RU2736028C1 - Arrangement for simultaneous-separate operation of multiple-zone wells - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil industry and can be used for simultaneous separate operation of multiple-wells with separate account of extracted fluid. Assembly includes (from top to bottom) an aerodyne valve, a ball check valve, electric centrifugal pump sections, a submersible tight drive, receiving device for fluid supply from formations, hydraulic protection, measuring system, device for packer protection against spillage, packer, shank from tubing string, suspended filter. Submersible motor is one-sided with thermomanometric system. Measuring system includes interconnected by means of geophysical cable measuring modules and filtering elements. Measuring system channels are furnished with check valves arranged as "ball-seat". Geophysical cable has gland seal.

EFFECT: assurance of structural reliability of submersible equipment, which is included into composition of operation at operation of multi-wells with arrangement of layout between beds and reduction of power consumption.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин, с раздельным учетом добываемого флюида. The invention relates to the oil industry and can be used for the simultaneous-separate operation of multilayer wells, with separate accounting for the produced fluid.

Известно устройство для добычи нефти, включающее в себя: верхний модуль и нижний модуль, выполненные с возможностью соединения и разъединения по телескопическому герметизирующему разъему. Возможность соединения и разъединения верхнего и нижнего модулей обеспечивается за счет расположенного в нижней части верхнего модуля плунжера и расположенного в верхней части нижнего модуля цилиндра с воронкой. Нижний модуль устройства снабжен пакером, ниже которого установлен фильтр. Центральная часть нижнего модуля выполнена в виде полой трубы. Верхний модуль содержит нижний насос и верхний насос, кинематически связанные с расположенным между ними двухсторонним погружным электродвигателем. Над нижним насосом в верхнем модуле расположен клапан отсекатель. В верхнем модуле под нижним насосом расположен расходомер. Верхний насос снабжен приемным модулем или газосепаратором. (Патент RU №138 689 U1 на полезную модель. Устройство для добычи нефти. - МПК: Е21В 43/14, F04D 13/10. - Опубл. 20.03.2014).A device for oil production is known, including: an upper module and a lower module, made with the possibility of connecting and disconnecting through a telescopic sealing connector. The possibility of connecting and disconnecting the upper and lower modules is ensured by a plunger located in the lower part of the upper module and a cylinder with a funnel located in the upper part of the lower module. The lower module of the device is equipped with a packer, below which a filter is installed. The central part of the lower module is made in the form of a hollow tube. The upper module contains a lower pump and an upper pump, which are kinematically connected with a double-sided submersible motor located between them. A shut-off valve is located above the lower pump in the upper module. A flow meter is located in the upper module under the lower pump. The upper pump is equipped with a receiving module or a gas separator. (Patent RU No. 138 689 U1 for a utility model. A device for oil production. - IPC: Е21В 43/14, F04D 13/10. - Publ. 03/20/2014).

