RU2526080C1 - Device for simultaneously-separate operation of beds (versions) - Google Patents

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.

SUBSTANCE: in compliance with one of versions, this device comprises well with packers dividing the well into two or more spaces communicated with productive formations, downhole pump and valve system to be connected to pump inlet in one or several formations. Shank is arranged under packers and connected with tubing while opening for communication with the pump nearby interpacker space is located at maximum distance from packets but not lower than the rood of formation communicated therewith.

EFFECT: higher efficiency.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к одновременно-раздельной эксплуатации пластов.The invention relates to the oil industry, in particular for simultaneous and separate exploitation of formations.

Одновременно-раздельная эксплуатация может осуществляться разными способами: одновременной откачкой из нескольких разделенных пластов одним насосом или несколькими насосами, а также попеременной откачкой из нескольких разделенных пластов одним насосом.Simultaneous-separate operation can be carried out in different ways: by simultaneous pumping from several separated formations with one pump or several pumps, as well as by alternately pumping from several separated formations by one pump.

Известно устройство для раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной, реализующее поочередную добычу из двух разделенных пластов (пат. РФ №2435023, E21B 43/14, опубл. в бюл. №33 от 27.11.2011), содержащее пакер, разделяющий два пласта и золотниковый клапан, сообщающий поочередно с насосом каждый из пластов при достижении около него максимального давления.A device is known for the separate operation of two layers with one well, which implements alternate production from two separated layers (US Pat. RF No. 2435023, E21B 43/14, published in Bulletin No. 33 of 11/27/2011), containing a packer that separates the two layers and spool a valve communicating in turn with the pump each of the layers when it reaches the maximum pressure.

Недостатком устройства является необходимость частого переключения клапана из-за быстрого заполнения и достижения максимального давления около подпакерного пласта, т.к. накопление происходит за счет сжатия объема жидкости, находящейся в подпакерном пространстве.The disadvantage of this device is the need for frequent switching of the valve due to quick filling and maximum pressure near the sub-packer formation, because Accumulation occurs due to compression of the volume of liquid in the under-packer space.

Данным устройством реализуется способ одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, включающий спуск в скважину насоса с золотниковым механизмом и пакером, которым разделяют пласты после его установки, переключают золотниковый механизм для поочередного отбора продукции из верхнего или из нижнего пласта.This device implements a method of simultaneous and separate operation of two layers, including the descent into the well of a pump with a spool mechanism and a packer that separates the layers after installation, switch the spool mechanism for alternately taking products from the upper or lower formation.

Недостатком способа, использованного в устройстве, является необходимость частого переключения клапана из-за быстрого заполнения и достижения максимального давления около подпакерного пласта, т.к. накопление происходит за счет сжатия объема жидкости, находящейся в подпакерном пространстве.The disadvantage of the method used in the device is the need for frequent switching of the valve due to quick filling and maximum pressure near the sub-packer formation, because Accumulation occurs due to compression of the volume of liquid in the under-packer space.

Наиболее близка по сути технического решения установка для одновременно-раздельной эксплуатации пластов (пат. РФ №2339795, E21B 43/14, опубл. в бюл. №33 от 27.11.2008). Установка содержит пакеры, разделяющие пласты, электропогружной насос с кожухом на электродвигателе и клапаны, которые сообщают пласты с входом насоса при достижении около них максимально допустимого забойного давления.The closest in essence technical solution installation for simultaneous and separate operation of the layers (US Pat. RF №2339795, E21B 43/14, publ. In bulletin No. 33 of 11/27/2008). The installation comprises packers separating the beds, an electric submersible pump with a casing on the electric motor, and valves that communicate with the pump inlet when the maximum permissible bottomhole pressure is reached near them.

Недостатком устройства также является частое переключение клапана из-за быстрого заполнения подпакерного или межпакерного пространства. При этом накопление продукции у верхнего пласта происходит за счет изменения уровня жидкости в межтрубном пространстве, а у расположенных ниже - за счет сжатия жидкости в под- или межпакерном пространстве.The disadvantage of this device is the frequent switching of the valve due to the rapid filling of the sub-packer or interpacker space. In this case, the accumulation of production in the upper layer occurs due to a change in the liquid level in the annulus, and in those located below - due to the compression of the liquid in the sub- or interpacker space.

Данным устройством реализуется способ одновременно-раздельной эксплуатации пластов, включающий спуск в скважину насоса с хвостовиком и пакерами, устанавливаемыми между пластами, причем каналы хвостовика, сообщенные с входом насоса с соответствующим пластом, оснащают предварительно соответствующими электроклапанами, которые соединяют с наземным блоком управления, открывающим и закрывающим необходимые клапаны, для отбора продукции из пластов по каналам с открытыми клапанами.This device implements a method of simultaneous and separate operation of the reservoirs, including the descent into the well of the pump with a liner and packers installed between the reservoirs, and the liner channels communicated with the pump inlet with the corresponding reservoir are previously equipped with corresponding electrovalves that connect to the ground control unit, which opens and closing the necessary valves for selecting products from the strata along the channels with open valves.

Недостатком способа, реализованного в установке, также является частое переключение клапана из-за быстрого заполнения подпакерного или межпакерного пространства. При этом накопление продукции у верхнего пласта происходит за счет изменения уровня жидкости в межтрубном пространстве, а у расположенных ниже - за счет сжатия жидкости в под- или межпакерном пространстве.The disadvantage of the method implemented in the installation is also the frequent switching of the valve due to the rapid filling of the sub-packer or interpacker space. In this case, the accumulation of production in the upper layer occurs due to a change in the liquid level in the annulus, and in those located below - due to the compression of the liquid in the sub- or interpacker space.

Техническими задачами, решаемыми предлагаемым способом, являются увеличение объема накапливаемой в под- и межпакерном пространстве жидкости и, как следствие, уменьшение частоты срабатывания клапана и, следовательно, увеличение срока его службы и всей установки.The technical problems solved by the proposed method are an increase in the volume of fluid accumulated in the sub- and interpacker space and, as a result, a decrease in the frequency of operation of the valve and, consequently, an increase in its service life and the entire installation.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для одновременно-раздельной эксплуатации пластов, позволяющего накапливать в под- или межпакерном пространстве значительные объемы продукции пластов, что даст возможность снизить частоту переключений клапана.The technical task of the invention is the creation of a device for simultaneous and separate operation of the reservoirs, which allows to accumulate significant volumes of reservoir formation in the sub- or interpacker space, which will make it possible to reduce the switching frequency of the valve.

Поставленные задачи решаются способом одновременно-раздельной эксплуатации пластов, включающим разделение вскрытых перфорацией пластов в скважине пакерами и поочередную откачку из образованных полостей накопившейся продукции каждого из пластов.The tasks are solved by the method of simultaneous and separate operation of the layers, including the separation of the layers uncovered by the perforation in the well by packers and the sequential pumping from the formed cavities of the accumulated production of each of the layers.

Новым является то, что в подпакерную или сообщающуюся с ней полость помещают упругое вещество с высоким коэффициентом сжимаемости.What is new is that an elastic substance with a high compressibility factor is placed in a sub-packer or communicating cavity.

Также новым является то, что в качестве такого вещества могут использовать сжатый газ.Also new is that compressed gas can be used as such a substance.

Технические задачи также решаются вариантами устройства для реализации способа, содержащими скважину с одним или несколькими пакерами, разделяющими ее на две или более полости, сообщенные с двумя или более продуктивными пластами, погружной насос и клапанную систему для подключения к входу насоса одного или нескольких пластов.Technical problems are also solved by the device options for implementing the method, comprising a well with one or more packers dividing it into two or more cavities in communication with two or more productive layers, a submersible pump and a valve system for connecting one or several layers to the pump inlet.

