RU2435942C1

RU2435942C1 - Device for simultaneous separate recovery of well production and pumping water into reservoir

Info

Publication number: RU2435942C1
Application number: RU2010121793/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Афиногенов (RU); Юрий Алексеевич Афиногенов
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-10

Abstract

FIELD: gas and oil production.

SUBSTANCE: device consists of perforated casing and of chamber-divider with channels for supply of mixture of water and oil and for water removal. Also, the chamber-divider is made in form of a case containing upper and lower chambers divided with a bridge equipped with an axial channel and a shank end wherein there is installed a back spring valve. At least two spring loaded back valves are installed in the said bridge. The lower chamber of the case is equipped with pressure tight secured bush forming a cavity between a low end of the said bridge and an upper end of the said bush. The said cavity is communicated with a lower section of circular space by means of channels made in a lower section of the case. Circular space is formed with internal surface of the casing and external surface of the case. Upper and lower sections of the case have circular cylinder lugs. Also, the upper part of the case is pressure tight connected with a hollow cover in axial channel of which there is installed the back unidirectional spring loaded valve. Back unidirectional spring loaded valves are installed in a side wall of the upper section of the upper chamber of the case. A hollow tube is set inside the upper chamber resting on the bridge of the case and a lower end of its cover. The hollow tube has a row of through orifices. A float equipped with lock valves on ends is positioned inside the tube.

EFFECT: raised efficiency of operation due to self-regulation of water evacuation into water bearing reservoir and discharge of hydrocarbons - into production string.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в практике нефтедобычи для так называемых «водоплавающих» залежей нефти, а также при разработке месторождений углеводородов, когда вода и нефть дебита скважин составляют конкурирующее соотношение.The invention relates to the oil industry and can be used in the practice of oil production for the so-called "floating" oil deposits, as well as in the development of hydrocarbon deposits, when water and oil flow rates make up a competing ratio.

Известно устройство для раздельной добычи нефти и воды, содержащее неподвижный ступенчатый цилиндр с установленным в нем дифференциальным плунжером, включающим всасывающий и нагнетательный клапаны, свободный поршень, систему лифта низкого давления для подачи воды в цилиндр и лифта высокого давления для закачки воды в пласт, пакер и дополнительную камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами и герметизирующим элементом, обеспечивающую гидравлическую связь нижнего цилиндра с системой двухрядного лифта с пакером (патент РФ №2378499, Е21В 43/12). Известное устройство снабжено также дополнительным пакером, разделяющим нефтенасыщенные интервалы пласта от водонасыщенных, а цилиндр дополнительно выполнен трехступенчатым, нижняя ступень которого по диаметру больше, чем средняя ступень, но меньше, чем его верхняя ступень.A device for separate oil and water production, comprising a fixed step cylinder with a differential plunger installed in it, including suction and discharge valves, a free piston, a low pressure elevator system for supplying water to the cylinder and a high pressure elevator for pumping water into the reservoir, a packer and additional chamber with suction and discharge valves and a sealing element, providing hydraulic connection of the lower cylinder with a double-row lift system with a packer (RF patent No. 2378499, E21 43/12). The known device is also equipped with an additional packer separating oil-saturated intervals of the formation from water-saturated, and the cylinder is additionally made in three stages, the lower stage of which is larger in diameter than the middle stage, but smaller than its upper stage.

К недостаткам данного устройства следует отнести его сложность за счет многозвенности конструкции.The disadvantages of this device include its complexity due to the multi-link structure.

