под устьем установлены переводники 9 с отверстиями 10, соединяющие выход насоса с межтрубным пространством над пакером. Плунжер 11 насоса 5 выполнен с управляемым нагнетательным клапаном 12 и соединен с колонной штанг 13. На выкидной линии 14 установлено устройство 15, ограничивающее и регулирующее расход жидкости в выкидную линию (штуцер), а также вентиль 16, манометр 17 и пробоотборник 18. С целью оперативного определения производительности на выкидной линии установлен расходомер 19. Для оценки качества воды (содержание механических примесей и нефтепродуктов), закачиваемой в поглощающий пласт 2, в скважину параллельно НКТ 4 до интервала поглощающего пласта 2 спущена дополнительная колонна труб 20 (аналогично двухлифтовой ОРЭ или б/у гибкая труба), соединяемая с пробоотборником 21. Давление в межтрубном пространстве 22 на устье скважины контролируется манометром 23.

Принцип действия насосной системы двойного действия с УСШН для закачки воды в верхлежащий поглощающий пласт состоит в следующем.

Обводненная продукция из нижележащего продуктивного пласта 3 по хвостовику 8 поступает в насос 5 и далее по колонне НКТ 4 поднимается до патрубков 9 и через отверстия 10 поступает в полость ЭК скважины. Ниже отверстий 10 в скважине будет располагаться вода, поскольку плотность воды выше плотности нефти.

Продукция с медленной скоростью поднимается к устью по всему сечению скважины, при этом происходит гравитационное разделение воды и нефти. Регулирующее устройство 15 опытным путем настраивается так, чтобы за счет штуцирования подавать в выкидную линию значительно меньше жидкости, чем откачивает насос из продуктивного пласта. При этом в скважине создается избыточное давление, под действием которого основное количество воды нагнетается в поглощающий пласт 2, а в выкидную линию поступает вся отбираемая из продуктивного пласта нефть, всплывающая к устью скважины по ЭК, и незначительное количество воды.

Количество воды, закачиваемое в поглощающий пласт, определяется как разность производительности насоса и количества жидкости, поднимаемой на поверхность, и может изменяться в широких пределах регулирующим устройством 15. Производительность отбора жидкости из продуктивного пласта регулируется изменением режима работы УСШН (длина хода - частота качаний). Качество воды контролируется с необходимой периодичностью путем анализа проб, отбираемых через пробоотборник 21 из полости дополнительной колонны труб 20, куда вода поступает из нижней части скважины под действием избыточного давления, контролируемого манометром 23.

Обводненная продукция из нижележащего продуктивного пласта поступает в насос и далее по колонне НКТ поднимается до патрубков и через отверстия поступает в полость ЭК скважины. Ниже отверстий в скважине будет располагаться вода, поскольку плотность воды выше плотности нефти.

Продукция с медленной скоростью поднимается к устью по всему сечению скважины, при этом происходит гравитационное разделение воды и нефти. Регулирующее устройство опытным путем настраивается так, чтобы за счет штуцирования подавать в выкидную линию значительно меньше жидкости, чем откачивает насос из продуктивного пласта. При этом в скважине создается избыточное давление, под действием которого основное количество воды нагнетается в поглощающий пласт, а в выкидную линию поступает вся отбираемая из продуктивного пласта нефть, всплывающая к устью скважины по ЭК, и незначительное количество воды.

Количество воды, закачиваемое в поглощающий пласт, определяется как разность производительности насоса и количества жидкости, поднимаемой на поверхность, и может изменяться в широких пределах регулирующим устройством. Производительность отбора жидкости из продуктивного пласта регулируется изменением режима работы УСШН (длина хода - частота качаний). Качество воды контролируется с необходимой периодичностью путем анализа проб, отбираемых через пробоотборник из полости дополнительной колонны труб, куда вода поступает из нижней части скважины под действием избыточного давления, контролируемого манометром.

Поскольку для нагнетания в поглощающий пласт необходимых количеств воды может потребоваться давление на устье выше 40 атм, то есть выше рабочего давления стандартного устьевого сальника 24, под тройником 25 размещено дополнительное уплотнение 26 устьевого штока 27. Дополнительное уплотнение 26 предназначено для восприятия давления, созданного в ЭК, при этом имеющие место незначительные утечки будут поступать в тройник 25 и по отводу 28 в выкидную линию 14 после регулирующего устройства 15, где уже будет давление нефтепровода. Таким образом, устьевой сальник 24 работает в обычных для него условиях.

Насосная система двойного действия, содержащая:

- штанговый глубинный насос, установленный на колонне насосно-компрессорных труб - НКТ, причем плунжер насоса выполнен с управляемым нагнетательным клапаном и соединен с колонной штанг;

- хвостовик, установленный от приемного клапана насоса до пакера, разделяющего поглощающий пласт и продуктивный пласт, расположенный под поглощающим;

- переводники с отверстиями, установленные в колонне НКТ между насосом и устьем скважины, соединяющие выход насоса с межтрубным пространством над пакером;

- устьевой шток, соединенный с колонной штанг, и проходящий через устьевой сальник, установленный на устье скважины, причем под устьевым сальником расположен тройник, отличающаяся тем, что под тройником ниже устьевого сальника расположено дополнительное уплотнение устьевого штока для восприятия давления, созданного в эксплуатационной колонне.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх