RU156370U1 - Устройство для добычи нефти с имплозионной обработкой продуктивной зоны скважины - Google Patents

Abstract

Устройство для добычи нефти с имплозионной обработкой продуктивной зоны скважины, включающее штанговый насос в виде цилиндра с плунжером и находящуюся на уровне забоя скважины имплозионную камеру, представляющую собой заглушённый в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части и всасывающим клапаном, а также установленный в указанном корпусе поршень, имеющий возможность возвратно-поступательного и синхронного движения с плунжером штангового насоса, отличающееся тем, что упомянутый поршень жестко связан со штангой штангового насоса, всасывающий клапан установлен в днище упомянутого поршня, а ход плунжера штангового насоса ограничен шайбой, жестко соединенной со штангой штангового насоса, корпус имплозионной камеры и цилиндр штангового насоса соединены между собой компенсационной камерой, наполненной маслянистой жидкостью и содержащей диск с отверстиями, который жестко закреплен на штанге штангового насоса, при этом на выходе из корпуса имплозионной камеры и на входе цилиндра штангового насоса установлены фильтры, кроме того, в верхней части корпуса имплозионной камеры и в нижней части плунжера штангового насоса дополнительно установлены выкидные клапаны.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области добычи нефти, а именно к средствам, обеспечивающим откачку нефти с одновременным воздействием на продуктивный пласт, с целью повышения дебита скважины, и может быть использована при разработке залежи с высоковязкой нефтью.

Известно устройство для разработки и импульсной обработки продуктивного пласта скважины, включающее заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с боковыми отверстиями и установленный в нем с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапаном (пат. РФ №2378505, приоритет 05.09.2008, опубл. 10.01.2010).

Устройство оснащено хвостовиком с дополнительным клапаном и пакером, установленным над пластом и перекрывающим пространство между хвостовиком и стенками скважины, причем входные каналы хвостовика расположены ниже продуктивного пласта, при этом цилиндрический корпус снизу оборудован полым патрубком, сверху сообщенным с боковыми отверстиями, а снизу - ниппелем, выполненным с возможностью герметичного взаимодействия изнутри с хвостовиком, причем штанги выполнены с возможностью регулирования длины.

Боковые отверстия изготовлены на определенном расстоянии от нижней торцевой части цилиндрического корпуса в зависимости от максимально допустимой амплитуды импульсной обработки продуктивного пласта.

Недостаток устройства заключается в том, что оно не приспособлено для добычи вязкой и высоковязкой нефти. В конструкции устройства имеется небольшой кольцевой зазор между внутренним диаметром хвостовика и внешним диаметром вставленного в него цилиндрического корпуса с отверстиями для притока скважинной жидкости в подплунжерное пространство, что в сововкупности создает значительное гидравлическое сопротивление для скважинной жидкости, поднимающейся по хвостовику и далее по патрубку, и далее по упомянутому кольцевому зазору и отверстия в цилиндрическом корпусе. Гидравлическое сопротивление многократно возрастает при откачке высоковязкой нефти, что в конечном итоге приведет к падению продуктивности скважины.

Известно устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее находящийся на уровне забоя скважины заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части, обратный клапан, установленный в заглушенной нижней торцевой части цилиндрического корпуса и открывающийся при изливе жидкости из этого корпуса, вспомогательный цилиндр, верхний конец которого прикреплен к нижнему концу расположенного в скважине выше цилиндрического корпуса и вспомогательного цилиндра штангового насоса, поршень, установленный внутри вспомогательного цилиндра и соединенный через штангу с плунжером штангового насоса, в котором, согласно изобретению, имеется плунжер, установленный в цилиндрическом корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения и выполненный с отверстиями, совпадающими с отверстиями цилиндрического корпуса при верхнем положении плунжера. При этом верхний конец цилиндрического корпуса соединен с нижним концом вспомогательного цилиндра шлангом высокого давления с возможностью передачи устройством дополнительной вибрации на продуктивный пласт за счет ударов цилиндрического корпуса о внутренние стенки обсадной колонны при гидроударах, сопровождающих эффект имплозии при совмещении отверстий плунжера и цилиндрического корпуса (пат РФ №2307925, приоритет 10.01.2006, опубл. 10.10.2007).

Такое устройство позволяет откачивать скважинную жидкость с помощью насоса-качалки и одновременно использовать цилиндрический корпус с плунжером, находящийся в зоне перфорации скважины, для обработки призабойной зоны имплозионным способом с частотой качания насосной штанги. Между штанговым насосом и цилиндрическим корпусом нет жесткой связи, поэтому влияние ударов и вибрации на штанговый насос и головку балансира станка-качалки значительно снижаются.

Недостаток устройства заключается в следующем.

