RU165135U1

RU165135U1 - SUBMERSIBLE PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU165135U1
Application number: RU2016101163/03U
Authority: RU
Inventors: Алексей Валерьевич Тимирбаев; Альбек Биболатович Мырзамуратов
Original assignee: Альбек Биболатович Мырзамуратов
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-01-15
Publication date: 2016-10-10

Abstract

Погружная насосная установка для эксплуатации нефтяных скважин, состоящая из электродвигателя, основного центробежного насоса и подпорного струйного насоса, колонны насосно-компрессорных труб, сопла струйного насоса, через байпасную линию сообщенного с газожидкостным сепаратором, расположенным в верхней высоконапорной части основного центробежного насоса и обеспечивающим отделение воды от газожидкостной смеси и подачу воды для питания струйного насоса, уплотнительным устройством, перекрывающим верхние и нижние затрубные пространства, патрубка, обеспечивающего поступление пластовой жидкости на прием подпорного струйного насоса, отличающаяся тем, что байпасная линия снабжена верхним тройником, обеспечивающим поступление нефтегазовой смеси из газожидкостного сепаратора на поверхность через насосно-компрессорные трубы, и нижним тройником для направления воды из газожидкостного сепаратора в байпасную линию и ее байпасную трубу в сопло струйного насоса через насосно-компрессорные трубы с обеспечением возможности размещения подпорного струйного насоса под сниженный уровень жидкости бокового ствола скважины.Submersible pumping unit for the operation of oil wells, consisting of an electric motor, a main centrifugal pump and a booster jet pump, a tubing string, a jet pump nozzle through a bypass line connected to a gas-liquid separator located in the upper high-pressure part of the main centrifugal pump and providing water separation from a gas-liquid mixture and water supply to power the jet pump, a sealing device that overlaps the upper and lower annular spaces A nozzle for supplying formation fluid to the intake booster pump, characterized in that the bypass line is equipped with an upper tee, which allows the oil and gas mixture to flow from the gas-liquid separator to the surface through tubing, and a lower tee for directing water from the gas-liquid separator to the bypass the line and its bypass pipe to the nozzle of the jet pump through the tubing with the possibility of placing a booster jet pump under the fluid level of the lateral wellbore.

Description

Полезная модель относится к области нефтяного машиностроения, в частности к глубинно-насосному оборудованию для эксплуатации скважин с боковыми стволами малого диаметра.The utility model relates to the field of petroleum engineering, in particular to downhole pumping equipment for the operation of wells with sidetracks of small diameter.

Из существующего уровня техники известна погружная насосная установка, состоящая из электродвигателя, подпорного струйного насоса и основного центробежного насоса, хвостовика, спущенного в эксплуатационную колонну и соединенного с приемом подпорного струйного насоса, колонны насосно-компрессорных труб, сопла струйного насоса, через дополнительный патрубок сообщающегося с верхней высоконапорной частью основного центробежного насоса, вход в камеру смешения струйного насоса сообщается с внутренним каналом хвостовика, а выход из камеры смешения струйного насоса сообщается с кольцевым каналом между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорными трубами, хвостовик оснащен уплотнительным устройством, перекрывающим кольцевой канал между эксплуатационной колонной и хвостовиком (Патент №125250. Погружная насосная установка. // Мохов М.А., Сазонов Ю.А., Димаев Т.Н, Тигов П.Н. // Заявка на полезную модель №2012120690 - Дата подачи заявки: 21.05.2012. - Опубликовано: 27.02.2013).A submersible pump installation is known from the prior art, consisting of an electric motor, a booster jet pump and a main centrifugal pump, a liner lowered into the production string and connected to the intake booster pump, a tubing string, a jet pump nozzle through an additional nozzle in communication with the upper high-pressure part of the main centrifugal pump, the entrance to the mixing chamber of the jet pump communicates with the inner channel of the shank, and the exit from the chamber Mixing the jet pump is in communication with the annular channel between the production string and the tubing, the shank is equipped with a sealing device that overlaps the annular channel between the production string and the shank (Patent No. 125250. Submersible pumping unit. // Mokhov MA, Sazonov Yu. A., Dimaev T.N., Tigov P.N. // Application for utility model No. 2012120690 - Application submission date: 05/21/2012. - Published: 02/27/2013).

Недостатками известного устройства является невозможность эффективной эксплуатации насосного оборудования для добычи жидкости из боковых стволов при низких уровнях жидкости в скважине, установившихся в боковом стволе. Кроме того, эксплуатация установки в основном стволе скважины, подвеска которой выше окна зарезки бокового ствола в эксплуатационную колонну основного ствола, снижает депрессию на пласт и, как следствие, понижает дебит скважины.The disadvantages of the known device is the impossibility of efficient operation of pumping equipment for producing fluid from the sidetracks at low levels of fluid in the well, established in the sidetrack. In addition, the operation of the installation in the main wellbore, the suspension of which is higher than the sidetracking window in the production casing of the main wellbore, reduces depression on the formation and, as a result, reduces the flow rate of the well.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является усовершенствование конструкции установки для эффективной работы в боковых стволах нефтяных скважин, повышение производительности эксплуатации скважин с боковыми стволами.The technical problem solved by the utility model is to improve the design of the installation for efficient operation in the lateral shafts of oil wells, to increase the productivity of the operation of wells with side shafts.

Указанный технический результат достигается тем, что насосная установка содержит электродвигатель, основной центробежный насос и подпорный струйный насос, колонну насосно-компрессорных труб, патрубок с перфорированными отверстиями, систему байпасирования, сообщающую сопло струйного насоса с газожидкостным сепаратором, расположенным в верхней высоконапорной части основного центробежного насоса. Сепаратор обеспечивает отделение воды из водонефтегазовой смеси и подачу воды в систему байпасирования. Нижний тройник системы байпасирования позволяет разместить малогабаритный струйный насос в боковом стволе малого диаметра на колонне насосно-компрессорных труб и обеспечить подвод воды к соплу струйного насоса из байпасной линии. Вход в камеру смешения струйного насоса сообщается с внутренним каналом патрубка с перфорированными отверстиями, а выход из камеры смешения струйного насоса сообщается с кольцевым каналом между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорными трубами. На патрубке устанавливается уплотнительное устройство, перекрывающее кольцевой канал между затрубным пространством основного и бокового стволов.The specified technical result is achieved by the fact that the pump installation contains an electric motor, a main centrifugal pump and a backup jet pump, a tubing string, a nozzle with perforated holes, a bypass system that communicates with the nozzle of the jet pump with a gas-liquid separator located in the upper high-pressure part of the main centrifugal pump . The separator ensures the separation of water from the oil-gas mixture and the supply of water to the bypass system. The lower tee of the bypass system allows you to place a small-sized jet pump in the side trunk of a small diameter on the string of tubing and provide water supply to the nozzle of the jet pump from the bypass line. The entrance to the mixing chamber of the jet pump communicates with the internal channel of the nozzle with perforated holes, and the exit from the mixing chamber of the jet pump communicates with the annular channel between the production casing and tubing. A sealing device is installed on the pipe, overlapping the annular channel between the annulus of the main and side shafts.

На фигуре 1 схематично представлена заявляемая погружная насосная установка.The figure 1 schematically shows the inventive submersible pumping unit.