Известно устройство для добычи нефти относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти из скважин. Техническим результатом заявленного технического решения является обеспечение возможности осуществления раздельного замера дебета продукта, добываемого нижнего и верхнего пластов за счет устройства для добычи нефти, характеризующегося тем, что содержит верхний и нижний модули, выполненные с возможностью соединения и разъединения, при этом нижний модуль снабжен нижним пакером, верхний модуль содержит нижний и верхний насосы, в верхнем модуле установлен дополнительный верхний пакер, забор нижнего насоса сообщен первым трубопроводом с подпакерным пространством нижнего пакера, а его выброс сообщен с напдакерным пространством верхнего пакера, забор верхнего насоса сообщен с надпакерным пространством верхнего пакера, подпакерное пространство верхнего пакера сообщено вторым трубопроводом с надпакерным пространством верхнего пакера, при этом в первом трубопроводе установлен первый расходомер, а во втором трубопроводе установлен второй расходомер; первый и второй трубопроводы в подпакерном пространстве верхнего пакера расположены коаксиально. (Патент RU №187 752 U1 на полезную модель. Устройство для добычи нефти. - МПК: Е21В 43/14, F04D 13/14. - Опубл. 18.03.2019).The known device for oil production belongs to the oil industry and can be used for oil production from wells. The technical result of the claimed technical solution is to provide the possibility of separate measurement of the debit of the product produced by the lower and upper layers due to the device for oil production, characterized in that it contains the upper and lower modules made with the possibility of connecting and disconnecting, while the lower module is equipped with a lower packer , the upper module contains the lower and upper pumps, an additional upper packer is installed in the upper module, the intake of the lower pump is connected by the first pipeline with the under-packer space of the lower packer, and its discharge is communicated with the space of the upper packer, the intake of the upper pump is connected with the above-packer space of the upper packer, the under-packer the space of the upper packer is communicated by the second pipeline with the above-packer space of the upper packer, while the first flowmeter is installed in the first pipeline, and the second flowmeter is installed in the second pipeline; the first and second pipelines in the sub-packer space of the upper packer are arranged coaxially. (Patent RU No. 187 752 U1 for a utility model. A device for oil production. - IPC: Е21В 43/14, F04D 13/14. - Publ. 18.03.2019).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, принятым за прототип, является глубиннонасосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной (варианты), включающая колонну лифтовых труб, пакер, разобщающий в скважине верхний и нижний пласты, погружной двусторонний электродвигатель с гидрозащитой с обеих сторон, который приводными валами соединен с верхним и нижним центробежными насосами, верхний из которых низом соединен с приемным модулем, выполненным с боковыми каналами входа жидкости из верхнего пласта и нижнего центробежного насоса, и сообщающийся выходом с колонной лифтовых труб, электрический кабель, герметически соединенный с электродвигателем, и хвостовик. Ствол пакера снизу соединен с хвостовиком, оснащенным фильтром для приема жидкости из нижнего пласта, и сверху - с входом в нижний центробежный насос, последний снабжен выходным модулем с боковыми каналами выхода жидкости в надпакерное межтрубное пространство, пристыкованным к низу погружного электродвигателя, а внутри выходного модуля размещены нижние приводной вал и устройство гидрозащиты погружного электродвигателя, при этом приемный модуль верхнего центробежного насоса дополнительно снабжен скважинным фильтром и пристыкован к погружному электродвигателю сверху, а внутри приемного модуля размещены верхний приводной вал и устройство гидрозащиты погружного электродвигателя, причем верхний центробежный насос выбран с производительностью, по меньшей мере равной суммарному дебиту обоих пластов скважины при равной частоте вращения приводных валов электродвигателя. (Патент RU №2546685 C2 на изобретение. Глубиннонасосная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной (варианты). - МПК: Е21В 43/14, F04D 13/14. - Опубл. 10.04.2015).The closest analogue of the claimed invention, taken as a prototype, is a downhole pumping unit for simultaneous separate operation of two layers in one well (options), including a tubing string, a packer separating the upper and lower layers in the well, a submersible double-sided electric motor with hydraulic protection on both sides, which is connected by drive shafts to the upper and lower centrifugal pumps, the upper of which is connected by the bottom to the receiving module made with lateral channels of fluid inlet from the upper layer and the lower centrifugal pump, and communicating with the outlet of the string of lift pipes, an electric cable, hermetically connected to the electric motor, and shank. The packer barrel is connected from the bottom to the liner equipped with a filter for receiving liquid from the lower formation, and from the top - to the inlet to the lower centrifugal pump, the latter is equipped with an outlet module with side channels for liquid outlet into the above-packer annular space, docked to the bottom of the submersible electric motor, and inside the outlet module the lower drive shaft and the hydraulic protection device of the submersible electric motor are located, while the receiving module of the upper centrifugal pump is additionally equipped with a downhole filter and docked to the submersible electric motor from above, and the upper drive shaft and the hydraulic protection device of the submersible electric motor are located inside the receiving module, and the upper centrifugal pump is selected with a capacity, at least equal to the total production rate of both well layers at the same rotational speed of the drive shafts of the electric motor. (Patent RU No. 2546685 C2 for invention. Deep pumping unit for simultaneous-separate operation of two layers by one well (options). - IPC: Е21В 43/14, F04D 13/14. - Publ. 10.04.2015).

Общим недостатком известных установок является низкая надежность оборудования из-за особенности конструкции двустороннего погружного электродвигателя, а наличие нижнего насоса ведет к повышенному энергопотреблению всей установки и низкой эффективности эксплуатации.A common disadvantage of the known installations is the low reliability of the equipment due to the design features of the double-sided submersible electric motor, and the presence of a lower pump leads to increased energy consumption of the entire installation and low operating efficiency.

Техническим результатом является повышение надежности установки при эксплуатации скважин путем упрощения конструкции и снижения энергопотребления за счет применения одностороннего погружного электродвигателя.The technical result is to increase the reliability of the installation during the operation of wells by simplifying the design and reducing energy consumption through the use of a one-sided submersible electric motor.

