EA035124B1

EA035124B1 - Oil well sand remover

Info

Publication number: EA035124B1
Application number: EA201800337A
Authority: EA
Inventors: Фахреддин Саттар оглы Исмаилов; Багир Алекпер Оглы Сулейманов; Шукюрали Паша оглы Кязымов; Лала Гасым гызы Гаджикеримова
Original assignee: Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефти И Газа (Нипинг)
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2020-04-29
Also published as: EA201800337A1

Abstract

The invention relates to oil production and may be used for sand removal during oil production using downhole pumps. The objective of the invention is to avoid sand entrance into the gap between the pump plunger and barrel and to prevent rod hanger and pump damage. The established objective is achieved by the oil well sand remover installed on a rod hanger above the downhole pump, comprising a sand trap with a diameter lower that the inside diameter of the tubing, and a pressure differentiator above the trap, wherein the sand trap is equipped with three rollers installed using pins in sockets in its side wall spaced at 120°.

Description

Изобретение относится к добыче нефти и может быть применено для улавливания песка при добыче нефти штанговыми скважинными глубинными насосами.The invention relates to oil production and can be used to trap sand during oil production by sucker rod pumps.

Известно устройство для отделения песка от пластового флюида в скважине при ее эксплуатации, включающее приемную колонну, размещенную под приемом глубинного насоса или лифтовой колонной, и последовательно установленные по длине приемной колонны песочные карманы, каждый из которых образован внутренней поверхностью приемной колонны, внешней поверхностью патрубка, размещенного внутри приемной колонны, и перемычкой, жестко связывающей нижнюю часть внешней поверхности патрубка с внутренней поверхностью приемной колонны [1].A device is known for separating sand from the formation fluid in the well during its operation, including a receiving column located under the receiving of a deep pump or an elevator column, and sand pockets successively installed along the length of the receiving column, each of which is formed by the inner surface of the receiving column, the outer surface of the pipe, placed inside the receiving column, and a jumper rigidly connecting the lower part of the outer surface of the pipe with the inner surface of the receiving column [1].

Недостатком этого изобретения является то, что часть песка все-таки проникает под действием насоса вверх в колонну НКТ и вызывает осложнения.The disadvantage of this invention is that part of the sand still penetrates under the action of the pump up into the tubing string and causes complications.

Известен Фильтр скважинный самоочищающийся ФСМК-АзНИПИ, состоящий из каркаса с перфорированными отверстиями, расположенными в шахматном порядке, с надетыми на него кольцами, амортизатора, стакана, упорной муфты, ограничителя, движка и усилителя. Над усилителем в движке установлен амортизатор, создающий мгновенный дополнительный импульс колебательных движений НКТ на движок и через усилитель, действующих на кольца и нижний амортизатор. При этом происходит продольное перемещение колец и изменяется величина раскрываемости щели между ними, что способствует их очищению [2].The well-known Self-cleaning well filter FSMK-AzNIPI, consisting of a frame with perforated holes arranged in a checkerboard pattern, with rings worn on it, a shock absorber, a cup, a thrust clutch, a limiter, an engine and an amplifier. A shock absorber is installed above the amplifier in the engine, creating an instant additional impulse of vibrational movements of the tubing to the engine and through the amplifier acting on the rings and the lower shock absorber. In this case, the longitudinal movement of the rings occurs and the magnitude of the opening of the gap between them changes, which contributes to their purification [2].

Недостатком песочного фильтра является то, что фильтр ограничивает попадания песка на прием насоса, но фильтр не препятствует попаданию находящегося над плунжером насоса песка в зазор между плунжером и цилиндром.The disadvantage of the sand filter is that the filter limits the ingress of sand to the intake of the pump, but the filter does not prevent the sand located above the pump plunger in the gap between the plunger and the cylinder.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для улавливания песка в нефтяной скважине, установленное на штанговой подвеске выше глубинного насоса, включающее ловушку для песка и дифференциатор давления, песок, попадающий в колонну НКТ выше насоса, собирается в ловушку, установленную на штанговой подвеске за счет перепада давлений, создаваемого дифференциатором давления, при этом наружный диаметр ловушки меньше внутреннего диаметра НКТ [3].Closest to the proposed invention is a device for trapping sand in an oil well mounted on a sucker rod above the downhole pump, including a sand trap and a pressure differentiator, sand falling into the tubing string above the pump is collected in a trap mounted on the sucker rod due to the difference pressure generated by the pressure differentiator, while the outer diameter of the trap is less than the inner diameter of the tubing [3].