Известно также устройство для одновременной раздельной добычи скважинной продукции и закачки воды в пласт (патент РФ №2297521, Е21В 43/14, прототип). Указанное устройство включает перфорированную в интервале верхнего продуктивного и нижнего принимающего пластов обсадную колонну, колонну насосно-компрессорных труб, верхний и нижний насосы и камеру-накопитель. При этом колонна насосно-компрессорных труб в интервале от обводненной части продуктивного пласта до нижнего пласта выполнена перфорированной. В качестве камеры-разделителя использовано пространство скважины между насосами, а в качестве камеры накопителя нефти - верхняя часть пространства камеры. В качестве нижнего насоса использован электроцентробежный насос, обращенный вниз, расположенный ниже продуктивного пласта и имеющий снизу хвостовик с обратным клапаном и пакером, устанавливаемым в скважине над кровлей принимающего пласта. Верхний насос размещен в колонне насосно-компрессорных труб под динамическим уровнем накопленной нефти. При этом верхний и нижний насосы расположены в скважине друг от друга на максимально возможном расстоянии друг от друга с размещением между ними перфорированного участка колонны насосно-компрессорных труб и сепараторов-отстойников с входными и выходными каналами. Общая производительность насосов подобрана, исходя из добывной возможности продуктивного пласта по жидкости, соотношение производительности верхнего и нижнего насосов подобрана в зависимости от количества поступающих в скважину воды и нефти с условием обеспечения гравитационного разделения пластовой жидкости на восходящий поток нефти и нисходящий поток воды у перфорационных отверстий продуктивного пласта и откачки отделившейся воды электроцентробежным насосом.A device is also known for simultaneous separate production of borehole products and injection of water into the reservoir (RF patent No. 2297521, EV 43/14, prototype). The specified device includes a casing perforated in the interval between the upper productive and lower receiving strata, the tubing string, the upper and lower pumps and the storage chamber. At the same time, the tubing string in the interval from the flooded part of the reservoir to the lower reservoir is perforated. The well space between the pumps was used as the separator chamber, and the upper part of the chamber space was used as the oil storage chamber. An electric centrifugal pump, facing down, located below the reservoir and having a liner with a check valve and a packer installed in the well above the roof of the receiving reservoir, is used as the lower pump. The top pump is located in the tubing string below the dynamic level of accumulated oil. In this case, the upper and lower pumps are located in the borehole from each other at the maximum possible distance from each other with the placement of a perforated section of the tubing string and separator settlers with input and output channels between them. The total productivity of the pumps is selected based on the production ability of the reservoir by liquid, the ratio of the productivity of the upper and lower pumps is selected depending on the amount of water and oil entering the well with the condition of ensuring gravitational separation of the reservoir fluid into an upward flow of oil and a downward flow of water at the perforation holes of the productive reservoir and pumping the separated water by an electric centrifugal pump.

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность установки оптимальных по производительности режимов работы указанных установленных в устройстве верхнего и нижнего насосов, так как общий дебит скважины и дебит разделенных на составляющие нефти и воды являются во времени переменными величинами, зависящими и от времени и от анизотропии нефтяного пласта. Кроме того, поток жидкостей из нефтяного пласта в скважину раздваивается в последующем на потоки с неопределенным соотношением: один поток поступает в насосно-компрессорные трубы, а другой движется в скважине, вне насосно-компрессорных труб. Вследствие указанных неопределенностей возможен захват водонефтяной смеси нижним электроцентробежным насосом с последующим перетоком в принимающий водоносный пласт.The disadvantages of this device include the difficulty in setting the optimal performance modes of operation of the upper and lower pumps installed in the device, since the total well flow rate and the flow rate divided into oil and water components are time-varying variables that depend on both time and anisotropy of the oil reservoir . In addition, the flow of fluids from the oil reservoir into the well is subsequently bifurcated into flows with an indefinite ratio: one stream enters the tubing, and the other moves in the well outside the tubing. Due to these uncertainties, the oil-water mixture may be captured by the lower electric centrifugal pump, followed by flow into the receiving aquifer.

Задачей изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение эффективности его работы.The objective of the invention is to simplify the design of the device and increase its efficiency.