Погружная насосная установка по фигуре 1 состоит из электродвигателя 1 с верхней гидрозащитой 2, основного центробежного насоса 3, размещенного в основном стволе скважины 4, подпорного струйного насоса 5, установленного в боковом стволе 6 на колонне насосно-компрессорных труб 7. Насосно-компрессорные трубы 7 присоединены к нижнему тройнику 8 системы байпасирования 9. Насосная установка спущена на колонне насосно-компрессорных труб 10. Патрубок 11 с перфорированными отверстиями 12 соединен с входом 13 подпорного струйного насоса 5. Патрубок 11 оснащен уплотнительным устройством 14, перекрывающим кольцевой канал между верхним и нижним затрубным пространством 15 и 16, соответственно. Патрубок 11 может представлять колонну насосно-компрессорных труб с нижней перфорированной трубой. Струйный насос 5 имеет сопло 17 и камеру смешения 18. Сопло 17 струйного насоса 5 через систему байпасирования 9 сообщается с верхней высоконапорной частью основного центробежного насоса 3. Вход 13 в камеру смешения 18 струйного насоса 5 сообщается с внутренним каналом патрубка 11, а выход 19 из камеры смешения 18 струйного насоса 5 сообщается с приемом 20 основного центробежного насоса 3 через верхнее затрубное пространство 15, который образован между эксплуатационной колонной 21 и насосно-компрессорными трубами 7. Энергию к электродвигателю подают через кабель 22. В верхней высоконапорной части основного центробежного насоса 3 размещен газожидкостный сепаратор 23, обеспечивающий отделение воды из водонефтегазовой смеси. Сепаратор 23 может иметь различные известные исполнения, к примеру может быть центробежного типа с вращающимися деталями. На схеме сепаратор 23 показан условным значком без пояснений принципа работы. Вода из сепаратора 23 отводится через верхний тройник 24 системы байпасирования 9 в байпасную трубу 25, сообщающийся с соплом 17 подпорного струйного насоса 5. Изоляционный цементный мост 26, расположенный в основном стволе 4 скважины ниже окна зарезки 27, устанавливается для консервации выработанной основной скважины 4.The submersible pump installation according to figure 1 consists of an electric motor 1 with upper hydraulic protection 2, a main centrifugal pump 3, located in the main wellbore 4, a backup jet pump 5, installed in the lateral barrel 6 on the column of tubing 7. Tubing 7 connected to the lower tee 8 of the bypass system 9. The pump installation is lowered on the tubing string 10. The pipe 11 with perforated holes 12 is connected to the input 13 of the backup jet pump 5. The pipe 11 is equipped with is sealed with a sealing device 14, overlapping the annular channel between the upper and lower annular space 15 and 16, respectively. The pipe 11 may be a tubing string with a lower perforated pipe. The jet pump 5 has a nozzle 17 and a mixing chamber 18. The nozzle 17 of the jet pump 5 through the bypass system 9 communicates with the upper high-pressure part of the main centrifugal pump 3. The inlet 13 to the mixing chamber 18 of the jet pump 5 communicates with the internal channel of the pipe 11, and the exit 19 from the mixing chamber 18 of the jet pump 5 communicates with the reception 20 of the main centrifugal pump 3 through the upper annular space 15, which is formed between the production string 21 and the tubing 7. Energy is supplied to the electric motor through cut cable 22. In the upper high-pressure part of the main centrifugal pump 3 there is a gas-liquid separator 23, which ensures the separation of water from the oil-gas mixture. The separator 23 may have various known designs, for example, it may be a centrifugal type with rotating parts. On the diagram, the separator 23 is shown by a conventional icon without explanation of the principle of operation. Water from the separator 23 is discharged through the upper tee 24 of the bypass system 9 into the bypass pipe 25, which communicates with the nozzle 17 of the booster jet pump 5. An insulating cement bridge 26 located in the main bore 4 of the well below the cut-off window 27 is installed to preserve the produced main well 4.

Погружная насосная установка работает следующим образом.Submersible pumping unit operates as follows.