Поскольку между штанговым насосом и цилиндрическим корпусом нет жесткой связи, то управление движением плунжера имплозионного цилиндра осуществляется путем передачи гидравлического давления по шлангу высокого давления между ними.

Такая конструкция не может длительное время обеспечить механическую прочность и герметичность из-за воздействия на нее значительных осевых растягивающих нагрузок, возникающих при гидроударах.

Кроме того, возникает сомнение в работоспособности устройства при движении цилиндра 10 (пат 2307925) вверх, при котором внутри шланага высокого давления будет создаваться разряжение, создающее перепад давления между его внутренним объемом и давлением в скважине на глубине, что приведет к поперечной сжимающей деформации его стенок, которая полностью скомпенсирует величину создаваемого под цидиндром 10 разряжения. В связи с чем плунжер 4 (пат 2307925) не будет перемещаться вверх, создавая в своем подплунжерном пространстве зону разряжения, в результате эффект имплозии не достигается.

Задачей предложенной полезной модели является повышение надежности конструкции при гарантированном срабатывании в процессе имплозионной обработки продуктивной зоны скважины с одновременной добычей нефти.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для добычи нефти с имплозионной обработкой продуктивной зоны скважины, включающем штанговый насос в виде цилиндра с плунжером и находящуюся на уровне забоя скважины имплозионную камеру, представляющую собой заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части, всасывающий клапан, а также установленный в указанном корпусе поршень, движущийся возвратно-поступательно и синхронно с плунжером штангового насоса, в отличие от известного, упомянутый поршень жестко связан со штангой штангового насоса, всасывающий клапан установлен в днище упомянутого поршня, а ход плунжера штангового насоса ограничен шайбой, жестко соединенной со штангой штангового насоса, корпус имплозионной камеры и цилиндр штангового насоса соединены между собой компенсационной камерой, наполненной маслянистой жидкостью и содержащей диск с отверстиями, который жестко закреплен на штанге штангового насоса, при этом на выходе из корпуса имплозионной камеры и на входе цилиндра штангового насоса установлены фильтры, кроме того, в верхней части корпуса имплозионной камеры и в нижней части плунжера штангового насоса дополнительно установлены выкидные клапаны.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства.

На фиг. 2 представлен график изменения забойного давления и динамика дебита скважины при работе штангового насоса,

где:

P, МПа - скважинное давление,

Pгст., МПа - давление гидростатическое,

Pзаб., МПа - давление забойное,

g, т/сут. - дебит скважины,

t, сут. - время работы штангового насоса,

t⁰ сут. - начало работы штангового насоса,

t^к сут. - конец работы штангового насоса,

A_ии, МПа - глубина депрессии, создаваемой имплозионной камерой,

Б - уровень дебита скважины, эксплуатируемой без использования заявленного устройства.

В - уровень дебита скважины, эксплуатируемой с использованием заявленного устройства

Устройство состоит из следующих узлов и деталей (фиг. 1).

В обсадную колонну (OK) 1 спущены насосно-компрессорные трубы (НКТ) 2, к которым подсоединен цилиндр 3 штангового насоса с помощью соединительной муфты 4. Внутри цилиндра 3 расположен плунжер 5, снабженный, в нижней части выкидным клапаном 6, жестко зафиксированным на штанге 7 штангового насоса (штанга) с помощью стопора 8. В торцевой нижней части цилиндра 3 находится приемный фильтр 9. К нижней торцевой части цилиндра 3 подсоединена компенсационная камера 10 с уплотнениями 11. Компенсационная камера 10 заполнена маслянистой жидкостью и снабжена демпфирующим диском 12 (диск) с отверстиями 13, при этом диск 12 жестко связан со штангой 7. К нижней торцевой части компенсационной камеры 10 подсоединен корпус имплозионной камеры 14 (камера), внутри которой находится поршень 15 с всасывающим клапаном 16, установленным в его днище. В верхней части камеры 14 находится выкидной клапан 17 и выкидной фильтр 18. В корпусе камеры 14 имеются сквозные отверстия 19, обеспечивающие сообщение ее внутреннего объема с жидкостью в колонне 1. К насосной штанге 7 жестко подсоединены ограничительная шайба 20, выкидной клапан 6 цилиндра 3, демпфирующий диск 12 компенсационной камеры 10, поршень 15 камеры 14. Под поршнем 15 находится подпоршневая полость 21, заканчивающаяся заглушкой 22. В колонне 1 выполнены перфорационные отверстия 23, сообщающиеся с продуктивным пластом 24. Поз. 25 - сквозные отверстия приемного фильтра 9. Поз. 26 и 27 - сквозные отверстия штангового насоса 3. Устройство работает следующим образом.

Штанга 7 с помощью наземного приводного механизма - станка-качалки (на фиг. не показан) выполняет периодическое возвратно-поступательное движение внутри устройства, закрепленного на НКТ 2.

