RU59164U1

RU59164U1 - HYDRAULIC BOREHOLE PUMP UNIT

Info

Publication number: RU59164U1
Application number: RU2006126432/22U
Authority: RU
Inventors: Абубакир Ахмадуллович Ишмурзин; Назыра Мухамеджановна Ишмурзина
Original assignee: ООО "Газнефтетехнология"
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2006-12-10

Abstract

Гидроштанговая скважинная насосная установка, представленная принципиальной схемой, содержит колонну насосно-компрессорных труб, муфту перекрестного течения, две плунжерные пары разного диаметра. Плунжеры соединены между собой полым штоком. На муфте перекрестного течения параллельно соединен кожух для создания полости высокого давления. Нижний плунжер снабжен грузом для уравновешивания, имеющим назначение обеспечивать движение плунжерного узла вниз, преодолевая силу давления гидростатического столба рабочей жидкости на кольцевую площадь верхнего плунжера. Верхняя плунжерная пара совместно с клапанами всасывания и нагнетания представляет насос. Нижняя плунжерная пара играет роль щелевого уплотнения. Силовая часть установки представлена насосом с предохранительным клапаном, помещенным в емкости, распределителем потока жидкости, сливной и напорной линиями.The hydraulic rod pumping unit, represented by a schematic diagram, contains a tubing string, a cross-flow coupling, two plunger couples of different diameters. The plungers are interconnected by a hollow rod. On the cross-flow coupling, a casing is connected in parallel to create a high-pressure cavity. The lower plunger is equipped with a load for balancing, which has the purpose of ensuring the plunger assembly moves downward, overcoming the pressure force of the hydrostatic column of the working fluid on the annular area of the upper plunger. The upper plunger pair, together with the suction and discharge valves, represents the pump. The lower plunger pair plays the role of a gap seal. The power part of the installation is represented by a pump with a safety valve placed in a tank, a liquid flow distributor, and a drain and pressure line.

Силовой насос является приводом скважинного насоса, осуществляя его действие через столб жидкости в внутритрубном пространстве насосно-компрессорных труб. Разобщение затрубного пространства от забоя обеспечивается пакером, который спускается в скважину вместе с насосной компоновкой. Основная суть полезной модели состоит в том, что рабочая жидкость, имеющая высокое давление, подается в трубное пространство, а добыча нефти осуществляется по затрубному пространству благодаря применению муфты перекрестного течения.The power pump is the drive of the borehole pump, carrying out its action through a column of liquid in the pipe space of the tubing. The separation of the annulus from the bottom is provided by the packer, which is lowered into the well together with the pump assembly. The main essence of the utility model is that the working fluid having high pressure is fed into the pipe space, and oil is produced through the annulus due to the use of a cross-flow coupling.

Технологический эффект заключается в уменьшении металлоемкости и количества спуско-подъемных операций, в возможности обеспечения широкого диапазона производительности и давления нагнетания, устранение образования высоковязкой нефти в подъемной колонне.The technological effect consists in reducing the metal consumption and the number of tripping operations, in the possibility of providing a wide range of productivity and discharge pressure, eliminating the formation of highly viscous oil in the lifting column.

Description

Гидроштанговая скважинная насосная установка относится к области нефтяного машиностроения и предназначена для эксплуатации наклонно-направленных скважин, преимущественно при добыче высоковязкой нефти.The hydraulic rod pumping unit belongs to the field of petroleum engineering and is intended for the operation of directional wells, mainly in the production of highly viscous oil.

Целью разработки полезной модели является уменьшение металлоемкости и количества спуско-подъемных операций, обеспечение высокой производительности насосной установки с возможностью обеспечения высокого давления нагнетания, устранение колебательного движения высоковязкой обводненной продукции скважин в подъемной колонне.The purpose of the development of a utility model is to reduce the metal consumption and the number of tripping operations, to ensure high productivity of the pumping unit with the possibility of providing high injection pressure, and to eliminate the oscillatory motion of highly viscous flooded well products in the lifting string.

Поставленная цель достигается тем, что скважинный насос подсоединен к колонне насосно-компрессорных труб посредством муфты перекрестного течения с каналами для подачи добываемой продукции из насоса в затрубное пространство, а рабочую жидкость из трубного пространства в кольцевое пространство между насосом и кожухом, причем нагнетательный клапан помещен в муфте перекрестного течения.This goal is achieved by the fact that the well pump is connected to the tubing string by means of a cross-flow coupling with channels for supplying produced products from the pump to the annulus, and the working fluid from the tube space to the annular space between the pump and the casing, and the discharge valve is placed in cross flow coupling.

