RU2321729C1

RU2321729C1 - Device for liquid injection from upper water-bearing well reservoir into lower oil-bering reservoir

Info

Publication number: RU2321729C1
Application number: RU2006136674/03A
Authority: RU
Inventors: Рафиль Гини туллович Абдулмазитов (RU); Рафиль Гиниятуллович Абдулмазитов; Рашит Газнавиевич Рамазанов (RU); Рашит Газнавиевич Рамазанов; Дмитрий Витальевич Страхов (RU); Дмитрий Витальевич Страхов; тдинов Радик З уз тович Зи (RU); Радик Зяузятович Зиятдинов; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2008-04-10

Abstract

FIELD: methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells, particularly technology and equipment for cyclic liquid injection from water-bearing reservoir into oil-bearing one during oil-bearing reservoir flooding.

SUBSTANCE: device comprises pipe string with packer installed between water-bearing and oil-bearing reservoirs. Pipe string has additional packer arranged over upper water-bearing reservoir. Pipe string also has air-tight partition installed between packer and additional packer. Submersed plunger pump is mounted over partition and is located in pipe string. Submersed plunger pump comprises piston with through longitudinal channels and valve. Piston is fixedly secured to pump stem. Pipe string interior section located between pump and partition is communicated with water-bearing reservoir through radial orifice made in self-sealing packer body and in pipe string. Pipe string interior over plunger pump is communicated with pipe string annulus by means of through orifices made in pipe string over submersed plunger pump. Pipe string annulus over additional packer is communicated with oil-bearing reservoir by means of annular channel created between pipe string and self-sealing packer and through radial orifice made in pipe string under partition and pipe string interior below partition and through orifices made in packer body. Packer and additional packer are formed as self-sealed sleeves blocking liquid flow towards water-bearing reservoir during device operation.

EFFECT: simplified device structure along with increased operational efficiency and decreased power inputs.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости из водоносного пласта в нефтеносный пласт при его заводнении.The invention relates to techniques and technology for cyclic fluid injection from an aquifer into an oil reservoir during flooding.

Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство №283120, Е21В 43/00, опубл. БИ №31 от 06.10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.A known method of pumping water into an oil reservoir (copyright certificate No. 283120, ЕВВ 43/00, publ. BI No. 31 of 06.10.1970), carried out using the installation for pumping fluid into a reservoir containing a packer, a tubing string ( Tubing) and capacity in communication with an electric centrifugal pump.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, не более +25°С. Увеличение температуры воды до 35-45°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;firstly, the waterproof winding of the electric motor when filling the stator with water has sufficient performance only at a low water temperature, not more than + 25 ° C. Increasing the water temperature to 35-45 ° C significantly reduces the service life of the motor winding, and at a higher temperature the motor loses its working capacity;

во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.secondly, the electric centrifugal pump is in an aqueous medium under high pressure, which worsens its operating conditions, while dissolved salts destroy the cable, reducing its service life.

Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того, с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.The above reasons reduce the durability of the installation as a whole, in addition, with the help of such an installation it is impossible to pump chemically aggressive reagents into the oil reservoir, for example, acids (hydrochloric, nitric, etc.), while the installation continuously pumps liquid into the reservoir with practically no change in the injection pressure , which contributes to the occurrence of an obliteration layer in the capillary holes and cracks of the formation, which constantly reduces the injectivity of the well, sometimes until the liquid is completely stopped.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е21В 43/00, 1986 г., опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.Closest to the proposed technical solution is the installation for pumping fluid into the reservoir (copyright certificate No. 729336, ЕВВ 43/00, 1986, publ. BI No. 15 of 04.25.1980), containing a packer, tubing string and a container communicating with the pump, while it is equipped with discharge and suction valves mounted on the tubing string, located lower and higher, respectively, of the packer, the upper cavity of the tubing string and the container being partially filled with oil.