Новым является то, что ниже нижнего пакера установлен хвостовик, сообщенный с лифтовыми трубами, а отверстие для сообщения с насосом у межпакерной полости размещено на максимальном удалении от верхнего пакера, но не ниже кровли сообщенного с этой полостью пласта.What is new is that a shank connected with lift pipes is installed below the lower packer, and the hole for communication with the pump at the interpacker cavity is located at a maximum distance from the upper packer, but not lower than the roof communicating with this cavity of the formation.

Новым является также то, что под нижним пакером может быть размещена емкость, заполненная газом под давлением, близким к нижнему предельному значению забойного давления у соответствующего пласта, с возможностью сжатия газа при увеличении забойного давления.Also new is the fact that a container filled with gas under pressure close to the lower limit value of the bottomhole pressure at the corresponding formation can be placed under the lower packer, with the possibility of gas compression with increasing bottomhole pressure.

Новым является также то, что на хвостовик, сообщающий любую из полостей скважины с насосом, может быть коаксиально установлена емкость, сообщенная своей нижней частью с полостью этой трубы отверстием.Also new is the fact that on the liner communicating any of the cavities of the well with the pump, a container can be coaxially installed, communicated with its bottom with the opening of the cavity of this pipe.

Сущность изобретения заключается в том, что в способах одновременно-раздельной эксплуатации пластов одной скважиной, предусматривающих разделение скважины на полости, сообщающиеся с соответствующими пластами, накопление в этих полостях продукции пластов и откачку этой продукции одним насосом после ее накопления. Обычно накопление производят в пределах допустимого изменения забойного давления у каждого из пластов от минимального до максимального.The essence of the invention lies in the fact that in the methods of simultaneous and separate operation of the formations of one well, providing for the separation of the well into cavities in communication with the corresponding formations, the accumulation in these cavities of the products of the formations and pumping this product with one pump after its accumulation. Typically, the accumulation is carried out within the permissible changes in bottomhole pressure at each of the layers from minimum to maximum.

Сжимаемость жидкостей очень низкая, поэтому при изменении забойного давления от минимального до максимального накапливается небольшой объем жидкости, который насос быстро откачивает, и нужно снова переключать клапан.The compressibility of liquids is very low, so when the bottomhole pressure changes from minimum to maximum, a small amount of liquid accumulates, which the pump quickly pumps out, and you need to switch the valve again.

Сжимаемость газов выше на несколько порядков. Так, например, при объеме под- или межпакерного пространства 1 м³ при изменении забойного давления от 3 до 3,5 МПа объем накопившейся нефти за счет ее сжатия составит 0,6 л, если этот же объем заполнить газом, то объем накопления составит 143 л.The compressibility of gases is several orders of magnitude higher. So, for example, if the volume of sub- or interpacker space is 1 m ³ and the bottomhole pressure changes from 3 to 3.5 MPa, the volume of accumulated oil due to its compression will be 0.6 l; if the same volume is filled with gas, then the accumulation volume will be 143 l

На фиг.1-3 показаны схемы вариантов устройства для реализации способа.Figure 1-3 shows a diagram of a variant of the device for implementing the method.

Устройство на фиг.1 содержит электропогружной насос 1, помещенный в кожух 2, сообщенный входом 3 с помощью каналов 4 с полостями 5, образованными верхним 6 и нижним 7 пакерами, эксплуатационной колонной 8 и хвостовиком 9. Полости 5 сообщены перфорацией 10 с продуктивными пластами - верхним 11, средним 12 и нижним 13. Каналы 4 сообщены с полостями 5 отверстиями 14 и снабжены на входе в кожух 2 управляемыми клапанами 15 и датчиками давления 16. Части объема полостей 5, находящихся под пакерами 6 и 7, до отверстий 14 заполнены газом 17.The device of figure 1 contains an electric submersible pump 1, placed in a casing 2, communicated by the input 3 using channels 4 with cavities 5 formed by the upper 6 and lower 7 packers, production casing 8 and shank 9. Cavities 5 are communicated by perforation 10 with productive layers - upper 11, middle 12 and lower 13. Channels 4 are connected to the cavities 5 by openings 14 and are provided at the inlet of the casing 2 with controlled valves 15 and pressure sensors 16. Parts of the volume of the cavities 5 located under the packers 6 and 7 are filled with gas 17 to the openings 14 .

