RU2421636C1

RU2421636C1 - Gasified liquid extraction plant

Info

Publication number: RU2421636C1
Application number: RU2010124181/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Данч (RU); Анатолий Михайлович Данч; Василий Алексеевич Новаев (RU); Василий Алексеевич Новаев; Владимир Денисович Романов (RU); Владимир Денисович Романов; Денис Владимирович Романов (RU); Денис Владимирович Романов; Елена Владимировна Романова (RU); Елена Владимировна Романова
Original assignee: Анатолий Михайлович Данч; Василий Алексеевич Новаев; Владимир Денисович Романов
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-06-20
Also published as: WO2011159187A1

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed plant is built around downhole pneumatic displacement pumps with working chambers connected in turns to working gas LP and HP source made up of vacuum-compressor unit. Each pump additionally incorporates central tube to discharge used and associated gases that makes an integral part of through pipeline to discharge used and associated gases jointed via load-bearing flange fitted tightly on casing pipe to vacuum-compressor unit. Extracted liquid built-up pipeline comprises intake section, pump working chambers, intermediate section and extracted liquid branch pipe jointed via load-bearing flange to main line. Load-bearing flange is additionally provided with excess pressure valve connected to bypass gas pipeline and compressed gas feed branch pipe connected to vacuum-compressor unit outlet.

EFFECT: lift of gasified liquid with increased content of mechanical impurities and associated gas in one-stage liquid lift.

7 dwg

Description

Установка для добычи газированной жидкости относится к техническим средствам для подъема жидкостей, предназначенных для работы в среде газа повышенного давления, выполнена на базе скважинных насосов замещения и может быть использована в любых отраслях хозяйственной деятельности для подъема воды, нефти, конденсата из буровых скважин.Installation for the production of carbonated liquid refers to technical means for lifting liquids designed to work in a gas environment of high pressure, made on the basis of borehole displacement pumps and can be used in any business for lifting water, oil, condensate from boreholes.

Известен насос по патенту RU 2295065 от 2005.02.07, опубликован 2007.03.10, МПК F04F 1/04, который содержит цилиндр с днищем, снабженным всасывающим клапаном, и фильтром, и головкой с входным патрубком, связанным с воздушным трубопроводом, а также выходным патрубком, который герметично связан посредством сварки или резьбового соединения с жидкостным трубопроводом и снабжен обратным клапаном. Трубопроводы размещены в обсадной трубе, свободный конец жидкостного трубопровода сообщен с емкостью регулятора частоты циклов. Насос снабжен компрессором и вакуумным насосом. Цилиндр выполнен в виде отрезка обсадной трубы, жестко связанного с торцевой поверхностью нижнего конца обсадной трубы, в которой размещены трубопроводы. Свободный конец воздушного трубопровода герметично связан с выходным патрубком компрессора и параллельно - с входным патрубком вакуумного насоса. Имеются датчики с возможностью взаимодействия с регулятором частоты циклов, а также передачи сигналов включения и выключения компрессора и вакуумного насоса на пульт управления.A known pump according to patent RU 2295065 dated 2005.02.07, published 2007.03.10, IPC F04F 1/04, which contains a cylinder with a bottom equipped with a suction valve and a filter, and a head with an inlet pipe connected to the air pipe, and also an outlet pipe which is hermetically connected by welding or threaded connection to the liquid pipe and is equipped with a check valve. Pipelines are placed in the casing, the free end of the liquid pipe is in communication with the capacity of the cycle frequency controller. The pump is equipped with a compressor and a vacuum pump. The cylinder is made in the form of a piece of casing, rigidly connected with the end surface of the lower end of the casing, in which the pipelines are placed. The free end of the air pipe is hermetically connected to the compressor outlet pipe and in parallel to the vacuum pump inlet pipe. There are sensors with the ability to interact with the cycle frequency controller, as well as transmit signals to turn on and off the compressor and the vacuum pump to the control panel.

Данный насос может быть использован только при подъеме воды с небольших глубин. Он сложен в изготовлении и обслуживании, так как рабочие элементы изготовлены и смонтированы как единое целое с обсадной трубой. Он обладает малой производительностью из-за наличия только одной рабочей камеры, поэтому подача жидкости на поверхность будет не непрерывная, а циклическая. Его невозможно применить при многоступенчатом подъеме жидкости из скважины.This pump can only be used when lifting water from shallow depths. It is difficult to manufacture and maintain, as the working elements are made and mounted as a unit with the casing. It has low productivity due to the presence of only one working chamber, so the supply of liquid to the surface will not be continuous, but cyclic. It cannot be used for multi-stage lifting of fluid from a well.

Известны также штанговые глубинные насосы (ШГН) (Справочник по добыче нефти. Авторы: В.В.Андреев, К.Р.Уразаков, В.У.Далимов и др.; Под ред. К.Р.Уразакова, М., ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, глава 5).Also known are deep-well sucker-rod pumps (SHG) (Oil production reference book. Authors: V.V.Andreev, K.R. Urazakov, V.U. Dalimov et al .; Edited by K.R. Urazakov, M., LLC Nedra Business Center, 2000, chapter 5).

ШГН дороги в изготовлении из-за применения высоколегированных сталей и высокоточной обработки при изготовлении. Достаточно жесткие требования к насосно-компрессорным трубам (НКТ), применяемым при добыче штанговыми насосами, делают производство и эксплуатацию ШГН дорогими. У ШГН достаточно строгие требования к содержанию механических примесей в добываемой жидкости (до 3,5 г/л), а также к содержанию свободного газа (до 25%). Прочность штанг и их деформации ограничивают глубину применения ШГН до 3200 м.SHGN is expensive in manufacturing due to the use of high alloy steels and high-precision machining in manufacturing. Rather stringent requirements for tubing used in the extraction of sucker rod pumps make the production and operation of SHGN expensive. SHGN has rather stringent requirements for the content of mechanical impurities in the produced fluid (up to 3.5 g / l), as well as for the content of free gas (up to 25%). The strength of the rods and their deformation limit the depth of application of the SHGN to 3200 m.