Техническим результатом изобретения является конструктивное решение разделительной камеры в виде «ловушки» для углеводородов с возможностью саморегулирующегося сброса воды в водоносный пласт, а углеводородов - в насосно-компрессорные трубы.The technical result of the invention is a constructive solution of the separation chamber in the form of a "trap" for hydrocarbons with the possibility of self-regulating discharge of water into the aquifer, and hydrocarbons into tubing.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для одновременной раздельной добычи скважинной продукции и закачки воды в пласт, включающем перфорированную в интервале верхнего продуктивного и нижнего принимающего пластов обсадную колонну, камеру-разделитель, оснащенную каналами подвода смеси воды и нефти и отвода воды, дополнительно камера-разделитель выполнена в виде корпуса, содержащего верхнюю и нижнюю камеры, разделенные между собой перемычкой, снабженной осевым каналом и хвостовиком с размещенным в нем обратным подпружиненным клапаном, при этом в указанной перемычке установлены, по меньшей мере, два подпружиненных обратных клапана, нижняя камера корпуса снабжена герметично закрепленной втулкой, установленной с образованием емкости между нижним краем указанной перемычки и верхним краем указанной втулки, при этом указанная емкость сообщена каналами, выполненными в нижней части корпуса, с нижней частью кольцевого пространства, образованного внутренней поверхностью обсадной колонны и внешней поверхностью корпуса, верхняя и нижняя части корпуса выполнены с кольцевыми цилиндрическими выступами, при этом верхняя часть корпуса герметично скреплена с полой крышкой, в осевом канале которой установлен обратный односторонний подпружиненный клапан, в боковой стенке верхней части верхней камеры корпуса установлены обратные односторонние подпружиненные клапаны, внутри верхней камеры симметрично ее оси с опорой на перемычку корпуса и нижний край его крышки установлена полая труба, внутри которой шарнирно размещен поплавок, оснащенный по торцам запорными клапанами, в верхней и нижней частях указанной полой трубы выполнен ряд сквозных отверстий для запуска в них поступающей нефти и воды соответственно, нижняя часть корпуса шарнирно с помощью штифтов связана с охватывающей ее втулкой с осевым отверстием, между внешними плоскими поверхностями кольцевых выступов крышки корпуса и его нижней части и плоскими поверхностями нижней части переводника и верхней части указанной втулки размещены пакерные кольца с возможностью пакеровки устройства, с охватом интервала нефтеносного пласта и зоны перфорации обсадной колонны.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for simultaneous separate production of borehole products and pumping water into the formation, including a casing perforated in the interval of the upper productive and lower receiving formations, a separation chamber equipped with channels for supplying a mixture of water and oil and water drainage, additionally the separator chamber is made in the form of a housing containing the upper and lower chambers, separated by a jumper equipped with an axial channel and a shank with a reverse a spring-loaded valve, wherein at least two spring-loaded check valves are installed in said jumper, the lower housing chamber is provided with a hermetically sealed sleeve installed to form a container between the lower edge of the specified jumper and the upper edge of the specified sleeve, while the specified capacity is communicated with channels, made in the lower part of the casing, with the lower part of the annular space formed by the inner surface of the casing and the outer surface of the casing, the upper and lower parts of the casing the whiskers are made with annular cylindrical protrusions, while the upper part of the housing is hermetically fastened with a hollow cover, in the axial channel of which a one-way spring-loaded valve is installed, the reverse one-sided spring-loaded valves are installed in the side wall of the upper part of the upper chamber, its axis is supported symmetrically in the upper chamber with a support a hollow pipe is installed on the body jumper and the lower edge of its cover, inside of which a float pivotally equipped with shut-off valves at the ends is installed in the upper and lower parts of the specified hollow pipe are provided with a series of through holes for launching the incoming oil and water, respectively, the lower part of the body is pivotally connected with an axial bore to the sleeve surrounding it, between the outer flat surfaces of the annular protrusions of the housing cover and its lower part and flat surfaces the lower part of the sub and the upper part of the specified sleeve placed packer rings with the possibility of packing the device, covering the interval of the oil reservoir and the perforation zone of the casing .

На представленном чертеже изображен вертикальный разрез устройства согласно изобретению в составе обсадной колонны скважины в окружении пласта - покрышки, нефтеносного пласта и водоносного пласта.The drawing shows a vertical section of the device according to the invention as part of the casing of the well surrounded by the formation - the tire, oil reservoir and the aquifer.