Известна скважинная гидроштанговая установка для добычи вязких нефтей [1], состоящая из погружного агрегата, установленного в подъемных трубах и включающая два цилиндра разных диаметров и два плунжера, связанных полым штоком и установленных в цилиндрах с образованием межплунжерного пространства в полости подъемных труб. Насосная установка имеет устройства для подачи деэмульгатора с целью снижения вязкости добываемой нефти. Движение плунжерного узла вниз обеспечивается за счет гидравлического нагружения. Скважинный насос действует от давления жидкости, подаваемой силовым насосом.Known borehole hydraulic rod installation for the production of viscous oils [1], consisting of a submersible unit installed in the lifting pipes and including two cylinders of different diameters and two plungers connected by a hollow rod and installed in the cylinders with the formation of interplunger space in the cavity of the lifting pipes. The pump installation has a device for supplying a demulsifier in order to reduce the viscosity of the produced oil. The movement of the plunger assembly down is ensured by hydraulic loading. The well pump operates from the fluid pressure supplied by the power pump.

Недостатком данной установки является:The disadvantage of this installation is:

1) наличие двух колонн насосно-компрессорных труб, что влечет собой большую металлоемкость установки и необходимость проведения спуско-подъемных операций два раза при одном подземном ремонте скважины; 2) область применения установки ограничена малодебитными скважинами ввиду ограниченной величины диаметра нижнего насоса.1) the presence of two columns of tubing, which entails a large metal consumption of the installation and the need for tripping twice during one underground well repair; 2) the scope of the installation is limited to low-production wells due to the limited diameter of the lower pump.

Прототипом полезной модели является скважинная гидронасосная установка [2], также состоящая из погружного агрегата, установленного в подъемных трубах и включающая два цилиндра разных диаметров и два плунжера, связанных полым штоком и установленных в цилиндрах с образованием межплунжерного пространства в полости подъемных труб. Привод плунжерной группы вверх от давления жидкости, создаваемого силовым насосом, расположенным на поверхности земли и подключенным к кольцевому пространству двух колонн насосно-компрессорных труб, вниз - комбинированный: от гидравлического нагружения и от веса груза.The prototype of the utility model is a downhole hydraulic pump installation [2], also consisting of a submersible assembly installed in lifting pipes and including two cylinders of different diameters and two plungers connected by a hollow rod and installed in cylinders with the formation of interplunger space in the cavity of the lifting pipes. The drive of the plunger group upward from the fluid pressure generated by the power pump located on the ground and connected to the annular space of two tubing strings, downward is combined: from hydraulic loading and from the weight of the load.

Недостатком данной установки является наличие двух колонн насосно-компрессорных труб, что влечет собой большую металлоемкость установки и необходимость проведения спуско-подъемных операций два раза при одном подземном ремонте скважины.The disadvantage of this installation is the presence of two columns of tubing, which entails a large metal consumption of the installation and the need for tripping twice during one underground well repair.

Компоновка гидроштанговой скважинной насосной установки, которая нами предлагается в качестве полезной модели, содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, муфту перекрестного течения 2, подсоединенные к ней параллельно насосный цилиндр 3 и кожух 4. К кожуху последовательно присоединен насосный цилиндр 5, и пакер 6. В насосных цилиндрах размещены плунжеры 7 и 8, связанные между собой полым штоком 9. Нижний плунжер снабжен грузом для уравновешивания 10, имеющим назначение обеспечивать движение плунжерного узла вниз, преодолевая силу давления гидростатического столба рабочей жидкости на кольцевую площадь верхнего плунжера. Верхний плунжер снабжен всасывающим The layout of the hydraulic sucker-rod pumping unit, which we propose as a utility model, contains a tubing string 1, a cross-flow coupling 2, a pump cylinder 3 and a casing 4 connected to it in parallel, and a pump cylinder 5 and a packer 6 are connected in series to the casing. Plungers 7 and 8 are connected in the pump cylinders, interconnected by a hollow rod 9. The lower plunger is equipped with a load for balancing 10, which is designed to ensure the plunger assembly moves downward, overcoming the pressure force I have a hydrostatic column of working fluid on the annular area of the upper plunger. The upper plunger is equipped with a suction