В результате добычи жидкости у ШГН наблюдается повышенный износ деталей глубинного насоса, а также обрыв штанг, поэтому приходится проводить частые ремонты.As a result of fluid production at the SHGN, increased wear of the parts of the downhole pump, as well as the breakage of the rods, is observed, so frequent repairs are necessary.

Наиболее близким техническим решением является пневматический насос замещения по патенту RU 2016258 от 1991.07.01, опубликованному 1994.07.15, МПК 5 F04F 1/02. Он содержит рабочие камеры, попеременно подключаемые посредством механизма распределения к источникам высокого и низкого давления рабочего газа и снабженные всасывающими и нагнетательными трубами с всасывающими и нагнетательными клапанами. При этом нагнетательный клапан поплавковый и отличается тем, что источник высокого и низкого давления выполнен в виде вакуум-компрессорного агрегата с воздухораспределительными коробками, связанными с механизмом распределения. Механизм распределения электрического типа. Одна из камер снабжена двухпоплавковым замыкателем контакта механизма распределения, при этом вакуум-компрессорный агрегат сообщен с каждой из рабочих камер через клапанные коробки посредством двух трубопроводов. Всасывающий клапан также поплавковый, а всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены с изменяющейся величиной плавучести.The closest technical solution is the pneumatic replacement pump according to patent RU 2016258 of 1991.07.01, published 1994.07.15, IPC 5 F04F 1/02. It contains working chambers, alternately connected by means of a distribution mechanism to sources of high and low pressure of the working gas and equipped with suction and discharge pipes with suction and discharge valves. At the same time, the discharge valve is float-operated and differs in that the source of high and low pressure is made in the form of a vacuum compressor unit with air distribution boxes connected to the distribution mechanism. Electric type distribution mechanism. One of the chambers is equipped with a double-fused contact closure of the distribution mechanism contact, while the vacuum-compressor unit is in communication with each of the working chambers through valve boxes through two pipelines. The suction valve is also float-operated, and the suction and discharge valves are made with a variable buoyancy value.

Насос предназначен только для перекачки жидкости на поверхности и не может применяться при подъеме жидкости из скважин, он имеет громоздкую и ненадежную систему управления.The pump is intended only for pumping liquid on the surface and cannot be used when lifting liquid from wells, it has a bulky and unreliable control system.

Задачей предлагаемого технического решения является создание скважинного насоса замещения, простого в изготовлении и обслуживании, надежного в работе, электрически безопасного, с максимальным рабочим давлением не более 1,0 МРа, обеспечивающего подъем газированной жидкости с повышенным содержанием механических примесей и попутного газа при одноступенчатом и многоступенчатом подъеме жидкости.The objective of the proposed technical solution is to create a borehole replacement pump, simple to manufacture and maintain, reliable in operation, electrically safe, with a maximum working pressure of not more than 1.0 MPa, providing a rise in carbonated liquid with a high content of solids and associated gas in single-stage and multi-stage lifting fluid.

Задача решена за счет установки для добычи газированной жидкости, выполненной на базе скважинных пневматических насосов замещения, имеющих рабочие камеры, попеременно подключаемые к источнику высокого и низкого давления рабочего газа, в виде вакуум-компрессорного агрегата, при этом каждый насос дополнительно оснащен центральной трубой отвода отработавшего и попутного газов, являющейся составной частью сквозного трубопровода для отвода отработавшего и попутного газов, присоединенного через несущий патрубок несущего фланца, установленного герметично на фланце обсадной трубы, к входу вакуум-компрессорного агрегата; трубопровод добываемой жидкости выполнен составным и содержит приемную часть, рабочие камеры насосов, промежуточную часть и патрубок добываемой жидкости, через несущий фланец присоединенный к магистральному трубопроводу; несущий фланец дополнительно снабжен патрубком с клапаном избыточного давления, присоединенным к трубопроводу попутного газа, и патрубком подачи сжатого газа, присоединенным к выходу вакуум-компрессорного агрегата.The problem is solved by the installation for the production of carbonated liquid, made on the basis of borehole pneumatic displacement pumps having working chambers alternately connected to a source of high and low pressure of the working gas, in the form of a vacuum compressor unit, with each pump additionally equipped with a central exhaust pipe and associated gases, which is an integral part of the through pipeline for exhaust and associated gases, connected through the carrier pipe of the carrier flange, installed sealed on the casing flange, to the inlet of the vacuum compressor unit; the pipeline of the produced fluid is made integral and contains a receiving part, working chambers of the pumps, an intermediate part and a branch pipe of the produced fluid, through a bearing flange connected to the main pipeline; the supporting flange is additionally equipped with a nozzle with an overpressure valve connected to the associated gas pipeline, and a compressed gas supply nozzle connected to the outlet of the vacuum compressor unit.

Оснащение каждого насоса дополнительно центральной трубой отвода отработавшего и попутного газов, являющейся составной частью сквозного трубопровода для отвода, отработавшего и попутного газов, присоединенного через несущий патрубок несущего фланца к входу вакуум-компрессорного агрегата, позволяет создать в трубопроводе отработавшего и попутного газов за счет откачки газов пониженное давление, позволяет увеличивать глубину добычи жидкости за счет увеличения количества насосов, подвешенных через определенное расстояние.Equipping each pump with an additional central exhaust and associated gas exhaust pipe, which is an integral part of the through pipe for exhaust, exhaust and associated gases, connected through a supporting flange of the supporting flange to the inlet of the vacuum compressor unit, allows the creation of exhaust and associated gases in the pipeline by pumping gases low pressure, allows you to increase the depth of fluid production by increasing the number of pumps suspended over a certain distance.