Устройство содержит полый корпус 1, включающий разделенные перемычкой 2 верхнюю и нижнюю камеры 3, 4 соответственно. Перемычка 2 выполнена с хвостовиком 5, размещенным в нижней камере 4. Верхняя внутренняя поверхность корпуса 1 выполнена конической с конической резьбой для жесткого подсоединения к нему крышки 6, наружный диаметр которой выполнен с кольцевым выступом для размещения на его верхнем краю уплотнительных пакерных колец 7 из эластичного материала. Место сопряжения плоских поверхностей корпуса 1 и крышки 6 содержит кольцевую выемку для размещения в ней уплотнительного кольца 8 из эластичного материала. Наружная цилиндрическая поверхность крышки 6 выполнена с диаметром, меньшим диаметра ее кольцевого выступа, и снабжена вдоль образующих продольными проточками 9 для возможности перемещения внутри них штифтов 10. Крышка 6 содержит осевой канал, верхняя часть которого выполнена с возможностью перекрытия подпружиненным шариковым или коническим клапаном 11. Верхний край пружины клапана 11 сопряжен с нижним краем опорного кольца 12, снабженного продольными сквозными каналами для выхода нефти в НКТ (не показаны) при открытом клапане 11. Верхний край указанного опорного кольца 12 сопряжен с нижним краем полой упорной гайки 13, резьба которой сопряжена с внутренней резьбой крышки 6. Верхняя часть крышки 6 выполнена с открытой цилиндрической полостью, сообщающейся с внутренней полостью переводника 14 и насосно-компрессорными трубами (НКТ) (не показаны). Нижний плоский край крышки 6 выполнен с концентрично расположенной относительно ее оси кольцевой проточкой для шарнирного размещения в ней кольца 15. Наружная верхняя цилиндрическая часть крышки 6 с цилиндрической открытой полостью сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью переводника 14, верхняя часть которого своей конической резьбой скрепляется с конической резьбой НКТ (не показано).The device comprises a hollow body 1, including upper and lower chambers 3, 4 separated by a jumper 2, respectively. The jumper 2 is made with a shank 5 located in the lower chamber 4. The upper inner surface of the housing 1 is made conical with a tapered thread for rigidly connecting the cover 6 to it, the outer diameter of which is made with an annular protrusion for placement of elastic packer rings 7 from elastic on its upper edge material. The place of contact of the flat surfaces of the housing 1 and the cover 6 contains an annular recess for placement in it a sealing ring 8 of elastic material. The outer cylindrical surface of the cover 6 is made with a diameter smaller than the diameter of its annular protrusion, and is provided along the generatrices with longitudinal grooves 9 so that the pins 10 can move inside them. The cover 6 contains an axial channel, the upper part of which is overlapped by a spring-loaded ball or conical valve 11. The upper edge of the spring of the valve 11 is associated with the lower edge of the support ring 12, provided with longitudinal through channels for the exit of oil into the tubing (not shown) with the valve 11 open. th specified support ring 12 is mated to the lower edge of the hollow thrust nut 13, the thread of which is mated to the internal thread of the cover 6. The upper part of the cover 6 is made with an open cylindrical cavity in communication with the internal cavity of the sub 14 and tubing (tubing) (not shown ) The lower flat edge of the cover 6 is made with an annular groove concentrically positioned relative to its axis for hinged placement of the ring 15. The outer upper cylindrical part of the cover 6 with a cylindrical open cavity is conjugated with the inner cylindrical surface of the sub 14, the upper part of which is fastened with a conical thread to the conical thread Tubing (not shown).