Жидкость из пласта (не обозначен отдельной позицией), смесь воды с нефтью, содержащей пузырьки газа, поступает внутрь патрубка 11 через перфорированные отверстия 12 и далее на вход 13 в камеру смешения 18 струйного насоса 5, который выбрасывает жидкость в верхнее затрубное пространство 15, образованное между эксплуатационной колонной 21 и насосно-комрессорными трубами 7. В струйном насосе 5 давление повышается за счет энергии струи жидкости, истекающей через сопло 17. Известно, что струйный насос устойчиво работает и перекачивает и жидкости, и газы, и газожидкостные смеси. Но необходимо исключать попадание газа в поток, идущий к соплу 17 (по литературным данным не более 10% по объему). Для соблюдения этого условия необходимо подавать в сопло 17 пластовую воду, с минимальным присутствием газа и нефти в потоке, поскольку и в нефти имеется растворенный газ, который переходит в свободное состояние при снижении давления на выходе сопла 17. Эта задача решается с помощью газожидкостного сепаратора 23. Нефтегазовая смесь, отделенная в сепараторе 23, поступает через верхний тройник 24 системы байпасирования 9 в колонну насосно-компрессорных труб 10 и далее на поверхность. Вода из сепаратора 23 отводится в верхний тройник 24 и затем через байпасную трубу 25, нижний тройник 8 и насосно-компрессорные трубы 7 поступает в сопло 17 струйного насоса 5, который обеспечивает перекачку водонефтегазовой смеси, поступающей из пласта на вход 13 струйного насоса 5. При этом для исключения возникновения кавитации в струйном насосе 5 следует повышать давление на всасывании струйного насоса 5, что обеспечивается за счет спуска малогабаритного струйного насоса 5 под уровень жидкости в боковом стволе 6. Струйный насос 5 обеспечивает повышение давления на входе 20 в центробежный насос 3, что исключает попадание больших объемов свободного газа и способствует устойчивой работе установки в целом. Изоляционный цементный мост 26, расположенный в основном стволе 4 скважины ниже окна зарезки 27, устанавливается для консервации выработанной основной скважины 4.The fluid from the reservoir (not indicated by a separate position), a mixture of water with oil containing gas bubbles, enters the pipe 11 through the perforated holes 12 and then to the inlet 13 into the mixing chamber 18 of the jet pump 5, which discharges the liquid into the upper annular space 15 formed between the production casing 21 and the tubing 7. In the jet pump 5, the pressure rises due to the energy of the liquid jet flowing out through the nozzle 17. It is known that the jet pump operates stably and pumps both liquids and gas And gas-liquid mixture. But it is necessary to exclude the ingress of gas into the stream going to the nozzle 17 (according to the literature no more than 10% by volume). To comply with this condition, it is necessary to supply produced water to the nozzle 17, with a minimal presence of gas and oil in the stream, since there is also dissolved gas in the oil, which goes into a free state when the pressure at the outlet of the nozzle 17 decreases. This problem is solved using a gas-liquid separator 23 The oil and gas mixture separated in the separator 23 enters through the upper tee 24 of the bypass system 9 into the tubing string 10 and then to the surface. Water from the separator 23 is discharged to the upper tee 24 and then through the bypass pipe 25, the lower tee 8 and the tubing 7 enters the nozzle 17 of the jet pump 5, which provides the pumping of the oil-gas mixture from the reservoir to the inlet 13 of the jet pump 5. When in order to prevent cavitation in the jet pump 5, it is necessary to increase the pressure at the suction of the jet pump 5, which is ensured by lowering the small-sized jet pump 5 to the liquid level in the side barrel 6. The jet pump 5 provides Accelerating the pressure at the inlet 20 to a centrifugal pump 3 that excludes the penetration of large amounts of free gas and promotes stable operation of the entire system. An insulating cement bridge 26, located in the main bore 4 of the well below the cut-off window 27, is installed to preserve the developed main well 4.

Подпорный струйный насос 5, в силу своей компактности, размещается непосредственно в боковом стволе 6 малого диаметра на колонне насосно-компрессорных труб 7, что достигается благодаря предложенной конструкции системы байпасирования 9. Таким образом, обеспечивается возможность эффективной эксплуатации оборудования при снижении уровня жидкости ниже окна зарезки 27 бокового ствола 6. Кроме того, существенно повышается производительность эксплуатации скважин с боковыми стволами путем увеличения депрессии, и, соответственно, роста дебита скважины.The booster jet pump 5, due to its compactness, is located directly in the side trunk 6 of small diameter on the tubing string 7, which is achieved due to the proposed design of the bypass system 9. Thus, it is possible to operate the equipment efficiently while lowering the liquid level below the cutting window 27 of the sidetrack 6. In addition, the production productivity of wells with sidetracks is significantly increased by increasing depression, and, accordingly, increasing production rate from well.

Claims

Submersible pumping unit for the operation of oil wells, consisting of an electric motor, a main centrifugal pump and a booster jet pump, a tubing string, a jet pump nozzle through a bypass line connected to a gas-liquid separator located in the upper high-pressure part of the main centrifugal pump and providing water separation from a gas-liquid mixture and water supply to power the jet pump, a sealing device that overlaps the upper and lower annular spaces A nozzle for supplying formation fluid to the intake booster pump, characterized in that the bypass line is equipped with an upper tee, which allows the oil and gas mixture to flow from the gas-liquid separator to the surface through tubing, and a lower tee for directing water from the gas-liquid separator to the bypass the line and its bypass pipe to the nozzle of the jet pump through the tubing with the possibility of placing a booster jet pump at a lower the fluid level of the sidetrack.