Снабжение несущего фланца дополнительно патрубком подачи сжатого газа, присоединенным к выходу вакуум-компрессорного агрегата, вход которого присоединен к трубопроводу отработавшего и попутного газов, позволяет обеспечить повторную подачу отработавшего и попутного газов в затрубное пространство скважины для создания высокого давления, энергия которого используется в процессе подъема жидкости.The supply of the supporting flange with an additional compressed gas supply pipe connected to the outlet of the vacuum compressor unit, the input of which is connected to the exhaust and associated gas pipeline, allows for the repeated supply of exhaust and associated gases to the annulus of the well to create high pressure, the energy of which is used in the lifting process liquids.

Выполнение трубопровода добываемой жидкости составным из приемной части, рабочих камер насосов, промежуточной части и верхней части с патрубком добываемой жидкости, расположенным на несущем фланце и присоединенным к магистральному трубопроводу, позволяет осуществить прием жидкости в рабочие камеры нижнего насоса с последующим вытеснением к насосу соседней верхней ступени по промежуточной части трубопровода, который, в свою очередь, вытесняет дальше вверх таким образом до верхнего насоса, который, в свою очередь, вытесняет через патрубок добываемой жидкости в магистральный трубопровод.The execution of the pipeline of the produced fluid as a component of the receiving part, the working chambers of the pumps, the intermediate part and the upper part with the nozzle of the produced fluid located on the supporting flange and connected to the main pipeline, allows the fluid to be received into the working chambers of the lower pump with subsequent displacement of the adjacent upper stage to the pump along the intermediate part of the pipeline, which, in turn, displaces further upwards in this way to the upper pump, which, in turn, displaces through the patra side of the produced fluid into the main pipeline.

Снабжение несущего фланца дополнительно патрубком с клапаном избыточного давления позволяет удалять из затрубного пространства скважины в трубопровод попутного газа избыточный попутный газ, выделяющийся из добываемой жидкости и создающий избыточное давление.The supply of the supporting flange with an additional pipe with an overpressure valve allows you to remove excess associated gas from the produced fluid and creating excess pressure from the annular space of the well into the associated gas pipeline.

Установка для добычи газированной жидкости на базе скважинных насосов замещения изображена на чертежах, фиг.1 - схема многоступенчатой установки, фиг.2 - внешний вид скважинного насоса замещения, фиг.3 - принципиальная схема скважинного насоса замещения, фиг.4 - схема несущего фланца, фиг.5, 6 и 7 - порядок работы скважинных насосов замещения.Installation for the production of carbonated liquid based on borehole displacement pumps is shown in the drawings, Fig. 1 is a diagram of a multi-stage installation, Fig. 2 is an external view of a borehole displacement pump, Fig. 3 is a schematic diagram of a borehole displacement pump, Fig. 4 is a diagram of a bearing flange, 5, 6 and 7 - the operation of downhole displacement pumps.

На фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7 изображены: обсадная труба 1 скважины, перфорационные отверстия 2 обсадной трубы, добываемая жидкость 3, скважинные насосы замещения 4, несущий трубопровод 5 для отвода отработавшего и попутного газов, трубопровод 6 подъема добываемой жидкости, приемная труба 7, электрический кабель 8 промежуточный, заглушка 9 нижнего разъема электропитания скважинного насоса замещения нижней ступени, фланец 10 обсадной трубы, несущий фланец 11 скважинного насоса, уплотнительная прокладка 12, несущий патрубок 13, патрубок 14 добываемой жидкости, патрубок 15 сжатого газа, вакуум-компрессорный агрегат 16, электрический шкаф 17, выходной патрубок 18 вакуум-компрессорного агрегата, трубопровод 19 сжатого газа, электрический разъем 20, электрический разъем 21, магистральный трубопровод 22, центральная труба 23, пневмораспределитель 24 электрический, приемный патрубок 25, нагнетательный патрубок 26, электрический разъем 27 нижний, электрический разъем 28 верхний, фильтрующая насадка 29, кабель 30 электропитания скважинного насоса, кабель 31 электропитания вакуум-компрессорного агрегата, линия 32 электропитания, входной патрубок 33 вакуум-компрессорного агрегата, соединительная труба 34, патрубок 35 избыточного давления, клапан 36 избыточного давления, трубопровод 37 попутного газа, сапун 38, управляющая секция 39 скважинного насоса замещения, основная секция 40 скважинного насоса замещения, клапанная секция 41 скважинного насоса замещения, первая рабочая камера 42, вторая рабочая камера 43, поплавковая камера 44 первой рабочей камеры, поплавковая камера 45 второй рабочей камеры, первый магнитный поплавковый клапан 46 двойного действия, второй магнитный поплавковый клапан 47 двойного действия, седло 48 первой рабочей камеры, седло 49 второй рабочей камеры, верхнее седло 50 первой рабочей камеры, верхнее седло 51 второй рабочей камеры, герконовый датчик уровня 52 первой камеры, герконовый датчик уровня 53 второй камеры, приемный клапан 54 первой рабочей камеры, приемный клапан 55 второй рабочей камеры, нагнетательный клапан 56 первой рабочей камеры, нагнетательный клапан 57 второй рабочей камеры, канал 58 приемный, канал 59 нагнетательный, сквозной провод 60 цепи электропитания, провод 61 электропитания блока управления, провод 62 управления первым электромагнитом пневмораспределителя, провод 63 управления вторым электромагнитом пневмораспределителя, провод 64 герконового датчика первой рабочей камеры, провод 65 герконового датчика второй рабочей камеры, отверстие 66 для отвода отработавших газов, канал 67 для отвода отработавшего газа, канал 68 для подачи и отвода рабочего газа в первую рабочую камеру, канал 69 для подачи и отвода рабочего газа во вторую рабочую камеру, управляющий электронный блок 70, канал 71 сжатого газа, муфта 72, подвесной стержень 73 приемной трубы, промежуточный провод 74, вентиль 75 подачи сжатого газа, вентиль 76 заправки сжатым газом, вентиль 77 контрольного манометра, контрольный манометр 78, крепежные отверстия 79, отвод 80.Figure 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 show: casing 1 of the well, perforations 2 of the casing, produced fluid 3, borehole displacement pumps 4, carrying pipe 5 for exhaust and associated gases, pipe 6 production fluid lifting, receiving pipe 7, intermediate cable 8, plug 9 of the lower socket of the borehole substitution pump power supply for the lower stage, casing pipe flange 10, bearing pump flange 11, gasket 12, supporting pipe 13, produced fluid pipe 14 , compressed gas pipe 15, vacuum compressor unit 16, electrical cabinet 17, output pipe 18 of the vacuum compressor unit, compressed gas pipe 19, electrical connector 20, electrical connector 21, main pipe 22, central pipe 23, pneumatic distributor 24, receiving pipe 25, discharge pipe 26, lower electrical connector 27, upper electrical connector 28, filter nozzle 29, well pump power cable 30, vacuum compressor unit power cable 31, line 32 power supply, inlet pipe 33 of the vacuum compressor unit, connecting pipe 34, overpressure pipe 35, overpressure valve 36, associated gas pipe 37, breather 38, control section 39 of the downhole displacement pump, main section 40 of the downhole displacement pump, valve section 41 of the downhole displacement pump, first working chamber 42, second working chamber 43, float chamber 44 of the first working chamber, float chamber 45 of the second working chamber, first double-acting magnetic float valve 46, second meter double acting solenoid float valve 47, first working chamber seat 48, second working chamber saddle 49, first working chamber upper saddle 50, second working chamber upper saddle 51, first chamber reed level sensor 52, second chamber reed level sensor 53, receiving valve 54 first working chamber, receiving valve 55 of the second working chamber, pressure valve 56 of the first working chamber, pressure valve 57 of the second working chamber, receiving channel 58, channel 59 injection, through wire 60 of the power supply circuit, wire 61 electric power supply to the control unit, control wire 62 of the first electromagnet of the pneumatic distributor, control wire 63 of the second electromagnet of the pneumatic distributor, wire 64 of the reed switch of the first working chamber, wire 65 of the reed sensor of the second working chamber, hole 66 for exhaust gas, channel 67 for exhaust gas, channel 68 for supplying and discharging working gas to the first working chamber, channel 69 for supplying and discharging working gas to the second working chamber, control electronic unit 70, compressed gas channel 71, clutch 72, under esnoy rod receiving tube 73, the intermediate wire 74, the valve 75 supplying pressurized gas charging valve 76 compressed gas control valve pressure gauge 77, pressure gauge 78, mounting holes 79, 80 discharge.