Устройство на фиг.2 дополнительно содержит емкость 18, заполненную газом 17, с возможностью взаимодействия газа 17 с жидкостью, заполняющей полости 5 с помощью подвижного поршня 19.The device in figure 2 further comprises a container 18 filled with gas 17, with the possibility of interaction of gas 17 with a liquid filling the cavity 5 using a movable piston 19.

Устройство на фиг.3 содержит корпус 20, заполненный газом 17, охватывающий хвостовик 9, который в нижней части корпуса 20 снабжен отверстием 21, сообщающим полость корпуса 20 с хвостовиком 9.The device in figure 3 contains a housing 20 filled with gas 17, covering the shank 9, which in the lower part of the housing 20 is provided with an opening 21, communicating the cavity of the housing 20 with the shank 9.

На отверстии установлен клапан 22, шар 23 которого прижат перепадом давления к седлу 24 снизу. Подъем продукции пластов на поверхность осуществляют по лифтовым трубам 25 (фиг.1).A valve 22 is installed at the hole, the ball 23 of which is pressed by the differential pressure to the seat 24 from below. The rise of the formation products to the surface is carried out by elevator pipes 25 (Fig. 1).

Работают варианты устройства при реализации способа следующим образом.Variants of the device work when implementing the method as follows.

При включении электропогружного насоса 1 (фиг.1) станция управления (на фиг. не показана) открывает один из клапанов 15, например сообщенный каналом 4 и полостью 5 через перфорацию 10 с нижним пластом 13, находящимся ниже пакера 7. Продукция нижнего пласта 13 через открытый клапан 15 поступает в кожух 2, а из него через вход 3 насоса 1 перекачивается на поверхность. По мере откачки жидкости газ 17 в подпакерной полости 5 расширяется, а забойное давление снижается. При достижении минимального значения давления датчик 16 подает сигнал на станцию управления, которая открывает клапан 15 на канале 4, сообщающемся отверстием 14 с полостью 6, образованной эксплуатационной колонной 8 и пакерами 6 и 7, сообщенной перфорацией 10 со средним пластом 12. Продукция пласта 12 также попадает в кожух 2, и далее насос 1 перекачивает ее на поверхность по лифтовым трубам 25. При достижении нижнего предела забойного давления у пласта 12 датчик давления 16, сообщенный с ним, дает сигнал на закрытие клапана 15 и открытие следующего, сообщенного с верхним пластом 11, жидкость из которого через перфорацию 10, полость 5, отверстие 14, канал 4, кожух 2 перекачивается насосом 1 по трубам 25 на поверхность.When you turn on the electric submersible pump 1 (Fig. 1), the control station (not shown in Fig.) Opens one of the valves 15, for example, communicated by a channel 4 and a cavity 5 through a perforation 10 with a lower layer 13 located below the packer 7. Production of the lower layer 13 through the open valve 15 enters the casing 2, and from it through the inlet 3 of the pump 1 is pumped to the surface. As the fluid is pumped out, the gas 17 in the under-packer cavity 5 expands, and the bottomhole pressure decreases. Upon reaching the minimum pressure value, the sensor 16 sends a signal to the control station, which opens the valve 15 on the channel 4, communicating with the hole 14 with the cavity 6, formed by production casing 8 and packers 6 and 7, connected by perforation 10 with the middle formation 12. Production of formation 12 also enters the casing 2, and then the pump 1 pumps it to the surface through the elevator pipes 25. When the bottom limit of the bottom pressure of the reservoir 12 is reached, the pressure sensor 16 communicated with it gives a signal to close valve 15 and open the next connected with the upper layer 11, the liquid from which through the perforation 10, cavity 5, hole 14, channel 4, the casing 2 is pumped by pump 1 through pipes 25 to the surface.

