RU2292487C1 - Способ подъема пластовой жидкости и насосная установка для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для подъема жидкости из скважин любой глубины посредством плунжерного всасывающего устройства. Способ подъема пластовой жидкости включает спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, при обеспечении доступа жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространства и из межтрубного пространства во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб. Создание плунжером разрежения в призабойном пространстве. Принудительное открытие плунжерного клапана в начальный момент спуска плунжера и принудительное закрытие плунжерного клапана в начальный момент подъема плунжера. При спуске плунжера принудительно перекрывают надплунжерное пространство в колонне насосно-компрессорных труб выше плунжерного клапана на расстоянии хода плунжера и открывают его при подъеме плунжера. Насосная установка содержит колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, установленный в призабойной зоне пакер с каналами, соединяющими призабойное пространство с межтрубным. Всасывающее устройство с плунжером, в расточке которого смонтирован клапан, а в корпусе выполнены каналы, соединяющие подплунжерное пространство с подклапанным, размещенное в колонне насосно-компрессорных труб, в которых выше пакера выполнены отверстия, соединяющие межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб. Приводной тяговый орган связан с плунжерным клапаном. Установка снабжена клапаном-отсекателем, смонтированным на тяговом органе, выше плунжерного клапана, на расстоянии хода плунжера, с возможностью взаимодействия с соответствующим ему пакером, дополнительно смонтированным в колонне насосно- компрессорных труб. Клапан-отсекатель подпружинен в продольном направлении относительно тягового органа. На тяговом органе смонтирован упор-ограничитель. Приводной орган выполнен в виде штанги, а на плунжере в его нижней части установлен регулируемый груз. Рабочие поверхности клапанов и взаимодействующие с ними поверхности пакеров, а также рабочие поверхности плунжеров выполнены с износостойким покрытием. Предотвращается утечка поднимаемой жидкости из надплунжерного пространства при ходе плунжера вниз. 2 н. и 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для подъема жидкости из скважин любой глубины посредством плунжерного всасывающего устройства.

Известен способ подъема пластовой жидкости, включающий спуск плунжерного насоса в скважину, создание разрежения в призабойном пространстве, открытие клапана насоса, заполнение надплунжерного пространства жидкостью, закрытие клапана и подъем жидкости в надплунжерном пространстве на поверхность. (Нефтепромысловое оборудование. Справочник./ Под редакцией Е.И.Бухаленко. М., Недра, 1990 г., с.53, рис.2.1.).

Известна насосная установка для подъема пластовой жидкости, содержащая колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб. пакер, установленный в призабойной зоне, насос с плунжером и клапанами, а также тяговый орган в виде штанги с приводным устройством. (Нефтепромысловое оборудование. Справочник./ Под редакцией Е.И.Бухаленко. М., Недра, 1990 г., с.53, рис.2.1).

Недостатками этого способа и устройства являются невысокая производительность и низкая продольная устойчивость штанг, что ограничивает глубину подъема жидкости. Кроме этого, клапаны устройства имеют склонность к зависанию и быстрому износу, что также снижает производительность из-за необходимости остановки оборудования для ремонта.

Для увеличения производительности установки известны, например, гидропоршневые агрегаты (Нефтепромысловое оборудование. Справочник./ Под редакцией Е.И.Бухаленко. М., Недра, 1990 г., с.169, рис.4.10), для увеличения надежности подъемных органов используются, например, закачивание жидкости в полость штанг (авторское свидетельство СССР №1627751, МКИ 5 F 04 B 47/02), установка дополнительных тяг и насосов (патент России №2184271, МКИ 7 F 04 B 47/02), а также гибкие тяговые органы (патент России №2114322, МКИ 7 F 04 B 47/02).

Известен способ подъема пластовой жидкости, принятый в качестве прототипа, включающий спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, создание плунжером разрежения в призабойном пространстве, открытие клапана, заполнение над плунжерного пространства жидкостью, закрытие клапана и поднятие жидкости в надплунжерном пространстве на поверхность, при этом обеспечивают доступ жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространства и дополнительно из межтрубного пространства во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб, а клапан открывают в начальный момент спуска плунжера и закрывают в начальный момент подъема плунжера принудительным воздействием (патент России №2220325, МКИ 7 F 04 B 47/22).

Известна скважинная насосная установка, принятая в качестве прототипа, содержащая колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, пакер, установленный в призабойной зоне, всасывающее устройство с плунжером и клапаном, а также тяговый орган с приводным устройством, при этом плунжер всасывающего устройства размещен непосредственно в колонне насосно-компрессорных труб, а клапан смонтирован в расточке плунжера, в пакере выполнены каналы, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, в плунжере выполнены каналы, соединяющие подплунжерное пространство с подклапанным, а в колонне насосно-компрессорных труб выше пакера выполнены отверстия, соединяющие межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб, причем тяговый орган связан непосредственно с клапаном и выполнен в виде гибкого элемента, охватывающего холостой блок, смонтированный в призабойном пространстве, и связанного с приводным устройством, одна ветвь которого несет на себе клапан, а другая пропущена через окно в пакере (патент России №2220325, МКИ 7 F 04 B 47/22).