Недостатками данной конструкции устройства являются:The disadvantages of this device design are:

во-первых, масло, находящееся в колонне НКТ и используемое в качестве рабочей жидкости для привода в действие закачиваемой в пласт жидкости, в процессе работы теряет свои химико-физические свойства из-за контакта и перемешивания с закачиваемой в пласт жидкостью, в связи с чем в процессе работы установки требуется постоянный и строгий контроль химического состава масла;firstly, the oil located in the tubing string and used as a working fluid to drive the fluid injected into the reservoir, during operation loses its chemical and physical properties due to contact and mixing with the fluid injected into the reservoir, and therefore during the operation of the installation, constant and strict control of the chemical composition of the oil is required;

во-вторых, сложность конструкции, обусловленная наличием нагнетательного и всасывающего клапанов, установленных в составе колонны труб, верхнего и нижнего датчиков уровня, емкости, станция управления для переключения направления вращения электродвигателя;secondly, the complexity of the design, due to the presence of discharge and suction valves installed in the pipe string, upper and lower level sensors, tanks, control station for switching the direction of rotation of the electric motor;

в-третьих, масло имеет большую плотность сравнительно с закачиваемой жидкостью, в связи с чем требуются большие затраты электроэнергии на питание электродвигателя для привода в движение масла в колонне НКТ;thirdly, the oil has a higher density in comparison with the injected liquid, and therefore requires large expenditures of electricity for powering the electric motor to drive the oil in the tubing string;

в-четвертых, насос выполнен в поверхностном исполнении, и поэтому чем меньше пластовое давление и ниже находится водоносный пласт от поверхности, тем ниже эффективность его использования.fourthly, the pump is made in the surface design, and therefore, the lower the reservoir pressure and the lower the aquifer is from the surface, the lower the efficiency of its use.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции установки с одновременным повышением эффективности ее работы и сокращение затрат потребляемой электроэнергии.An object of the invention is to simplify the design of the installation while increasing its efficiency and reducing the cost of electricity consumed.

Указанная задача решается установкой для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт, содержащая колонну труб с пакером, установленным между водоносным и нефтеносным пластами, насос.This problem is solved by installing a pump for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir, comprising a pipe string with a packer installed between the aquifer and the oil reservoir.

Новым является то, что колонна труб выше верхнего водоносного пласта снабжена дополнительным пакером, а между пакерами - внутренней герметичной перегородкой, при этом насос выполнен погружным плунжерным, установленным в колонну труб выше перегородки, причем пространство колонны труб между насосом и перегородкой сообщено с водоносным пластом, а заколонное пространство колонны труб выше дополнительного пакера - с нефтеносным пластом, при этом колонна труб имеет возможность герметизации на устье скважины с насосными штангами погружного плунжерного насоса, при этом пакеры выполнены в виде самоуплотняющихся манжет, не пропускающих к водоносному пласту, при этом колонна труб выше насоса оснащена сквозными отверстиями.New is that the pipe string above the upper aquifer is equipped with an additional packer, and between the packers an internal sealed partition, the pump is made by a submersible plunger installed in the pipe string above the partition, and the space of the pipe string between the pump and the partition is in communication with the aquifer, and the annular space of the pipe string above the additional packer with the oil reservoir, while the pipe string has the ability to seal at the wellhead with submersible sucker rods lunzhernogo pump, the packers are in the form of self cuffs impermeable to the aquifer, the pipe string above the pump is equipped with through holes.

На чертеже схематично изображена установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт.The drawing schematically shows an installation for pumping fluid from an aquifer of a well into an oil reservoir.

Установка для закачки жидкости из водоносного пласта 1 скважины 2 в нефтеносный пласт 3 содержит колонну труб 4 с пакером 5, установленным между водоносным 1 и нефтеносным 3 пластами.Installation for pumping fluid from the aquifer 1 of the well 2 into the oil reservoir 3 contains a pipe string 4 with a packer 5 mounted between the aquifer 1 and the oil reservoir 3.