В это время в полостях 5, находящихся ниже пакера 7 и между пакерами 6 и 7, сообщенными соответственно с пластами 12 и 13, происходит накопление продукции этих пластов, притекающей через перфорации 10. При этом газ 17 сжимается притекающей жидкостью и забойное давление около пластов растет. При достижении максимального значения забойного давления около одного из пластов 12 или 13 датчик 16 подает сигнал на открытие клапана 15, сообщенного с пластом 12 или 13, который и открывается после достижения максимального значения забойного давления у верхнего пласта 11. При соответствующей настройке станции управления клапаны 15 могут быть открыты и одновременно, если давление около них соответствует открытию.At this time, in the cavities 5 located below the packer 7 and between the packers 6 and 7, respectively connected with the strata 12 and 13, the accumulation of the production of these strata flowing through the perforations 10 occurs. In this case, the gas 17 is compressed by the flowing fluid and the bottomhole pressure near the strata increases . When the maximum bottomhole pressure is reached near one of the strata 12 or 13, the sensor 16 sends a signal to open the valve 15 in communication with the stratum 12 or 13, which opens after reaching the maximum bottomhole pressure at the upper stratum 11. When the control station is configured accordingly, the valves 15 can be opened at the same time, if the pressure near them corresponds to the opening.

Устройство, изображенное на фиг.2, используют в тех случаях, если нижний пакер 7 размещен слишком близко к нижнему пласту 13 (фиг.1) - нет места для газа 17 (фиг.2), но есть место ниже пласта 13 (фиг.1).The device shown in FIG. 2 is used in cases where the lower packer 7 is placed too close to the lower formation 13 (FIG. 1) - there is no room for gas 17 (FIG. 2), but there is a place below the formation 13 (FIG. one).

В этом случае ниже пласта размещают емкость 18 (фиг.2), заполненную газом 17 под давлением, равным минимальному забойному давлению около этого пласта 13 (фиг.1).In this case, a reservoir 18 (FIG. 2) is placed below the formation, filled with gas 17 under a pressure equal to the minimum bottomhole pressure near this formation 13 (FIG. 1).

При накоплении жидкости поршень 19 (фиг.2) сжимает газ 17 в емкости 18, при откачке газ 17 расширяется и выталкивает поршень 19 и жидкость, накопившуюся в ней. Вместо поршня может быть использована гибкая мембрана или сильфон.With the accumulation of fluid, the piston 19 (FIG. 2) compresses the gas 17 in the tank 18, while pumping out the gas 17 expands and pushes the piston 19 and the fluid accumulated in it. Instead of a piston, a flexible membrane or bellows can be used.

Устройство, изображенное на фиг.3, применяют, если под нижним пакером 7 нет места и ниже пласта 13 (фиг.1). Полость между корпусом 20 (фиг.3) и лифтовой трубой 8 (фиг.1) заполняют газом на поверхности до давления, соответствующего минимальному забойному давлению у нижнего пласта 13, при этом шар 23 (фиг.3) прижимается перепадом давления к седлу 24.The device shown in figure 3, is used if under the lower packer 7 there is no place and below the reservoir 13 (figure 1). The cavity between the housing 20 (FIG. 3) and the elevator pipe 8 (FIG. 1) is filled with gas on the surface to a pressure corresponding to the minimum bottomhole pressure at the lower formation 13, while the ball 23 (FIG. 3) is pressed by the pressure drop to the seat 24.