Боковая цилиндрическая стенка корпуса 1 оснащена подпружиненными односторонними клапанами 16, размещенными в верхней его части и предназначенными для запуска нефти под давлением. В перемычке 2 корпуса 1 установлены по окружности два или более подпружиненных обратных клапана 17 для запуска пластовых жидкостей (нефти, воды) в верхнюю камеру 3 по расположенным в нижней части корпуса 1 каналам 18. В нижней камере 4 жестко установлена втулка 19, сопряженная наружной боковой поверхностью с внутренней цилиндрической поверхностью нижней камеры 4 корпуса 1 и резьбовой ее частью, а своей внутренней цилиндрической поверхностью указанная втулка 19 герметично сопряжена с наружной цилиндрической поверхностью хвостовика 5 перемычки 2. Указанные сопрягаемые цилиндрические поверхности взаимно уплотнены кольцами из эластичного материала. Внутри указанного хвостовика 5, включающего осевые отверстия разного диаметра, установлен подпружиненный обратный клапан 20, предназначенный для выпуска пластовой воды в водоносный нижний пласт из верхней камеры 3 корпуса 1. В верхней камере 3 корпуса 1 установлена полая труба 21, нижний край которой заглублен в тело перемычки 2 корпуса 1, а верхний - в тело шарнирного кольца 15. В верхней и нижней части указанной полой трубы 21 выполнен ряд сквозных отверстий для запуска в них поступающей нефти и воды соответственно. Внутри указанной полой трубы 21 установлен шарнирно поплавок 22. Внутренняя поверхность полой трубы 21 является направляющей для поплавка 22, который оснащен в верхней и нижней части запорными коническими выступами, предназначенными для плотного сопряжения с коническими поверхностями осевых каналов крышки 6 и перемычки 2 корпуса 1 при соответствующих положениях поплавка 22 в его крайних верхнем или нижнем положениях. Промежуточные положения поплавка 22 определяются границей 23 раздела между пластовой водой и нефтью в верхней камере 3 корпуса 1. Нижняя часть корпуса 1 выполнена, также как верхняя, с цилиндрическим кольцевым выступом, а ее нижняя цилиндрическая часть меньшего диаметра оснащена продольными проточками 24 вдоль образующих и сопряжена шарнирно своей наружной поверхностью с внутренней цилиндрической поверхностью втулки 25, включающей осевой канал для выпуска воды в водоносный пласт. При этом втулка 25 соединена шарнирно с корпусом 1 штифтами 26.The lateral cylindrical wall of the housing 1 is equipped with spring-loaded one-way valves 16 located in its upper part and designed to start oil under pressure. In the jumper 2 of the housing 1, two or more spring-loaded check valves 17 are installed around the circumference for launching formation fluids (oil, water) into the upper chamber 3 along the channels 18 located in the lower part of the housing 1. A sleeve 19 is fixed to the lower chamber 4 and is connected to the outer lateral surface with the inner cylindrical surface of the lower chamber 4 of the housing 1 and its threaded part, and its inner cylindrical surface of the specified sleeve 19 is hermetically mated with the outer cylindrical surface of the shank 5 of the jumper 2. Said mating cylindrical surfaces are mutually sealed with rings of elastic material. Inside the specified shank 5, including axial holes of different diameters, a spring-loaded check valve 20 is installed, designed to release formation water into the lower aquifer from the upper chamber 3 of the housing 1. In the upper chamber 3 of the housing 1, a hollow pipe 21 is installed, the lower edge of which is buried in the body jumpers 2 of the housing 1, and the upper one into the body of the hinge ring 15. In the upper and lower parts of the specified hollow pipe 21, a series of through holes are made for launching the incoming oil and water, respectively. The float 22 is pivotally mounted inside the hollow pipe 21. The inner surface of the hollow pipe 21 is a guide for the float 22, which is equipped in the upper and lower parts with locking conical protrusions designed for tight coupling with the conical surfaces of the axial channels of the cover 6 and the bridge 2 of the housing 1 with the corresponding the positions of the float 22 in its extreme upper or lower positions. The intermediate positions of the float 22 are determined by the interface 23 between the produced water and oil in the upper chamber 3 of the housing 1. The lower part of the housing 1 is made, like the upper, with a cylindrical annular protrusion, and its lower cylindrical part of a smaller diameter is equipped with longitudinal grooves 24 along the generatrices and is conjugated articulated by its outer surface with the inner cylindrical surface of the sleeve 25, including an axial channel for discharging water into the aquifer. When this sleeve 25 is pivotally connected to the housing 1 by pins 26.

Между плоскими поверхностями нижнего цилиндрического кольцевого выступа корпуса 1 и верхней частью втулки 25 установлены уплотнительные пакерные кольца 7, выполненные из эластичного материала, в составе двух или более колец. Втулка 25 своим нижним краем сопряжена с цементным тампонажным кольцом 27, нижний край которого сопряжен непосредственно с верхней поверхностью после разбуривания (вскрытия) водоносного пласта 28.Between the flat surfaces of the lower cylindrical annular protrusion of the housing 1 and the upper part of the sleeve 25, sealing packer rings 7 are made of elastic material, comprising two or more rings. The sleeve 25 with its lower edge is conjugated with a cement grouting ring 27, the lower edge of which is mated directly with the upper surface after drilling (opening) of the aquifer 28.

Выше водоносного пласта 28 с некоторой перемычкой или без нее расположен нефтеносный пласт 29, который накрыт сверху пластом-покрышкой 30 из плотных глинистых непроницаемых пород.Above the aquifer 28 with or without a jumper, there is an oil reservoir 29, which is covered on top with a coating layer 30 of dense clay impenetrable rocks.

После разбуривания указанных пластов их вертикальные стенки укрепляются обсадной стальной колонной 31. В интервалах водоносного и нефтеносного пластов затрубное пространство тампонируется цементным кольцом под давлением, чтобы не было утечек жидкостей или перетоков между ними. Затем после затвердевания тампонажных колец производят перфорацию обсадной колонны и тампонажного цементного или резинового кольца 27 и вызов притока нефти из нефтеносного пласта 29.After drilling these formations, their vertical walls are reinforced with steel casing 31. In the intervals of the aquifer and oil reservoir, the annular space is plugged with a cement ring under pressure so that there are no leaks of liquids or overflows between them. Then, after the hardening of the grouting rings, the casing and the grouting cement or rubber ring 27 are perforated and the flow of oil from the oil reservoir 29 is caused.