Технический результат достигается за счет использования компоновки, принципиальная схема которой представлена на фиг. 1. Компоновка для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин содержит клапан сбивной 1, клапан обратный шариковый 2, секции электроцентробежного насоса 3, погружной герметичный привод 4, включающий в себя приемное устройство 5 для поступления жидкости с пластов, гидравлическую защиту погружного электродвигателя 6, питающий кабель 7, односторонний погружной электродвигатель 8 с термоманометрической системой 9, измерительный комплекс, в состав которого входят связанные между собой с помощью геофизического кабеля 10 измерительные модули 11, 13 и фильтрующие элементы 12, устройство для защиты пакера от присыпания 14, пакер 15, хвостовик насосно-компрессорных труб 16, подвесной фильтр 17. Фильтрующие элементы 12 и подвесной фильтр 17 предназначены для защиты от попадания механических примесей в область измерительных модулей 11 и 13. Повышение надежности конструкции по сравнению с аналогами достигается за счет исключения из состава компоновки нижней гидравлической защиты погружного маслонаполненного электродвигателя, и применения одностороннего асинхронного погружного электродвигателя. Данное конструктивное исполнение снижает вероятность попадания пластовой жидкости через нижнее основание во внутреннюю полость электродвигателя. Конструкция погружного герметичного привода выполнена таким образом, чтобы технически обеспечить оптимальные условия работы погружного электродвигателя, при осложняющих факторах эксплуатации скважин, высокая температура пластовой жидкости и низкие приточные свойства пласта. На повышение надежности влияет наличие фильтрующих элементов 12 и подвесного фильтра 17, задачей которых является защита от попадания механических примесей и посторонних включений, содержащихся в пластовом флюиде в рабочую область измерительных модулей 11, 13, что увеличивает их ресурс. Причем для обеспечения отсутствия перетоков пластовой жидкости с разных пластов между каналами измерительных модулей в конструкции измерительного комплекса установлены обратные клапаны по типу «шарик-седло», а также сальниковое уплотнение геофизического кабеля. Особенность конструкции измерительного комплекса позволяет обеспечивать защиту геофизического кабеля 10 от механических повреждений в ходе спускоподъемных операций. Наличие в компоновке устройства для защиты пакера от присыпания 14 в ходе длительной эксплуатации скважины обеспечивает безаварийное извлечение пакера из скважины.The technical result is achieved through the use of the layout, the schematic diagram of which is shown in Fig. 1. The arrangement for the simultaneous-separate operation of multilayer wells contains a knock-off valve 1, a ball check valve 2, an electric centrifugal pump section 3, a submersible hermetic drive 4, which includes a receiving device 5 for fluid inflow from reservoirs, a hydraulic protection of a submersible electric motor 6, a supply cable 7, a one-way submersible electric motor 8 with a thermomanometric system 9, a measuring complex, which includes measuring modules 11, 13 and filtering elements 12 interconnected by means of a geophysical cable 10, a device for protecting the packer from dusting 14, a packer 15, a pump liner compressor pipes 16, suspension filter 17. Filtering elements 12 and suspension filter 17 are designed to protect against the ingress of mechanical impurities into the area of measuring modules 11 and 13. Increase in the reliability of the structure in comparison with analogs is achieved by excluding the lower hydraulic protection from the arrangement. submersible oil-filled electric motor, and the use of a one-way asynchronous submersible electric motor. This design reduces the likelihood of formation fluid entering through the lower base into the inner cavity of the electric motor. The design of the sealed submersible drive is made in such a way as to technically ensure optimal operating conditions for the submersible electric motor, with complicating factors of well operation, high temperature of the formation fluid and low inflow properties of the formation. The increase in reliability is influenced by the presence of filter elements 12 and a suspended filter 17, the task of which is to protect against the ingress of mechanical impurities and impurities contained in the formation fluid into the working area of the measuring modules 11, 13, which increases their resource. Moreover, to ensure the absence of overflows of formation fluid from different layers between the channels of the measuring modules, check valves of the “ball-saddle” type are installed in the design of the measuring complex, as well as a stuffing box seal of the geophysical cable. The design feature of the measuring complex makes it possible to protect the geophysical cable 10 from mechanical damage during tripping operations. The presence in the assembly of a device for protecting the packer from falling 14 during long-term well operation ensures trouble-free retrieval of the packer from the well.