При спуске устройства в скважину, когда окружающее гидростатическое давление достигнет величины давления в устройстве и исчезнет перепад давления, прижимающий шар 23 к седлу 24, шар 23 падает под действием силы тяжести и открывает клапан 22, сообщая полость, заполненную газом 17, с подпакерной полостью 5 (фиг.1). Далее при накоплении продукции в подпакерной полости 5 происходит сжатие газа через отверстие 21 (фиг.2), а при откачке продукции - выход ее через это же отверстие. Устройство может быть использовано и для среднего пласта 12 размещением его выше верхнего пакера 6.When the device is lowered into the well, when the surrounding hydrostatic pressure reaches the pressure in the device and the pressure drop disappears, pressing the ball 23 against the seat 24, the ball 23 falls under the action of gravity and opens the valve 22, communicating the cavity filled with gas 17 with a sub-packer cavity 5 (figure 1). Further, with the accumulation of products in the under-packer cavity 5, gas is compressed through the hole 21 (Fig. 2), and when the product is pumped out, it exits through the same hole. The device can be used for the middle layer 12 by placing it above the upper packer 6.

Если забойное давление ни одного из пластов не достигло порога открытия, станция управления отключает насос 1.If the bottomhole pressure of none of the layers has reached the opening threshold, the control station shuts off pump 1.

Таким образом, применение предлагаемых способа и устройства позволяет эксплуатировать одновременно-раздельно, каждый со своим забойным давлением, несколько пластов, уменьшая при этом количество переключений клапанов и насоса. Варианты устройства могут быть использованы независимо друг от друга по отдельности или в любом сочетании в составе одной установки.Thus, the application of the proposed method and device allows to operate simultaneously and separately, each with its bottomhole pressure, several layers, while reducing the number of switching valves and pump. Variants of the device can be used independently from each other individually or in any combination as part of a single installation.

Claims (3)

1. Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации пластов, содержащее скважину с пакерами, разделяющими ее на две или более полости, сообщенные с двумя или более продуктивными пластами, погружной насос и клапанную систему для подключения к входу насоса одного или нескольких пластов, отличающееся тем, что ниже пакеров установлен хвостовик, сообщенный с лифтовыми трубами, а отверстие для сообщения с насосом у межпакерной полости размещено сверху на максимальном удалении от пакеров, но не ниже кровли сообщенного с этой полостью пласта.1. Device for simultaneous and separate operation of the reservoirs, comprising a well with packers dividing it into two or more cavities in communication with two or more reservoirs, a submersible pump and a valve system for connecting one or more reservoirs to the pump inlet, characterized in that below the packers, a shank connected with the lift pipes is installed, and the hole for communication with the pump at the interpacker cavity is placed on top at the maximum distance from the packers, but not below the roof communicated with this cavity of the formation. 2. Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации пластов, содержащее скважину с пакерами, разделяющими ее на две или более полости, сообщенные с двумя или более продуктивными пластами, погружной насос и клапанную систему для подключения к входу насоса одного или нескольких пластов, отличающееся тем, что ниже пакеров размещена емкость, заполненная газом под давлением, близким к нижнему предельному значению забойного давления у соответствующего пласта, с возможностью сжатия газа при увеличении забойного давления.2. Device for simultaneous-separate operation of the reservoirs, comprising a well with packers dividing it into two or more cavities in communication with two or more reservoirs, a submersible pump and a valve system for connecting one or more reservoirs to the pump inlet, characterized in that below the packers there is a container filled with gas under pressure close to the lower limit value of the bottomhole pressure at the corresponding formation, with the possibility of gas compression with increasing bottomhole pressure. 3. Устройство для одновременно-раздельной эксплуатации пластов, содержащее скважину с пакерами, разделяющими ее на две или более полости, сообщенные с двумя или более продуктивными пластами, погружной насос и клапанную систему для подключения к входу насоса одного или нескольких пластов, отличающееся тем, что на хвостовик, сообщающий любую из полостей скважины с насосом, коаксиально установлена емкость, сообщенная своей нижней частью с полостью этой трубы отверстием. 3. A device for simultaneous and separate operation of the reservoirs, comprising a well with packers dividing it into two or more cavities in communication with two or more reservoirs, a submersible pump and a valve system for connecting one or more reservoirs to the pump inlet, characterized in that on the liner, communicating any of the cavities of the well with the pump, a tank is coaxially installed, communicated with its bottom with a hole in the cavity of this pipe.

Images