Недостатком прототипа является то, что при движении штанг вверх и вниз трение, возникающее между внутренней поверхностью НКТ и внешней поверхностью ловушки, приводит к выходу из строя обоих элементов, вызывает заклинивание ловушки на НКТ и обрыву колонн штанг и остановки насоса, приводящее к увеличению количества ремонтов и потере добычи нефти.The disadvantage of the prototype is that when the rods move up and down, the friction that occurs between the inner surface of the tubing and the outer surface of the trap leads to failure of both elements, causes the trap to jam on the tubing and break the columns of the rods and stop the pump, leading to an increase in the number of repairs and loss of oil production.

Задачей изобретения является недопущение попадания песка в зазор между плунжером и цилиндром насоса и предотвращение выхода из строя штанговой подвески и насоса.The objective of the invention is to prevent sand from entering the gap between the plunger and the pump cylinder and preventing the failure of the rod suspension and the pump.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для улавливания песка в нефтяной скважине, установленном на штанговой подвеске выше глубинного насоса, включающем ловушку для песка, наружный диаметр которой меньше внутреннего диаметра НКТ, и дифференциатор давления, находящийся выше ловушки, ловушка для песка обеспечена тремя роликами, установленными в гнездах, открытых под углом 120° на передней и задней крышках, прикрепленных с помощью штифта на ловушку.The problem is solved in that in a device for trapping sand in an oil well mounted on a sucker rod above a deep pump, including a sand trap whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the tubing, and a pressure differentiator located above the trap, the sand trap is provided with three rollers mounted in slots open at an angle of 120 ° on the front and rear covers, attached with a pin to the trap.

В известном устройстве для улавливания песка в нефтяной скважине при движении штанговой колонны вверх и вниз, приводимой в действие с помощью балансирной головки, при мгновенном касании внутренняя поверхность НКТ и наружная поверхность ловушки оказывается в полном соприкосновении (контакте). При этом увеличивается сила сопротивлений между этими частями, увеличивается нагрузка на балансирную головку и на электродвигатель, что вызывает заклинивание ловушки на НКТ. В наклонных скважинах эти соприкосновения и эти заклинивания происходят более интенсивно. Вследствие трения по всей поверхности НКТ ловушка для песка в короткий срок, истираясь, выходит из строя. Из-за заклинивания ловушки для песка на НКТ увеличиваются нагрузки на колонну штанг, и в результате происходит обрыв штанговой колонны.In the known device for trapping sand in an oil well when the rod moves up and down, driven by a balancing head, with an instant touch, the inner surface of the tubing and the outer surface of the trap is in full contact (contact). At the same time, the resistance force between these parts increases, the load on the balancer head and on the electric motor increases, which causes the trap to jam on the tubing. In deviated wells, these contacts and these jamming occur more intensively. Due to friction over the entire surface of the tubing, the sand trap in a short time, attrition, fails. Due to jamming of the sand trap on the tubing, loads on the rod string increase, and as a result, the rod string breaks.

Предлагаемое устройство также включает дифференциатор давления и песочную ловушку, размещенные над глубинным насосом. Установление на наружной площади ловушки роликов обеспечивает надежность ее работы. При движении штанговой колонны вверх и вниз ловушка с помощью роликов, не истираясь, перекатывается на внутренней поверхности НКТ. При этом устраняется трение между внутренней поверхностью НКТ и наружной поверхностью ловушки. Трение происходит между разными точками роликов и внутренней площадью НКТ, в результате, уменьшается трение между этими деталями, обеспечивается плавное движение ловушки на НКТ, при движении ловушки по внутренней поверхности труб в искривленных местах штанг устраняется трение между трубами и штангами, что приводит к правильной центровке колонны штанг.The proposed device also includes a pressure differentiator and a sand trap located above the submersible pump. The installation of rollers on the outer area of the trap ensures the reliability of its operation. When the rod column moves up and down, the trap with the help of rollers, without abrasion, rolls on the inner surface of the tubing. This eliminates the friction between the inner surface of the tubing and the outer surface of the trap. Friction occurs between different points of the rollers and the internal area of the tubing, as a result, the friction between these parts decreases, the trap on the tubing smoothly moves, and when the trap moves along the inner surface of the pipes in the curved places of the rods, the friction between the pipes and rods is eliminated, which leads to proper alignment columns of rods.

Конструкция и принцип работы предлагаемого устройства для улавливания песка в нефтяной скважине поясняется чертежом.The design and operation of the proposed device for trapping sand in an oil well is illustrated in the drawing.