Колонна труб 4 выше верхнего водоносного пласта 1 снабжена дополнительным пакером 6, а между пакером 5 и дополнительным пакером 6 - внутренней герметичной перегородкой 7, выше которой в колонне труб 4 концентрично установлен погружной плунжерный насос 8, состоящий из поршня 9 со сквозными продольными каналами 10 и клапана 11, при этом поршень 9 жестко соединен с колонной насосных штанг 12.The column of pipes 4 above the upper aquifer 1 is equipped with an additional packer 6, and between the packer 5 and the additional packer 6 there is an internal sealed partition 7, above which a submersible plunger pump 8 is installed concentrically in the pipe string 4, consisting of a piston 9 with through longitudinal channels 10 and valve 11, while the piston 9 is rigidly connected to the string of pump rods 12.

Внутреннее пространство 13 колонны труб 4 между насосом 8 и перегородкой 7 сообщено с водоносным пластом 1 посредством радиального отверстия 14, выполненного в корпусе дополнительного пакера 6 и колонне труб 4, а внутреннее пространство 15 колонны труб 4 выше погружного плунжерного насоса 8 сообщено с заколонным пространством 16 колонны труб 4 посредством сквозных отверстий 17, выполненных в колонне труб 4 выше погружного плунжерного насоса 8.The inner space 13 of the pipe string 4 between the pump 8 and the baffle 7 is communicated with the aquifer 1 by means of a radial hole 14 made in the housing of the additional packer 6 and the pipe string 4, and the inner space 15 of the pipe string 4 above the submersible plunger pump 8 is communicated with the annulus 16 pipe string 4 through holes 17 made in the pipe string 4 above the submersible plunger pump 8.

Заколонное пространство 16 колонны труб 4 выше дополнительного пакера 6 сообщено с нефтеносным пластом 3 посредством кольцевого канала 18, выполненного между колонной труб 4 и дополнительным пакером 6, а также радиального отверстия 19, выполненного в колонне труб 4 ниже перегородки 7 и внутреннего пространства 20 колонны труб 4 ниже перегородки 7 и сквозных отверстий 21, выполненных в корпусе пакера 5. Пакер 5 и дополнительный пакер 6 выполнены в виде самоуплотняющихся манжет, не пропускающих жидкость к водоносному пласту 1 в процессе работы установки.The annular space 16 of the pipe string 4 above the additional packer 6 is communicated with the oil reservoir 3 through an annular channel 18 made between the pipe string 4 and the additional packer 6, as well as a radial hole 19 made in the pipe string 4 below the partition 7 and the inner space 20 of the pipe string 4 below the partition 7 and the through holes 21 made in the packer body 5. The packer 5 and the additional packer 6 are made in the form of self-sealing cuffs that do not pass fluid to the aquifer 1 during installation ki.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Перед запуском установки в работу производят компоновку установки в скважине 2, как показано на чертеже, после чего герметизируют устье (не показано) скважины 2 между колоннами труб 4 и насосных штанг 12, а также заколонное пространство 16 на устье скважины 2 (не показано).Before starting the installation into operation, the installation of the installation in the well 2 is performed, as shown in the drawing, after which the mouth of the well (not shown) 2 is sealed between the pipe columns 4 and the sucker rods 12, as well as the annulus 16 at the wellhead 2 (not shown).

С устья скважины посредством колонны насосных штанг 16 приводят в действие поршень 9 погружного плунжерного насоса 8, установленного концентрично внутри колонны труб 4. Поршень 9 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение. В процессе движения поршня 9 вверх происходит всасывание жидкости (пластовой воды) из водоносного пласта 1 через радиальное отверстие 14 во внутреннее пространство 13 колонны труб 4 между насосом 8 и перегородкой 7, при этом клапан 11 погружного штангового насоса 8 закрыт.From the wellhead, a piston 9 of a submersible plunger pump 8, mounted concentrically inside the pipe string 4, is driven by a string of pump rods 16. The piston 9 performs limited reciprocating movement relative to the pipe string 4. In the process of moving the piston 9 upward, liquid (reservoir water) is sucked from the aquifer 1 through a radial hole 14 into the inner space 13 of the pipe string 4 between the pump 8 and the baffle 7, while the valve 11 of the submersible rod pump 8 is closed.