После перфорации обсадной колонны 31 в интервале нефтеносного пласта и вызова притока нефти из нефтяного пласта производят спуск устройства, закрепленного на НКТ, на дно скважины до упора с верхним краем тампонажного кольца 27. НКТ соединены своим нижним краем конической резьбой с верхней частью переводника 14, нижняя часть которого соединена шарнирно с помощью штифтов 10 с верхней частью крышки 6. Под действием веса НКТ уплотнительные пакерные кольца 7 деформируются и уплотняют собой пространство между обсадной стальной колонной 31 и предлагаемым устройством в верхней и нижней части нефтеносного пласта 29.After perforating the casing 31 in the interval of the oil reservoir and causing oil to flow from the oil reservoir, the device fixed on the tubing is lowered to the bottom of the well with the upper edge of the grouting ring 27. The tubing is connected by its lower edge with a tapered thread to the upper part of the sub 14, the lower a part of which is pivotally connected using pins 10 to the upper part of the cover 6. Under the influence of the weight of the tubing, the packing packer rings 7 are deformed and compact the space between the casing 31 and aemym device at the top and bottom of the reservoir 29.

В результате спуска предлагаемого устройства и его пакеровки внутри обсадной колонны 31 с помощью пакеровочных колец 7 из эластичного материала получаем кольцевое пространство 32 вокруг корпуса 1 внутри обсадной колонны 31, имеющее гидравлическую связь через ее перфорационные отверстия 33 с внутрипластовым поровым пространством нефтеносного пласта 29.As a result of the descent of the proposed device and its packing inside the casing 31 using packing rings 7 of elastic material, we obtain an annular space 32 around the housing 1 inside the casing 31, which is hydraulically connected through its perforations 33 with the in situ pore space of the oil reservoir 29.

В процессе добычи нефти из нефтяной скважины с установленным в ней устройством согласно изобретению при создании депрессии давления между нагнетательными и добывающими скважинами, нефть из пласта 29 начнет поступать через перфорационные отверстия 33 в обсадной колонне 31 в кольцевое пространство 32, и нефть как более легкая жидкость, чем пластовая вода, будет занимать в нем верхнюю часть, проникая далее через подпружиненные обратные клапаны 16 в верхнюю камеру 3 корпуса 1, занимая в ней также верхнюю часть ее объема. Другая часть, более тяжелая, представляющая собой смесь пластовой воды с нефтью, будет занимать более низкие позиции в кольцевом пространстве 32 и будет проходить по каналам 18 в нижнюю камеру 4 под перемычкой 2 корпуса 1 и затем под действием давления через подпружиненные обратные клапаны 17 в верхнюю камеру 3. При этом капельная нефть будет всплывать вверх к нефти, а пластовая вода будет оседать вниз, занимая в верхней камере 3 корпуса 1 нижнее положение под границей раздела 23 между нефтяной и водной фазами. На границе раздела 23 двух фаз шарнирно с возможностью перемещения внутри полой трубы 21 плавает поплавок 22. Если столб воды в верхней камере 3 будет находиться под большим давлением, чем пластовое давление в водоносном пласте 28 и силы сжатия пружины обратного клапана 20, то последний откроется и вода начнет перетекать из верхней камеры 3 корпуса 1 в водоносный пласт 28, освобождая место в ней для поступающей нефти. При этом поплавок 22 начнет двигаться вниз вслед за уходящей водой. При быстром поступлении нефти и менее значительном поступлении пластовой воды в верхнюю камеру 3 поплавок 22 перекроет осевой канал, выполненный в перемычке корпуса 1. После этого верхняя камера 3 корпуса 1 преимущественно заполняется нефтью и при определенном ее напоре внутри верхней камеры 3 откроется подпружиненный обратный клапан 11, установленный в осевом канале крышки 6. В результате этого нефть свободно пойдет во внутреннее пространство НКТ, занимая уровень соответствующий заданной депрессии давления, что сопровождается обычно легким толчком о торцовую поверхность штанги штангового глубинного насоса, что может зафиксировать специальный датчик, который включит в рабочее состояние штанговый глубинный насос (ШГН), и нефть будет подаваться на земную поверхность в отведенную для нее емкость. При этом нефть будет поступать на поверхность Земли без воды. За счет этого происходит повышение КПД добычи и достигается экономия электроэнергии.In the process of oil production from an oil well with the device according to the invention installed in it when creating a pressure depression between the injection and producing wells, oil from the formation 29 will begin to flow through the perforations 33 in the casing 31 into the annular space 32, and oil as a lighter fluid, than produced water, it will occupy the upper part in it, penetrating further through the spring-loaded check valves 16 into the upper chamber 3 of the housing 1, occupying the upper part of its volume as well. The other part, the heavier, which is a mixture of produced water with oil, will occupy lower positions in the annular space 32 and will pass through channels 18 into the lower chamber 4 under the jumper 2 of the housing 1 and then under pressure through spring-loaded check valves 17 to the upper chamber 3. In this case, the drip oil will float up to the oil, and the produced water will settle down, occupying a lower position in the upper chamber 3 of building 1 below the interface 23 between the oil and water phases. At the interface 23 of the two phases, a float 22 is hinged with the ability to move inside the hollow pipe 21. If the water column in the upper chamber 3 is under greater pressure than the reservoir pressure in the aquifer 28 and the compression force of the non-return valve spring 20, the latter will open and water will begin to flow from the upper chamber 3 of the housing 1 into the aquifer 28, freeing up space for incoming oil. In this case, the float 22 will begin to move downward after the outgoing water. With a quick flow of oil and less significant flow of produced water into the upper chamber 3, the float 22 will block the axial channel made in the bridge of the housing 1. After that, the upper chamber 3 of the housing 1 is predominantly filled with oil and with a certain pressure inside the upper chamber 3, a spring-loaded check valve 11 will open installed in the axial channel of the cover 6. As a result, the oil will freely go into the inner space of the tubing, occupying the level corresponding to a given pressure depression, which is usually accompanied easily m push rod on the end face of sucker rod pump, which can fix a special sensor which include a working condition of sucker rod pump (SRP), and oil is supplied to the earth's surface into a container reserved for it. In this case, oil will flow to the surface of the Earth without water. Due to this, there is an increase in production efficiency and energy savings are achieved.