Установка для добычи газированной жидкости на базе скважинных насосов замещения выполнена следующим образом. На фиг.1 в обсадной трубе 1 скважины, снабженной перфорационными отверстиями 2, погруженной в добываемую жидкость 3, расположены скважинные насосы замещения 4 нижней ступени. К верхнему концу центральной трубы 23, нагнетательному патрубку 26 и к электрическому разъему 28 скважинного насоса замещения присоединены разъемно соответственно несущий трубопровод отвода отработавшего газа 5, трубопровод подъема добываемой жидкости 6 и электрический кабель 8. К приемному патрубку 25 также разъемно присоединена приемная труба 7 с фильтрующей насадкой 29, которая прикреплена к нижнему концу центральной трубы 23 посредством подвесного стержня 73 и муфты 72, закрывающей герметично трубопровод отвода отработавших газов 5. Длина приемной трубы может быть любой, но не менее 10 метров, и зависит только от того, из какой глубины необходимо поднять жидкость. На нижний электрический разъем 27 установлена заглушка 9, которая устанавливается только на скважинном насосе замещения нижней ступени. Электрический кабель 8 соединен разъемно с верхним электрическим разъемом 28 скважинного насоса замещения нижней ступени 4 и нижним электрическим разъемом 27 скважинного насоса замещения следующей ступени 4, а нагнетательный патрубок 26 насоса нижней ступени соединен разъемно с приемным патрубком 25 насоса верхней ступени посредством промежуточной части трубопровода добываемой жидкости 6, верхний конец центральной трубы 23 нижнего насоса соединен разъемно с нижним концом центральной трубы верхнего насоса несущим трубопроводом 5. Аналогично соединены все скважинные насосы замещения промежуточных ступеней при многоступенчатой добыче. Соединения скважинного насоса замещения 4 верхней ступени; несущий трубопровод 5, трубопровод подъема добываемой жидкости 6 и электрический кабель 8 соединены разъемно соответственно с несущим патрубком 13, патрубком добываемой жидкости 14 и электрическим разъемом 20, которые расположены на несущем фланце 11. Несущий фланец 11 установлен на фланец обсадной трубы 10 и стянут болтами (на чертеже не показаны). Для предотвращения утечки сжатого рабочего газа из затрубного пространства скважины установлена прокладка 12. Патрубок добываемой жидкости 14 соединен разъемно с магистральным трубопроводом 22. К патрубку избыточного давления 35 с клапаном избыточного давления 36 присоединен разъемно трубопровод попутного газа 37. Входной патрубок 33 вакуум-компрессорного агрегата 16 соединен разъемно с несущим патрубком 13 посредством соединительной трубы 34. К разъему 21 подключен кабель 30 электропитания скважинных насосов замещения, другим концом подключенный к шкафу электрическому 17. К шкафу электрическому 17 подключен также вакуум-компрессорный агрегат 16 посредством кабеля 31. Электроснабжение установки осуществляется по линии электропитания 32.Installation for the production of carbonated liquid based on borehole displacement pumps is as follows. In figure 1 in the casing 1 of the well, equipped with perforations 2, immersed in the produced fluid 3, are located downhole displacement pumps 4 of the lower stage. To the upper end of the Central pipe 23, the discharge pipe 26 and to the electrical connector 28 of the well substitution pump are connected detachable respectively the exhaust gas exhaust pipe 5, the produced fluid lifting pipe 6 and the electric cable 8. A receiving pipe 7 with a filter is also detachably connected to the receiving pipe 25 nozzle 29, which is attached to the lower end of the Central pipe 23 by means of a suspension rod 73 and a sleeve 72, which seals the exhaust pipe 5. The length riemnoy tube can be any, but at least 10 meters, and depends only on the order of a depth necessary to raise the liquid. A plug 9 is installed on the lower electrical connector 27, which is installed only on the lower stage substitution pump. The electric cable 8 is detachably connected to the upper electric connector 28 of the lower stage 4 substitution pump and the lower electric connector 27 of the next stage 4 substitution pump, and the discharge pipe 26 of the lower stage pump is connected detachably to the receiving pipe 25 of the upper stage pump through the intermediate part of the produced fluid pipeline 6, the upper end of the central pipe 23 of the lower pump is detachably connected to the lower end of the central pipe of the upper pump by a supporting pipe 5. Similar connected to all downhole pumps substitution at intermediate stages multistage extraction. Connections of the borehole pump substitution 4 upper stage; the carrier pipe 5, the pipeline for lifting the produced fluid 6 and the electric cable 8 are detachably connected respectively with the supporting pipe 13, the produced fluid pipe 14 and the electrical connector 20, which are located on the supporting flange 11. The supporting flange 11 is mounted on the flange of the casing 10 and tightened with bolts ( not shown in the drawing). To prevent leakage of compressed working gas from the annulus of the well, a gasket 12 is installed. The pipe of the produced fluid 14 is detachably connected to the main pipe 22. To the overpressure pipe 35 and the overpressure valve 36 are connected a detachable associated gas pipe 37. The inlet pipe 33 of the vacuum compressor unit 16 connected detachably to the supporting pipe 13 by means of a connecting pipe 34. To the connector 21 is connected a cable 30 of the power supply of the well substitution pumps, the other end is connected ny to the cabinet 17. By the electric cabinet 17 is also connected to the electric vacuum-compressor unit 16 via cable 31. Power supply installation is carried out on the power supply line 32.

Несущий фланец скважинного насоса для добычи газированной жидкости (фиг.4) представляет собой сборочную единицу, состоящую из фланца 11 и герметично собранных на нем: патрубка избыточного давления рабочего газа 35 с клапанам избыточного давления 36, через который удаляют излишний попутный газ, выделяющийся из жидкости в затрубное пространство по соединенному с ним трубопроводу попутного газа 37, патрубка несущего 13, предназначенного для удерживания скважинных насосов замещения с трубопроводами и электрическим кабелем, одновременно служащим для отвода отработавшего газа к вакуум-компрессорному агрегату, патрубка добываемой жидкости 14, соединеного разъемно с магистральным трубопроводом 22, патрубка сжатого газа 15, служащего для подачи сжатого газа в затрубное пространство скважины, соединенного разъемно с вентилем 75 на выходном патрубке вакуум-компрессорного агрегата 16 посредством трубопровода сжатого газа 19. На несущем фланце 11 расположены также электрические разъемы 20 и 21, которые соединены между собой промежуточным проводом 74, герметично заделанным в нем. На патрубке сжатого газа 15 расположен отвод 80, на котором смонтирован вентиль 77 с контрольным манометром 78 и вентиль 76 заправки сжатым газом установки для создания повышенного давления в затрубном пространстве скважины перед началом работы.The bearing flange of the well pump for producing carbonated liquid (Fig. 4) is an assembly unit consisting of a flange 11 and hermetically assembled on it: an overpressure pipe for the working gas 35 with overpressure valves 36, through which excess associated gas released from the liquid is removed into the annulus through the associated gas pipeline 37, a supporting pipe 13, designed to hold downhole displacement pumps with pipelines and an electric cable, while simultaneously serving m for exhaust gas removal to the vacuum compressor unit, the produced fluid pipe 14 connected detachably to the main pipe 22, the compressed gas pipe 15 used to supply compressed gas to the annulus of the well, connected to the valve 75 at the outlet pipe of the vacuum compressor unit 16 by means of a compressed gas pipeline 19. Electrical connectors 20 and 21 are also located on the carrier flange 11, which are interconnected by an intermediate wire 74 sealed therein. An outlet 80 is located on the compressed gas pipe 15, on which a valve 77 with a control pressure gauge 78 and a compressed gas filling valve 76 of the installation are mounted to create increased pressure in the annulus of the well before starting work.

Количество ступеней установки при многоступенчатом подъеме зависит только от глубины, с которой необходимо поднять жидкость, и шага, с которым монтируют скважинные насосы замещения, определяют по формулеThe number of installation steps for multi-stage lifting depends only on the depth with which it is necessary to raise the fluid, and the step with which the borehole replacement pumps are mounted is determined by the formula

n=H/h,n = H / h,

где n - количество ступеней установки;where n is the number of installation steps;

H - глубина, с которой необходимо поднять жидкость;H is the depth from which it is necessary to raise the liquid;

h - шаг, с которым монтируются скважинные насосы замещения установки (5-50 м).h is the step with which the well substitution pumps of the installation are mounted (5-50 m).