клапаном 11, который расположен на его верхнем конце. Муфта перекрестного течения снабжена каналами для рабочей жидкости 12 и нагнетательной для добываемой продукции 13, в которой помещен нагнетательный клапан 14, после которых продукция скважины по затрубному пространству поступает в выкидную линию 15 системы сбора. Плунжерная пара 7 и 3 совместно с клапанами 11 и 14 представляет насос, диаметр которого D обусловливает и подачу, и нагрузку на приводную часть. Плунжерная пара 8 и 5 с условным диаметром d, где D>d, играет лишь роль щелевого уплотнения. Для привода плунжерного узла вниз к низу присоединен груз из насосно-компрессоных труб, который одновременно играет роль хвостовика к насосной установке. Силовая часть установки представлена насосом 16 с предохранительным клапаном 17, помещенным в емкости 18, распределителем потока жидкости 19, сливной линией 20, напорной линией 21.valve 11, which is located at its upper end. The cross-flow coupling is provided with channels for the working fluid 12 and injection for the produced products 13, in which the injection valve 14 is placed, after which the well products enter the flow line 15 of the collection system through the annulus. The plunger pair 7 and 3 together with valves 11 and 14 represents a pump whose diameter D determines both the supply and the load on the drive part. Plunger pair 8 and 5 with a conditional diameter d, where D> d, plays only the role of a gap seal. To drive the plunger assembly down to the bottom, a load from tubing is connected, which simultaneously plays the role of a liner to the pump unit. The power part of the installation is represented by a pump 16 with a safety valve 17, placed in the tank 18, a fluid flow distributor 19, a drain line 20, a pressure line 21.

Установка работает следующим образом. Силовой насос 16 под избыточным давлением подает рабочую жидкость в внутритрубное пространство насосно-компрессорных труб, которая, проходя через канал 12 в кольцевое пространство между насосным цилиндром 3 и кожухом 4, воздействует на кольцевую площадку плунжера 7, представляющую разность площадей сечения плунжеров по наружному диаметру. По достижению достаточного усилия плунжерный узел начинает двигаться вверх, при этом закрывается всасывающий клапан 11, открывается нагнетательный клапан 14 и происходит нагнетание добываемой продукции в затрубное пространство, далее - в выкидную линию 15 системы сбора. Разобщение затрубного пространства от забоя обеспечивается пакером 6, который спускается в скважину вместе с насосной компоновкой. Когда плунжерная группа достигает верхнего положения, насос прекращает подачу рабочей жидкости и соединяет трубное пространство с баком 17 через сливную линию 20. После стравливания давления из внутренней полости насосно-компрессорных труб Installation works as follows. The power pump 16 under excess pressure delivers the working fluid into the tubular space of the tubing, which, passing through the channel 12 into the annular space between the pump cylinder 3 and the casing 4, acts on the annular platform of the plunger 7, which represents the difference in the cross-sectional area of the plungers on the outer diameter. Upon reaching sufficient force, the plunger assembly begins to move upward, while the suction valve 11 closes, the discharge valve 14 opens, and the produced product is injected into the annulus, then into the discharge line 15 of the collection system. The separation of the annulus from the bottom is provided by the packer 6, which is lowered into the well together with the pump assembly. When the plunger group reaches the upper position, the pump stops the flow of the working fluid and connects the pipe space to the tank 17 through the drain line 20. After bleeding off the pressure from the internal cavity of the tubing

плунжерный узел под действием груза перемещается вниз, открывается всасывающий клапан 11 и закрывается нагнетательный клапан 14. При этом продукция скважины поступает в рабочую камеру насоса. Далее циклы повторяются.the plunger assembly moves downward under the influence of the load, the suction valve 11 opens and the pressure valve 14 closes. In this case, the production of the well enters the working chamber of the pump. Further cycles are repeated.

Технологический эффект заключается в уменьшении металлоемкости и количества спуско-подъемных операций, в возможности изменения производительности и давления нагнетания в широком диапазоне изменений, устранение колебательного движения высоковязкой обводненной продукции скважин в подъемной колонне.The technological effect consists in reducing the metal consumption and the number of tripping operations, in the possibility of changing the productivity and pumping pressure in a wide range of changes, eliminating the oscillatory motion of highly viscous flooded well products in the lifting string.