Недостатком этого способа и насосно-скважинной установки является возможность утечки поднимаемой жидкости из надплунжерного пространства при ходе плунжера вниз, что приводит к снижению производительности.

Кроме этого, насосно-скважинная установка с гибким тяговым органом требует проведения достаточно сложных монтажных и ремонтных работ, связанных с установкой и обслуживанием отклоняющего ролика и огибного блока, размещенных в призабойном пространстве.

Задача, решаемая изобретением, в части способа и установки заключается в предотвращении утечки поднимаемой жидкости из надплунжерного пространства при ходе плунжера вниз.

Кроме этого, решается задача упрощения монтажа и обслуживания установки.

Эта задача решается следующим образом.

В известном способе подъема пластовой жидкости, включающем спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, при обеспечении доступа жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространства и из межтрубного пространства во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб, создание плунжером разрежения в призабойном пространстве, принудительное открытие плунжерного клапана в начальный момент спуска плунжера и принудительное закрытие плунжерного клапана в начальный момент подъема плунжера, согласно изобретению при спуске плунжера принудительно перекрывают надплунжерное пространство в колонне насосно-компрессорных труб выше плунжерного клапана на расстоянии хода плунжера и открывают его при подъеме плунжера.

Известная насосная установка, содержащая колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, установленный в призабойной зоне пакер, который имеет каналы, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, всасывающее устройство с плунжером, в расточке которого смонтирован клапан, а в корпусе выполнены каналы, соединяющие подплунжерное пространство с подклапанным, размещенное в колонне насосно-компрессорных труб, в которых выше пакера выполнены отверстия, соединяющие межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб, а также приводной тяговый орган, связанный с клапаном, согласно изобретению снабжена клапаном-отсекателем, смонтированным на тяговом органе, выше плунжерного клапана, на расстоянии хода плунжера, с возможностью взаимодействия с соответствующим ему пакером, дополнительно смонтированным в колонне насосно-компрессорных труб.

Кроме этого, клапан-отсекатель подпружинен в продольном направлении относительно тягового органа, при этом на тяговом органе смонтирован упор-ограничитель. Приводной орган может быть выполнен в виде штанги, а на плунжере в его нижней части установлен регулируемый груз. Рабочие поверхности клапанов и взаимодействующие с ними поверхности пакеров, а также рабочие поверхности плунжера выполнены с износостойким покрытием.

На фиг.1 изображена насосная установка в момент подъема пластовой жидкости (движение плунжера вверх, плунжерный клапан закрыт, клапан-отсекатель открыт).

На фиг.2 изображена насосная установка в момент заполнения надплунжерного пространства пластовой жидкостью (движение плунжера вниз, плунжерный клапан открыт, клапан-отсекатель закрыт).

Способ подъема пластовой жидкости включает спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, при обеспечении доступа жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространства и из межтрубного пространства во внутреннюю полость колонны насосно-компресссорнах труб, создание плунжером разрежения в призабойном пространстве, принудительное открытие клапана в начальный момент спуска плунжера и принудительное закрытие клапана в начальный момент подъема плунжера, при этом при спуске плунжера принудительно перекрывают надплунжерное пространство в колонне насосно-компрессорных труб выше клапана на расстоянии хода плунжера и открывают его при подъеме плунжера.

При ходе плунжера вниз, когда надплунжерное пространство перекрыто, жидкость, находящаяся выше, не имеет возможности перетекать в межтрубное и призабойное пространства, а жидкость из призабойного и межтрубного пространств при открытом плунжерном клапане поступает в надплунжерное пространство, вследствие чего исключаются утечки поднимаемой жидкости и повышается производительность установки.

Способ подъема пластовой жидкости реализуется на насосной установке, описанной ниже.

Насосная установка состоит из колонны обсадных труб 1 с фильтром в призабойном пространстве, колонны насосно-компрессорных труб 2, опертых на пакер 3 с упором 4, смонтированным в призабойном пространстве, плунжера 5, установленного в колонне насосно-компрессорных труб 2, при этом в плунжере 5 установлен клапан 6, имеющий возможность взаимодействия с седлом 7, выполненным на внутренней поверхности расточки плунжера 5, и с опорной площадкой 8, выполненной в нижней части плунжера 5.

В пакере 3 выполнены каналы 9, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, а в нижней части плунжера 5 выполнены каналы 10, соединяющие призабойное пространство с подклапанным. В нижней части трубы насосно-компрессорной колонны 2 выше пакера 3 и плунжера 5 в его нижнем положении выполнены отверстия 11, соединяющие межтрубное пространство с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб 2.