Снижение энергопотребления достигается путем исключения из компоновки нижней гидравлической защиты погружного электродвигателя и нижнего насоса. Погружной герметичный привод позволяет обеспечить оптимальную работу и охлаждение погружного электродвигателя при размещении компоновки между пластами скважины, что в свою очередь снимает ограничения по расстоянию между эксплуатируемыми пластами и открывает более широкие возможности для применения компоновки для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин.Reducing energy consumption is achieved by eliminating the lower hydraulic protection of the submersible motor and the lower pump from the arrangement. The sealed submersible drive allows for optimal operation and cooling of the submersible electric motor when placing the assembly between the wells, which in turn removes the restrictions on the distance between the producing layers and opens up wider possibilities for using the assembly for simultaneous-separate operation of multilayer wells.

Приведенные совокупности технических решений исследованы на соответствие условию патентоспособности «новизна». В результате исследования установлено, что из существующего уровня техники не известны аналоги, в полной мере тождественные всем признакам заявленных технических решений. Это позволяет заключить, о соответствии предложения заявителя критерию патентоспособности «новизна» и уровню решенной технической задачи.The above sets of technical solutions were examined for compliance with the "novelty" condition of patentability. As a result of the study, it was found that no analogues are known from the existing prior art that are fully identical to all the features of the claimed technical solutions. This allows us to conclude that the applicant's proposal meets the criterion of patentability "novelty" and the level of the solved technical problem.

В результате анализа существующих решений в данной области техники было установлено, что отличительные от прототипа признаки технических решений не следуют явным образом из уровня техники, следовательно, заявляемые технические решения соответствуют критерию патентоспособности «новизна».As a result of the analysis of existing solutions in this field of technology, it was found that the distinguishing features of the prototype technical solutions do not follow explicitly from the prior art, therefore, the claimed technical solutions meet the criterion of patentability "novelty".

Конструктивное исполнения и технологичность компоновки для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин позволяет применять ее на существующих нефтяных скважинах по установленной технологии, что соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».The design and manufacturability of the assembly for the simultaneous-separate operation of multilayer wells allows it to be used on existing oil wells according to the established technology, which meets the criterion of patentability "industrial applicability".

Claims (4)

1. Компоновка для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин, содержащая клапан сбивной, клапан обратный шариковый, секции электроцентробежного насоса, погружной герметичный привод, приемное устройство, гидравлическую защиту погружного электродвигателя, погружной электродвигатель с термоманометрической системой, питающий кабель, измерительный комплекс, в состав которого входят связанные между собой с помощью геофизического кабеля измерительные модули и фильтрующие элементы, пакер, хвостовик насосно-компрессорных труб, подвесной фильтр, отличающаяся тем, что в качестве привода центробежного насоса используется односторонний погружной электродвигатель, причем для обеспечения отсутствия перетоков пластовой жидкости с разных пластов между каналами измерительных модулей в конструкции измерительного комплекса установлены обратные клапаны по типу «шарик-седло», а также сальниковое уплотнение геофизического кабеля, причем в состав компоновки входит устройство для защиты пакера от присыпания.1. Arrangement for simultaneous-separate operation of multilayer wells, containing a whipping valve, a ball check valve, sections of an electric centrifugal pump, a submersible hermetic drive, a receiving device, hydraulic protection of a submersible electric motor, a submersible electric motor with a thermomanometric system, a supply cable, a measuring complex, which includes includes measuring modules and filter elements connected to each other by means of a geophysical cable, a packer, a tubing liner, an overhead filter, characterized in that a one-way submersible electric motor is used as a drive of a centrifugal pump, and to ensure the absence of formation fluid flows from different layers between the channels of the measuring modules in the structure of the measuring complex are equipped with check valves of the "ball-seat" type, as well as a gland seal for the geophysical cable, and the assembly includes a device for protecting the packer from dusting. 2. Компоновка для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин по п.1, отличающаяся тем, что в качестве приемного устройства используется газостабилизирующее устройство.2. An assembly for simultaneous-separate operation of multilayer wells according to claim 1, characterized in that a gas stabilizing device is used as a receiving device. 3. Компоновка для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин по п.1, отличающаяся тем, что в качестве приемного устройства используется газодиспергирующее устройство.3. An assembly for simultaneous-separate operation of multilayer wells according to claim 1, characterized in that a gas-dispersing device is used as a receiving device. 4. Компоновка для одновременно-раздельной эксплуатации многопластовых скважин по п.1, отличающаяся тем, что в качестве приемного устройства используется газоотводящее устройство.4. The assembly for simultaneous-separate operation of multilayer wells according to claim 1, characterized in that a gas outlet device is used as a receiving device.

Images