Далее происходит перемещение насосных штанг 12 и жестко соединенного с ним поршня 9 погружного плунжерного насоса 8 вниз, при этом клапан 11 погружного штангового насоса 8 открывается и происходит заполнение жидкостью внутреннего пространства 15 колонны труб 4 выше поршня 9 через внутреннее пространство последнего и его сквозные продольные каналы 10. В дальнейшем цикл работы установки повторяется.Next, the pump rods 12 and the piston 9 of the submersible plunger pump 8 rigidly connected to it move downward, while the valve 11 of the submersible rod pump 8 is opened and the inner space 15 of the pipe string 4 is filled with liquid above the piston 9 through the inner space of the latter and its through longitudinal channels 10. In the future, the installation cycle is repeated.

Таким образом, поршень 9 совершает относительно колонны труб 4 ограниченное возвратно-поступательное перемещение и происходит заполнение жидкостью внутреннего пространств 15 колонны труб 4 выше поршня 9 до достижения уровнем жидкости сквозных отверстий 17, выполненных в колонне труб 4 выше погружного плунжерного насоса 8, при этом происходит перелив жидкости из внутреннего пространства 15 колонны труб 4 в заколонное пространство 16 колонны труб 4.Thus, the piston 9 makes relative reciprocal movement relative to the pipe string 4 and the internal spaces 15 of the pipe string 4 are filled with liquid above the piston 9 until the fluid level reaches the through holes 17 made in the pipe string 4 above the submersible plunger pump 8, while overflow of fluid from the inner space 15 of the pipe string 4 into the annular space 16 of the pipe string 4.

Работа установки продолжается, при этом жидкость, попавшая в заколонное пространство 16 колонны труб 4 через кольцевой канал 18, радиальное отверстие 19 колонны труб 4 и далее по внутреннему пространству 20 колонны труб 4 ниже перегородки 7 через сквозные отверстия 21, выполненные в корпусе пакера 5, попадает в межколонное пространство 22, по мере заполнения которого жидкость закачивается в нефтеносный пласт 3 (в зависимости от приемистости нефтеносного пласта 3).The operation of the installation continues, with the liquid entering the annular space 16 of the pipe string 4 through the annular channel 18, the radial hole 19 of the pipe string 4 and further along the inner space 20 of the pipe string 4 below the partition 7 through the through holes 21 made in the packer body 5, enters the annular space 22, as it fills, the fluid is pumped into the oil reservoir 3 (depending on the injectivity of the oil reservoir 3).

Предлагаемая установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт имеет простую конструкцию, кроме того, насос глубинного исполнения устанавливается непосредственно в интервале водоносного и нефтеносного пластов скважины, что позволяет повысить эффективность работы насоса.The proposed installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir has a simple design, in addition, a deep-well pump is installed directly in the interval of the aquifer and oil strata of the well, which improves the efficiency of the pump.

Установка позволяет экономить электроэнергию, так как в процессе цикла нагнетания происходит движение колонны штанг, жестко связанной с поршнем вниз, при этом насос работает в рекуперативном режиме с отдачей электроэнергии в промысловую сеть.The installation allows you to save electricity, since during the injection cycle there is a movement of the rod string, rigidly connected with the piston down, while the pump operates in a regenerative mode with the release of electricity to the field network.

Claims

Installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir, comprising a pipe string with a packer installed between the aquifer and oil reservoirs, a pump, characterized in that the pipe string above the upper aquifer is equipped with an additional packer, and between the packers an internal sealed partition, when this pump is made by a submersible plunger installed in the pipe string above the partition, and the space of the pipe string between the pump and the partition is in communication with the aquifer, and the annulus the pipe string is higher than the additional packer with an oil reservoir, while the pipe string can be sealed at the wellhead with the sucker rods of the submersible plunger pump, while the packers are made in the form of self-sealing cuffs that do not pass to the aquifer, while the pipe string above the pump is equipped with through holes.