Режим добычи нефти из нефтеносного пласта 29 в общем случае является нестационарным процессом и зависит от его неоднородности (анизотропии), что будет сказываться на переменной скорости поступления нефти и воды в скважину. При большей скорости поступления воды в скважину по сравнению с поступлением нефти поплавок 22 станет подниматься вверх и может наступить такой момент, когда весь свободный объем верхней камеры 3 заполнится водой. При этом поплавок 22 перекроет осевой канал в крышке 6 корпуса 1 и закроет доступ воды в НКТ. Напор воды в верхней камере 3 откроет подпружиненный обратный клапан 20, и вода начнет поступать непосредственно в водоносный пласт 28 до тех пор, пока не изменится ситуация с передвижением нефти в нефтеносном пласте 29. В режиме отсутствия поступления нефти штанговый глубинный насос (ШГН) может быть отключен до перемены ситуации, когда нефть снова начнет поступать в скважину. Таким образом, предлагаемое устройство является саморегулирующимся и будет работать только на подъем нефти по НКТ без воды, что повысит КПД эксплуатации скважины и интенсивность добычи нефти.The mode of oil production from the oil reservoir 29 is generally a non-stationary process and depends on its heterogeneity (anisotropy), which will affect the variable rate of oil and water entering the well. At a higher rate of water entry into the well compared to oil, the float 22 will rise up and there may come a point when the entire free volume of the upper chamber 3 is filled with water. In this case, the float 22 will block the axial channel in the cover 6 of the housing 1 and will close the access of water to the tubing. The water pressure in the upper chamber 3 will open the spring-loaded check valve 20, and water will begin to flow directly into the aquifer 28 until the situation with the movement of oil in the oil reservoir 29 changes. In the absence of oil flow mode, the sucker rod pump (SHG) can be disconnected until the situation changes when oil starts to flow into the well again. Thus, the proposed device is self-regulating and will only work on lifting oil through tubing without water, which will increase the efficiency of well operation and the intensity of oil production.

Следует заметить, что после испытания скважины на приток в скважине будет находиться определенный статический уровень нефти. Поэтому в последующем периоде действий перед спуском устройства согласно изобретению в скважину в нижней части НКТ, примыкающей к устройству, необходимо также установить односторонние подпружиненные обратные клапаны, чтобы нефть из затрубного пространства НКТ перетекала во внутреннее пространство НКТ, не опускаясь ниже уровня установки указанных клапанов. В случае необходимости обратный подпружиненный клапан устанавливают в осевом канале тампонажного кольца 27.It should be noted that after testing the well for inflow, a certain static oil level will be in the well. Therefore, in the subsequent period of actions before the device according to the invention is lowered into the well in the lower part of the tubing adjacent to the device, it is also necessary to install one-way spring-loaded check valves so that oil from the annulus of the tubing flows into the inner space of the tubing without falling below the installation level of these valves. If necessary, a spring-loaded check valve is installed in the axial channel of the grouting ring 27.