При ходе штанги 7 вверх происходит соответствующее перемещение вверх плунжера 5 внутри цилиндра 3, демпфирующего диска 12 компенсационной камеры 10 и поршня 15 имплозионной камеры 14.

При перемещении плунжера 5 происходит выталкивание через отверстия 26 и 27 в НКТ 2 жидкости, находящейся внутри него, и одновременное всасывание жидкости в подплунжерное пространство через отверстия 25 приемного фильтра 9 из продуктивного пласта 24 через перфорационные отверстия 23 в колонне 1.

Одновременно при перемещении вверх поршня 15 имплозионной камеры 14 происходит выталкивание жидкости, находящейся внутри поршня 15 через выкидной клапан 17 и выкидной фильтр 18 наружу в объем скважины 1. При движении поршня 15 вверх в подпоршневом пространстве 21 создается зона разряжения с внутренним давлением, близким к атмосферному.

По мере перемещения поршня 15 вверх, открывается сообщаемость через отверстия 19 наружного скважинного пространства с подпоршневым пространством 21, находящимся под пониженным давлением, что приводит к резкому прорыву в него жидкости, находящейся под высоким гидростатическим давлением, и его кратковременному спаду до величины атмосферного давления. Возникший при этом депрессионный импульс распространяется по скважинной жидкости и оказывает воздействие на интервал перфорации 23 и продуктивную зону пласта 24.

При ходе штанги 7 вниз, происходит открывание клапана 6 при одновременном движении вниз плунжера 5 за счет толкающего усилия ограничительной шайбы 20 в его корпус. При этом происходит заполнение внутренней полости плунжера 5 жидкостью, заполнившей подплунжерный объем цилиндра 3 через приемный фильтр 9 во время предыдущего перемещения плунжера 5 вверх.

За счет движения штанги 7 вниз одновременно происходит движение поршня 15 вниз внутри имплозионной камеры 14. При этом отверстия 19 в корпусе перекрываются, прерывая тем самым сообщение ее внутренней полости со скважинным пространством, а жидкость, заполнившая подпоршневое пространство 21, устремляется через клапан 16 внутрь поршня 15.

После достижения штанги 7 крайней нижней точки, начинается ее движение вверх и весь цикл повторяется.

Во время цикла работы устройства, компенсационная камера 10, заполненная маслом с демпфирующим диском 12, снижает влияние ударов и вибрации на штанговый насос и головку балансира станка-качалки за счет перетока масла через отверстия во время смены направления движения щтанги 7, выполняя роль гидравлического амортизатора.

За счет того, что штанговый насос и имплозионная камера встроены в НКТ и между ними отсутствует гибкий шланг высокого давления, в отличие от прототипа, обеспечивается повышенная надежность конструкции. При этом гарантировано одновременное срабатывание штангового насоса и имплозионной камеры, так как поршень имплозионной камеры и плунжер штангового насоса связаны с одной насосной штангой.

Технологическую эффективность предлагаемого устройства иллюстрирует фиг. 2, где представлен график изменения забойного давления Pзаб. и динамики дебита g скважины при работе штангового насоса, снабженного имплозионной камерой.

На фигуре 2 наглядно показано, что имплозионная камера создает кратковременные дополнительные перепады давления между давлением гидростатическим Pгст. и забойным давлением Pзаб. с частотой работы станка-качалки, на величину Aии, что вызывает дополнительный приток нефти с увеличенным дебитом «В» в 1,5-1,8 раза по сравнению с дебитом «Б» скважины, эксплуатируемой без использования заявленного устройства.

Claims (1)

1. Устройство для добычи нефти с имплозионной обработкой продуктивной зоны скважины, включающее штанговый насос в виде цилиндра с плунжером и находящуюся на уровне забоя скважины имплозионную камеру, представляющую собой заглушённый в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части и всасывающим клапаном, а также установленный в указанном корпусе поршень, имеющий возможность возвратно-поступательного и синхронного движения с плунжером штангового насоса, отличающееся тем, что упомянутый поршень жестко связан со штангой штангового насоса, всасывающий клапан установлен в днище упомянутого поршня, а ход плунжера штангового насоса ограничен шайбой, жестко соединенной со штангой штангового насоса, корпус имплозионной камеры и цилиндр штангового насоса соединены между собой компенсационной камерой, наполненной маслянистой жидкостью и содержащей диск с отверстиями, который жестко закреплен на штанге штангового насоса, при этом на выходе из корпуса имплозионной камеры и на входе цилиндра штангового насоса установлены фильтры, кроме того, в верхней части корпуса имплозионной камеры и в нижней части плунжера штангового насоса дополнительно установлены выкидные клапаны.

   

Images