При монтаже установки для добычи газированной жидкости скважинный насос замещения нижней ступени опускают на необходимую глубину, при одноступенчатом подъеме до 50 м при многоступенчатом до 5000 м и глубже, при этом необходимо соблюдать условие, чтобы глубина погружения скважинного насоса замещения нижней ступени в жидкость составила 5-25 м ниже ее статического уровня в скважине. При этом длина приемной трубы может быть любой и зависит от того, с какой глубины от статического уровня жидкости в скважине ее необходимо поднять.When installing the installation for the production of carbonated liquid, the downhole substitution pump is lowered to the required depth, with a single-stage lift up to 50 m at a multi-stage up to 5000 m and deeper, it is necessary to comply with the condition that the immersion depth of the downhole substitution pump in the lower stage is 5- 25 m below its static level in the well. Moreover, the length of the receiving pipe can be any and depends on how deep it is necessary to raise it from the static level of the liquid in the well.

Перед включением смонтированной установки необходимо в затрубном пространстве скважины создать повышенное давление рабочего газа (фиг.1). Повышенное давление в затрубном пространстве создают за счет закачивания сжатого попутного газа. С этой целью к заправочному вентилю 76 присоединяют шланг для подачи сжатого газа из другого источника в затрубное пространство (на чертеже не показан). При закачивании сжатого газа в скважину вентиль 75 закрыт, а вентиль 76 открыт. Контроль заправки осуществляют по манометру 78 при открытом вентиле 77. По достижении необходимого давления газа в затрубном пространстве скважины вентиль 76 необходимо закрыть, а заправочный шланг отсоединить от него.Before turning on the mounted installation, it is necessary to create an increased working gas pressure in the annulus of the well (Fig. 1). Increased pressure in the annulus is created by injection of compressed associated gas. For this purpose, a hose for supplying compressed gas from another source to the annular space (not shown) is connected to the filling valve 76. When pumping compressed gas into the well, valve 75 is closed and valve 76 is open. The filling control is carried out according to the pressure gauge 78 with the valve 77 open. Upon reaching the required gas pressure in the annulus of the well, the valve 76 must be closed and the filling hose disconnected from it.

При заправке скважины попутным газом в затрубном пространстве создают повышенное давление (до 1,0 МПа) (фиг.1), под действием которого статический уровень жидкости в скважине понизится и скважинный насос замещения нижней ступени 4 окажется выше уровня жидкости. Соответственно, газ, поступающий в одну из рабочих камер (фиг.3) скважинного насоса замещения через сапун 38, канал сжатого газа 71, пневмораспределитель 24 и по каналам 68 или 69, в зависимости от положения пневмораспределителя 24, вытеснит жидкость из рабочей камеры 42 или 43 в трубопровод добываемой жидкости 6. При этом поплавковый клапан 46 или 47 опустится и перекроет седла 48 или 49, предотвращая тем самым утечку сжатого газа в трубопровод добываемой жидкости 6. Вторая рабочая камера в это время остается заполненной жидкостью. В установке (фиг.1) после заправки скважины сжатый газ также заполнит одну из рабочих камер скважинных насосов замещения всех промежуточных ступеней. После достижения давления газа в затрубном пространстве скважины максимального рабочего значения (1.0 МПа) скважинная насосная установка готова к работе.When filling a well with associated gas in the annulus, an increased pressure is created (up to 1.0 MPa) (Fig. 1), under the influence of which the static liquid level in the well will decrease and the downhole substitution pump for the lower stage 4 will be higher than the liquid level. Accordingly, the gas entering one of the working chambers (Fig. 3) of the downhole displacement pump through the breather 38, the compressed gas channel 71, the air distributor 24 and the channels 68 or 69, depending on the position of the air distributor 24, will displace the liquid from the working chamber 42 or 43 into the pipeline of produced fluid 6. At the same time, the float valve 46 or 47 will lower and block the seats 48 or 49, thereby preventing leakage of compressed gas into the pipeline of produced fluid 6. The second working chamber at this time remains filled with fluid. In the installation (Fig. 1), after filling a well, compressed gas will also fill one of the working chambers of the well pump for replacing all intermediate stages. After the gas pressure in the annulus of the well reaches its maximum working value (1.0 MPa), the well pumping unit is ready for operation.

Установка для добычи газированной жидкости работает следующим образом.Installation for the production of carbonated liquid works as follows.