Конструктивное решение устройства согласно изобретению позволяет изготовлять его в виде отдельных конструктивных элементов, которые собираются в действующее устройство с помощью конической резьбы и кольцевых уплотнений. Устройство собирается в следующей последовательности - крышка, верхняя камера корпуса, перемычка с обратными односторонними подпружиненными клапанами и хвостовиком с размещенным в нем обратным односторонним подпружиненным клапаном, нижняя камера, шарнирно соединенная с нижней камерой втулка с осевым отверстием. Собранное таким образом устройство подсоединяют к НКТ.The constructive solution of the device according to the invention allows it to be manufactured in the form of separate structural elements that are assembled into the existing device using tapered threads and O-rings. The device is assembled in the following sequence - a cover, an upper housing chamber, a jumper with one-way spring-loaded check valves and a shank with a one-way spring-loaded check valve located in it, a lower chamber, a sleeve with an axial bore pivotally connected to the lower chamber. The device thus assembled is connected to the tubing.

В целом конструкция устройства согласно изобретению является экономичной, простой по конструкции, удобной в изготовлении, надежной при эксплуатации, так как не требует применения нижнего электроцентробежного насоса.In General, the design of the device according to the invention is economical, simple in design, convenient to manufacture, reliable in operation, since it does not require the use of a lower electric centrifugal pump.

Применение устройства в области нефтедобычи или газоконденсата за счет надежного отделения воды от целевого скважинного продукта и закачки (возврата) отделенной от нефти воды в водоносный пласт обеспечивает сокращение энергозатрат при эксплуатации нефтяных скважин, повышение срока службы наземного оборудования и интенсификацию добычи углеводородов.The use of the device in the field of oil production or gas condensate due to the reliable separation of water from the target well product and injection (return) of water separated from oil into the aquifer ensures a reduction in energy consumption during the operation of oil wells, an increase in the service life of surface equipment and the intensification of hydrocarbon production.

Особую эффективность устройство согласно изобретению будет иметь при использовании его в случаях, когда нефтяной пласт и водоносный пласт граничат друг с другом без перемычек между ними, а граница раздела между ними - горизонтальная плоскость, например, такие месторождения наблюдаются на территории Узбекистана.The device according to the invention will be particularly effective when used in cases where the oil reservoir and aquifer are adjacent to each other without bridges between them, and the interface between them is a horizontal plane, for example, such deposits are observed in Uzbekistan.

Claims

A device for simultaneous separate production of borehole products and injection of water into the formation, including a casing perforated in the interval of the upper productive and lower receiving strata, a separation chamber equipped with channels for supplying a mixture of water and oil and water discharge, characterized in that the separation chamber is made in the form of the housing containing the upper and lower chambers, separated by a jumper equipped with an axial channel and a shank with a spring-loaded check valve placed in it, while in this at least two spring-loaded check valves are installed in the jumper, the lower housing chamber is provided with a hermetically sealed sleeve installed to form a container between the lower edge of the specified jumper and the upper edge of the specified sleeve, while the indicated tank is communicated with channels made in the lower part of the housing from the lower part of the annular space formed by the inner surface of the casing and the outer surface of the housing, the upper and lower parts of the housing are made with annular cylindrical protrusions up, the upper part of the body is hermetically fastened to the hollow cover, in the axial channel of which a one-way spring-loaded valve is installed, the reverse side of the one-way spring-loaded valves are installed in the side wall of the upper part of the upper chamber, its axis is symmetrical inside the upper chamber with support on the body jumper and lower the edge of its lid is equipped with a hollow pipe, inside of which a float pivotally equipped with shut-off valves at the ends is installed, a series of of the openings for starting up the incoming oil and water, respectively, the lower part of the housing is pivotally connected by means of pins to the sleeve enclosing it with an axial hole, between the outer flat surfaces of the annular protrusions of the housing cover and its lower part and the flat surfaces of the lower part of the sub and the upper part the specified sleeve placed packing rings with the possibility of packing the device with coverage of the interval of the oil reservoir and the perforation zone of the casing.