Устройство для улавливания песка в нефтяной скважине состоит из ловушки 1 и дифференциатора давления 2. Ловушка 1 представляет собой отрезок трубы, наружный диаметр которой меньше внутреннего диаметра колонны НКТ. На ловушке 1 установлены с помощью штифта передняя 3 и задняя 4 крышки. В открытых под углом 120° на передней 3 и задней 4 крышках гнездах размещены изготовленные в сферической форме три ролика 5. Выше ловушки 1 на штанговой подвеске 6 установлен диффе- 1 035124 ренциатор давления 2. В колонне НКТ 7 установлены цилиндр 8, плунжер 9, всасывающий 10 и нагнетательный 11 клапаны глубинного насоса.A device for trapping sand in an oil well consists of a trap 1 and a pressure differentiator 2. Trap 1 is a pipe segment whose outer diameter is less than the inner diameter of the tubing string. On the trap 1, the front 3 and rear 4 covers are installed using a pin. Three rollers made in a spherical shape are placed in the slots open at an angle of 120 ° on the front 3 and rear 4 covers 5. Above the trap 1, a differential pressure regulator 2 is installed on the rod suspension 6 2. Pressure transducer 2 is installed in the tubing string 7, cylinder 8, plunger 9, suction 10 and pressure 11 valves of the submersible pump.

Принципом работы устройства для улавливания песка в нефтяной скважине является эффект изменения давления откачиваемой жидкости при работе глубинного насоса и центровка штанговой колонны на НКТ.The principle of operation of the device for trapping sand in an oil well is the effect of changing the pressure of the pumped liquid during the operation of the downhole pump and the alignment of the rod string on the tubing.

При ходе штанговой подвески 6 жидкость, проходящая между ловушкой 1 и НКТ 7, попадает в пространство между дифференциатором давления 2 и ловушкой 1 и оказывается в зоне пониженного давления, в которой она вместе с находящимися в ней частицами песка теряет свою скорость. Потерявшие скорость частицы песка, соприкасаясь с дифференциатором давления 2, меняют направление в сторону ловушки 1 и осаждаются. Так как диаметр дифференциатора давления 2 меньше диаметра ловушки 1, поменявшие направление частицы песка попадают прямо в ловушку 1. В предложенном устройстве при движении вверх и вниз штанговой колонны с помощью шариков между наружной поверхностью ловушки 1 и внутренней поверхностью НКТ контакт происходит во время мгновенного касания. Вследствие того, что ролики 5 изготовлены в сферической (шарообразной) форме, происходит точечное соприкосновение, в связи с этим уменьшается сила трения и устраняется истирание деталей и заклинивание ловушки на НКТ.During the rod suspension 6, the fluid passing between the trap 1 and the tubing 7 enters the space between the pressure differentiator 2 and the trap 1 and is in the zone of reduced pressure, in which it, together with the sand particles in it, loses its speed. Sand particles that have lost speed, coming into contact with pressure differentiator 2, change direction towards trap 1 and precipitate. Since the diameter of the pressure differentiator 2 is smaller than the diameter of the trap 1, the sand particles that changed direction fall directly into the trap 1. In the proposed device, when moving up and down the rod string using balls between the outer surface of the trap 1 and the inner surface of the tubing, contact occurs during instant contact. Due to the fact that the rollers 5 are made in a spherical (spherical) shape, a point contact occurs, in this regard, the friction force is reduced and the abrasion of parts and jamming of the trap on the tubing are eliminated.

Предлагаемое изобретение позволяет избежать осложнений при работе штанговых глубинных насосов и значительно увеличить межремонтный период работы насосов.The present invention allows to avoid complications during the operation of sucker rod pumps and significantly increase the overhaul period of the pumps.

Литература.Literature.

1. Патент РФ 2232881, Е21В 43/38, 2004 г.1. RF patent 2232881, ЕВВ 43/38, 2004

2. Фильтр скважинный самоочищающийся ФСМК-АзНИПИ, АНХ, 1990 г, № 7, стр. 40-43.2. Self-cleaning borehole filter FSMK-AzNIPI, ANH, 1990, No. 7, pp. 40-43.

3. Патент РФ 2468196, E21B 43/38, 2012 г.3. RF patent 2468196, E21B 43/38, 2012

Claims

CLAIM

A device for trapping sand in an oil well mounted on a sucker rod above a deep pump, comprising a sand trap whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the tubing, and a pressure differentiator located above the trap, characterized in that the sand trap is equipped with three rollers mounted with using pins in the nests in its side wall at a distance of 120 ° from each other.