Открывают вентиль 75. Включают вакуум-компрессорный агрегат 16, который перекачивает отработавший и попутный газы из трубопровода отработавшего и попутного газов в затрубное пространство скважины, создавая низкое давление в нем. Одновременно подают электрический ток напряжением 24 В к скважинным насосам замещения 4, в результате чего установка начинает работать. На момент подачи электроэнергии для управления скважинными насосами замещения в затрубном пространстве находится газ под высоким давлением (фиг.5). Газ также находится в рабочей камере 42, а другая рабочая камера 43 заполнена жидкостью. Поплавковый клапан 47, находясь в верхнем положении, перекрывает седло 51 и тем самым препятствует попаданию жидкости в трубопровод отработавшего газа 5, а магнит, встроенный в него, включает герконовый датчик 53. Давление в трубопроводе отработавшего газа 5 низкое, так как газ высокого давления до начала работы скважинного насоса замещения не имеет туда доступа. При подаче электроэнергии по кабелю 8 герконовый датчик 53 дает сигнал по проводу 65 на блок управления 70, который формирует команду и передает ее по проводу 63 на переключение пневмораспределителя 24. После переключения пневмораспределителя 24 (фиг.6) в камеру 43 начинает поступать сжатый газ из затрубного пространства через сапун 38 по каналу 71 и 69 и вытесняет жидкость в трубопровод 6 через седло 49, нагнетательный клапан 57 и по каналу 59 в трубопровод добываемой жидкости 6 к насосу верхней ступени. При завершении процесса вытеснения жидкости из камеры 43 поплавковый клапан 47 перекрывает седло 49, предотвращая утечку сжатого воздуха. В это же время из камеры 42 сжатый газ удаляется в трубопровод отработавшего газа 5 по каналам 68 и 67 через пневмораспределитель 24, в результате понижения давления в камеру поступает жидкость под напором через седло 48, клапан 54 и по приемному каналу 58 из приемной трубы 7. В это время при заполнении камеры 42 поплавковый клапан 46, всплывая, перекрывает седло 50, одновременно замыкая герконовый датчик 52, в результате чего происходит переключение пневмораспределителя 24. После переключения пневмораспределителя 24 (фиг.7) в камеру 42 поступает сжатый газ и вытесняет жидкость через седло 48 и клапан 56 в нагнетательный канал 59 и далее в трубопровод 6 к насосу верхней ступени. В это время из камеры 43 сжатый газ удаляется в трубопровод отработавшего газа 5, а в камеру поступает жидкость через седло 49, клапан 55 и по каналу 58 из приемной трубы 7. Аналогично работают все насосы промежуточных ступеней, как только одну из рабочих камер заполнит жидкость, поднятая насосом нижней ступени, до этого момента они находятся в режиме ожидания. Таким образом, непрерывно чередуя циклы приема и вытеснения в рабочих камерах 42 и 43, скважинные насосы замещения создают непрерывный поток жидкости в трубопроводе добываемой жидкости 6, которая поднимается на поверхность и перекачивается дальше по магистральному трубопроводу 22. Отработавший газ откачивают по трубопроводу отработанного газа 5 вакуум-компрессорным агрегатом 16, который закачивает его обратно в затрубное пространство, поддерживая тем самым давление в нем, этот процесс осуществляется автоматически. Попутный газ, выделяющийся при добыче газированной жидкости, создает избыточное давление в затрубном пространстве скважины и удаляется в трубопровод попутного газа 37 через клапан избыточного давления 36. Скважинная насосная установка для добычи газированной жидкости работает до тех пор, пока не будет отключено электропитание.Open valve 75. Turn on the vacuum compressor unit 16, which pumps the exhaust and associated gases from the exhaust and associated gas piping into the annulus of the well, creating a low pressure in it. At the same time, 24 V electric current is supplied to the borehole displacement pumps 4, as a result of which the installation starts to work. At the time of the supply of electricity to control the borehole displacement pumps in the annulus is gas under high pressure (figure 5). Gas is also located in the working chamber 42, and the other working chamber 43 is filled with liquid. The float valve 47, in the upper position, closes the seat 51 and thereby prevents liquid from entering the exhaust gas pipe 5, and the magnet built into it includes a reed switch 53. The pressure in the exhaust gas pipe 5 is low, since high pressure gas the start-up of the well substitution pump does not have access there. When power is supplied via cable 8, the reed switch 53 gives a signal via wire 65 to control unit 70, which generates a command and transmits it via wire 63 to switch the air distributor 24. After switching the air distributor 24 (Fig. 6), compressed gas begins to flow from chamber 43 from annular space through the breather 38 through the channel 71 and 69 and displaces the liquid into the pipeline 6 through the seat 49, the discharge valve 57 and through the channel 59 into the pipeline of the produced fluid 6 to the upper stage pump. When the process of displacing the liquid from the chamber 43 is completed, the float valve 47 closes the seat 49, preventing the leakage of compressed air. At the same time, compressed gas is removed from the chamber 42 into the exhaust gas pipe 5 through channels 68 and 67 through a pneumatic distributor 24, as a result of a decrease in pressure, pressure fluid enters the chamber under pressure through the seat 48, valve 54 and through the receiving channel 58 from the receiving pipe 7. At this time, when filling the chamber 42, the float valve 46, floating up, closes the seat 50, at the same time closing the reed switch 52, as a result of which the air distributor 24 switches. After switching the air distributor 24 (Fig. 7), compressed ha and displaces fluid through the saddle 48 and the valve 56 in the discharge passage 59 and into the conduit 6 to the upper-stage pump. At this time, compressed gas is removed from the chamber 43 into the exhaust gas pipe 5, and liquid enters the chamber through the seat 49, valve 55 and through the channel 58 from the intake pipe 7. All intermediate stage pumps work similarly as soon as one of the working chambers is filled with liquid raised by the lower stage pump, until this moment they are in standby mode. Thus, by continuously alternating the intake and displacement cycles in the working chambers 42 and 43, the well substitution pumps create a continuous liquid flow in the produced fluid pipe 6, which rises to the surface and is pumped further along the main pipe 22. The exhaust gas is pumped out through the exhaust gas pipe 5 vacuum -compressor unit 16, which pumps it back into the annulus, thereby maintaining pressure in it, this process is carried out automatically. Associated gas generated during the production of carbonated liquid creates excess pressure in the annulus of the well and is removed into the associated gas pipeline 37 through an overpressure valve 36. The downhole pumping unit for producing carbonated liquid works until the power is turned off.