Клапан 6 связан с тяговым органом 12, который выполнен в виде штанги и связан с приводом 13, при этом для снижения нагрузки и обеспечения высокой продольной устойчивости штанги при ходе плунжера 5 вниз в нижней части плунжера 5 установлен регулируемый груз 14.

На тяговом органе 12 выше клапана 6 на расстоянии хода плунжера 5 установлен клапан-отсекатель 15, а в колонне насосно-компрессорных труб 2 установлен дополнительный пакер 16 с возможностью взаимодействия седлом 17с клапаном-отсекателем 15. Ход клапана-отсекателя 15 вниз ограничен упором-ограничителем 18, а сверху-пружиной 19, также установленных на тяговом органе 12, при этом пружина 19 обеспечивает надежное прижатие клапана 15 к седлу 17 дополнительного пакера 16, а также компенсацию вытяжки и неточность установки клапана-отсекателя 15 по длине тягового органа 12.

Рабочие поверхности плунжера 5, седел 7, 17 и клапанов 6, 15 покрыты износостойкой наплавкой 20, например победитом, или химически стойким и износостойким полимером, например полиуретаном, в зависимости от состава и свойств поднимаемой жидкости. Насосно-компрессорная колонна 2 на участке рабочего хода плунжера 5 может быть выполнена из полимерно-армированных труб с высокой чистотой поверхности, что исключает налипание парафинов.

Насосная установка работает следующим образом.

Тяговый орган 12 посредством привода 13 производит опускание плунжера 5, клапан 6 при этом упирается в опорную площадку 8 плунжера 5, увлекая его за собой до контакта с упором 4 пакера 3. Клапан-отсекатель 15 в процессе движения плунжера 5 вниз вступает в контакт с седлом 17 дополнительного пакера 16, при этом перекрывается переток поднимаемой жидкости в надплунжерное пространство и из надплунжерного пространства в призабойное.

Поскольку клапан 6 опущен, обеспечивается доступ пластовой жидкости из призабойного пространства через каналы 10 и кольцевой канал между клапаном 6 и седлом 7 в надплунжерное пространство. По каналам 9 пакера 3 жидкость из призабойного пространства поступает в межтрубное, а оттуда через отверстия 11 дополнительно поступает в надплунжерное прстранство.

Затем привод 13 обеспечивает обратное движение тягового органа 12 вверх, при этом клапан 6 поднимается до посадки в седло 7, а клапан-отсекатель 15 отходит от седла 17 дополнительного пакера 16. Таким образом, плунжер 5 с закрытым клапаном 6 поднимает пластовую жидкость, находящуюся в надплунжерном пространстве через открывшийся клапан-отсекатель 15 и кольцевой канал между седлом 17 дополнительного пакера 16 и тяговым органом 12 на поверхность.

Вслед за плунжером 5 столб жидкости из призабойного пространства устремляется в подплунжерное и межтрубное пространства, а после того как плунжер 5 прошел отверстия 11 колонны насосно-компрессорных труб 2, жидкость из межтрубного пространства поступает в подплунжерное пространство, создавая условия для интенсивного заполнения надплунжерного пространства при движении плунжера 5 вниз.

Claims (5)

1. Способ подъема пластовой жидкости, включающий спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, при обеспечении доступа жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространства и из межтрубного пространства во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб, создание плунжером разрежения в призабойном пространстве, принудительное открытие плунжерного клапана в начальный момент спуска плунжера и принудительное закрытие плунжерного клапана в начальный момент подъема плунжера, отличающийся тем, что при спуске плунжера принудительно перекрывают надплунжерное пространство в колонне насосно-компрессорных труб выше плунжерного клапана на расстояние хода плунжера и открывают его при подъеме плунжера.

2. Насосная установка, содержащая колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, установленный в призабойной зоне пакер, который имеет каналы, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, всасывающее устройство с плунжером, в расточке которого смонтирован клапан, а в корпусе выполнены каналы, соединяющие подплунжерное пространство с подклапанным, размещенное в колонне насосно-компрессорных труб, в которых выше пакера выполнены отверстия, соединяющие межтрубное пространство с внутренней полостью насосно-компрессорных труб, а также приводной тяговый орган, связанный с плунжерным клапаном, отличающаяся тем, что она снабжена клапаном-отсекателем, смонтированным на тяговом органе выше плунжерного клапана на расстояние хода плунжера с возможностью взаимодействия с соответствующим ему пакером, дополнительно смонтированным в колонне насосно-компрессорных труб.

3. Насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что клапан-отсекатель подпружинен в продольном направлении относительно тягового органа, при этом на тяговом органе смонтирован упор-ограничитель.

4. Насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что приводной орган выполнен в виде штанги, а на плунжере в его нижней части установлен регулируемый груз.

5. Насосная установка по п.2, отличающаяся тем, что рабочие поверхности клапанов и взаимодействующие с ними поверхности пакеров, а также рабочие поверхности плунжеров выполнены с износостойким покрытием.

Images