Уменьшение металлоемкости и количества спуско-подъемных операций достигается за счет применения одной колонны насосно-компрессорных труб вместо двух в прототипе, что стало возможным благодаря использованию внутритрубного пространства для подачи рабочей жидкости под высоким давлением.The reduction in metal consumption and the number of tripping operations is achieved through the use of one tubing string instead of two in the prototype, which was made possible by the use of in-pipe space for supplying high-pressure working fluid.

Возможность изменения производительности и давления нагнетания в широком диапазоне появилась благодаря независимой работе скважинного насоса от диаметра нижней плунжерной пары и образованию кольцевой полости высокого давления для воздействия и перемещения верхнего плунжера, выбрав при этом насос с необходимым напором. Независимая работа насоса дает возможность выбрать любой размер диаметра в зависимости от добычной возможности скважины.The possibility of changing the productivity and discharge pressure in a wide range appeared due to the independent operation of the borehole pump from the diameter of the lower plunger pair and the formation of an annular high-pressure cavity for impact and movement of the upper plunger, while choosing a pump with the necessary pressure. Independent operation of the pump makes it possible to choose any diameter size depending on the production capacity of the well.

Отсутствие колебаний столба добываемой продукции, которое стало возможным ввиду помещения нагнетательного клапана на верхнем конце цилиндра, исключает взаимное диспергирование нефти и воды и образование высоковязкой нефтяной эмульсии.The absence of fluctuations in the column of produced products, which became possible due to the placement of a discharge valve at the upper end of the cylinder, eliminates the mutual dispersion of oil and water and the formation of a highly viscous oil emulsion.

Пример. Выбрать силовой насос по производительности и по напору, рассчитать необходимую мощность электродвигателя и массу груза при следующих исходных данных: Пусть D=56 мм, d=44 мм, необходимый отбор жидкости Q_c=50 м³/сут, устьевое давление р_у=1,0 МПа, гидростатическое Example. Choose a power pump by capacity and pressure, calculate the required electric motor power and the mass of the load with the following initial data: Let D = 56 mm, d = 44 mm, the necessary fluid withdrawal Q _c = 50 m ³ / day, wellhead pressure p _y = 1 , 0 MPa, hydrostatic

давление столба рабочей жидкости р_г=10 МПа. Гидравлическими потерями пренебрегаем.the pressure column of the working fluid p _g = 10 MPa. Hydraulic losses are neglected.

Решение. 1. Кольцевое сечение верхнего плунжера, на которое действует давление рабочей жидкостиDecision. 1. The annular section of the upper plunger, which is affected by the pressure of the working fluid

2. Подача силового насоса2. Power pump feed

3. Необходимая нагрузка для движения вниз (вес груза)3. The necessary load for moving down (weight of the load)

4. Длина груза из насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм (q=94 Н/м)4. The length of the cargo from tubing with a diameter of 73 mm (q = 94 N / m)

5. Давление, необходимое для преодоления устьевого давления (внутритрубное и затрубное гидростатические давления уравновешивают друг друга)5. The pressure necessary to overcome the wellhead pressure (in-pipe and annular hydrostatic pressures balance each other)

6. Давление, создаваемое силовым насосом для подъема груза6. Pressure generated by the power pump to lift the load

7. Необходимая мощность электродвигателя при кпд 7. Required electric motor power at efficiency

ЛитератураLiterature

1. А. св-во №1183709 СССР «Скважинная гидроштанговая установка для добычи вязких нефтей». Опубл. бюл. 1985, №37.1. A. certificate No. 1183709 of the USSR "Downhole hydraulic rod installation for the production of viscous oils." Publ. bull. 1985, No. 37.

2. Патент (SU) №2107188. «Скважинная гидронасосная установка». Опубл. 20.03 1998.2. Patent (SU) No. 2107188. "Well pump installation." Publ. March 20, 1998.

Claims

1. Hydraulic rod well pump installation, including a lifting string of tubing, two pump cylinders and two plungers, placed one above the other and connected in series by a hollow rod, suction and discharge valves, as well as a load that provides movement of the plunger assembly down, while the actuator is made hydraulic in the form of a power pump with a connection to the hydraulic line, characterized in that the well pump is connected to the string of tubing p means for cross-flow sleeve having a channel for supplying the extracted product from the pump into the annulus, and the hydraulic fluid from the tube space into the annulus between the pump and the housing.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the pump cylinders of different diameters are suspended in parallel, and the plungers in series, forming a high-pressure annular cavity for impact and movement of the upper plunger.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the discharge valve is placed in a fixed cross-flow partition.