Скважинный насос замещения любой промежуточной ступени предназначен для приема от соседнего нижнего и подъема к соседнему верхнему добываемой жидкости, а верхний для подъема на поверхность. Скважинный насос замещения любой ступени начинают работать только тогда, когда одну из рабочих камер заполнит добываемая жидкость, поднятая нижним скважинным насосом замещения, а до этого момента они находятся в режиме ожидания. Принцип работы всех скважинных насосов замещения установки одинаков. Все скважинные насосы замещения для добычи газированной жидкости взаимозаменяемы.The borehole replacement pump of any intermediate stage is designed to receive from the neighboring lower and rise to the neighboring upper produced fluid, and the upper to rise to the surface. A borehole displacement pump of any stage begins to work only when one of the working chambers is filled with the produced fluid raised by the lower borehole displacement pump, and until that moment they are in standby mode. The principle of operation of all borehole pumps for the equivalent installation is the same. All borehole displacement pumps for soda production are interchangeable.

Рабочее давление газа, применяемого при работе установки, может превышать 1,0 МРа в случае, если скважинные насосы замещения, трубопроводы и другие его комплектующие элементы изготовлены в усиленном варианте.The working pressure of the gas used during the operation of the installation may exceed 1.0 MPa if the well substitution pumps, pipelines and other components are manufactured in a reinforced version.

В установке для добычи газированной жидкости применяют скважинные насосы замещения, специально разработанные для работы в среде газа повышенного давления и для их работы в затрубном пространстве скважины, создают повышенное давление попутного газа перед началом работы, которое поддерживается в процессе работы за счет его циркуляции. Циркуляцию попутного газов обеспечивает вакуум-компрессорный агрегат, постоянно закачивающий его из трубопровода отработавшего газа в затрубное пространство скважины. В процессе добычи из газированной жидкости выделяется попутный газ, а это приводит к повышению давления в затрубном пространстве скважины выше рабочего. Для удаления из затрубного пространства скважины в трубопровод попутного газа и предотвращения тем самым выброса попутного газа в атмосферу на несущем фланце герметично установлен патрубок избыточного давления с клапаном избыточного давления.In the installation for producing carbonated liquid, borehole substitution pumps are used, specially designed for operation in high pressure gas and for their operation in the annulus of the well, create increased associated gas pressure before starting work, which is maintained during operation due to its circulation. Associated gas is circulated by a vacuum compressor unit, which constantly pumps it from the exhaust gas pipeline into the annulus of the well. In the process of production associated gas is released from the carbonated liquid, and this leads to an increase in pressure in the annulus of the well above the working one. To remove associated gas from the annulus of the well into the associated gas pipeline and thereby prevent associated gas from being released into the atmosphere, an overpressure pipe with an overpressure valve is sealed on the carrier flange.

Техническим эффектом является создание скважинного насоса замещения, простого в изготовлении и обслуживании, надежного в работе, электрически безопасного, с максимальным рабочим давлением не более 1,0 МРа, обеспечивающего подъем газированной жидкости с повышенным содержанием механических примесей и попутного газа при одноступенчатом и многоступенчатом подъеме жидкости, за счет установки для добычи газированной жидкости, выполненной на базе скважинных пневматических насосов замещения, имеющих рабочие камеры, попеременно подключаемые к источнику высокого и низкого давления рабочего газа, в виде вакуум-компрессорного агрегата, при этом каждый насос дополнительно оснащен центральной трубой отвода отработавшего и попутного газов, являющейся составной частью сквозного трубопровода для отвода отработавшего и попутного газов, присоединенного через несущий патрубок несущего фланца, установленного герметично на фланце обсадной трубы, к входу вакуум-компрессорного агрегата; трубопровод добываемой жидкости выполнен составным и содержит приемную часть, рабочие камеры насосов, промежуточную часть и патрубок добываемой жидкости, через несущий фланец присоединенный к магистральному трубопроводу; несущий фланец дополнительно снабжен патрубком с клапаном избыточного давления, присоединенным к трубопроводу попутного газа, и патрубком подачи сжатого газа, присоединенным к выходу вакуум-компрессорного агрегата.The technical effect is the creation of a borehole replacement pump, simple to manufacture and maintain, reliable in operation, electrically safe, with a maximum working pressure of not more than 1.0 MPa, which provides a rise in carbonated liquid with a high content of mechanical impurities and associated gas during a single-stage and multi-stage liquid lifting , due to the installation for the production of carbonated liquid, made on the basis of borehole pneumatic displacement pumps having working chambers, are alternately connected to a source of high and low pressure of the working gas, in the form of a vacuum compressor unit, each pump is additionally equipped with a central exhaust pipe and associated gas, which is an integral part of the through pipe for exhaust and associated gases, connected through a carrier pipe of the carrier flange installed tightly on the casing flange, to the inlet of the vacuum compressor unit; the pipeline of the produced fluid is made integral and contains a receiving part, working chambers of the pumps, an intermediate part and a branch pipe of the produced fluid, through a bearing flange connected to the main pipeline; the supporting flange is additionally equipped with a nozzle with an overpressure valve connected to the associated gas pipeline, and a compressed gas supply nozzle connected to the outlet of the vacuum compressor unit.

Claims

Installation for the production of carbonated liquid, made on the basis of borehole pneumatic displacement pumps having working chambers alternately connected to a source of high and low pressure of the working gas, in the form of a vacuum compressor unit, characterized in that each pump is additionally equipped with a central exhaust pipe and associated gases, which is an integral part of the through pipeline for exhaust, exhaust and associated gases, connected through the carrier pipe of the carrier flange installed leakproof on the casing flange, to the inlet of the vacuum compressor unit; the pipeline of the produced fluid is made integral and contains a receiving part, working chambers of the pumps, an intermediate part and a branch pipe of the produced fluid, through a bearing flange connected to the main pipeline; the supporting flange is additionally equipped with a nozzle with an overpressure valve connected to the associated gas pipeline and a compressed gas supply nozzle connected to the outlet of the vacuum compressor unit.